شبیه‌سازی توسعه سیستم‌های مدرن آبیاری بر تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی خراسان رضوی

اقتصاد و توسعه کشاورزی

مقاله 4، دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 36، تیر 1396، صفحه 179-195   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jead2.v31i2.63830

نویسندگان

شجاعت زارع^{* 1}؛ حمید محمدی²؛ محمود صبوحی³

¹مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی

²دانشگاه زابل

³دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

استفاده پایدار از منابع آب زیرزمینی از دغدغه های نیم قرن اخیر بوده است.در این مطالعه تاثیر گسترش سیستم های نوین آبیاری و سرمایه‌گذاری در تجهیزات آب اندوز در مرحله انتقال و مصرف آب در بخش کشاورزی بر تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی استان خراسان رضوی، با استفاده از معادله تعادل آبهای زیرزمینی و شبیه‌سازی جزء برداشت و تغذیه منابع آب زیرزمینی توسط بخش کشاورزی، مورد مورد تحلیل جزئی قرار گرفت. برای این منظور، در شرایط تعادل، تاثیر سناریوهای مختلف بر روی کسری مخزن، میزان برداشت آب از چاه‌های کشاورزی و مصرف انرژی و آثار اقتصادی آن برای کشاورزان و بودجه دولت بررسی شد. اطلاعات مربوط به منابع آبی، الگوی کشت و هزینه‌های تولید 5 شهرستان در سال 1392 با استفاده از پرسشنامه و اطلاعات اسنادی جمع آوری گردید. سناریوهای مورد مطالعه شامل: 1- افزایش راندمان انتقال از طریق تفییر کانالهای خاکی به لوله به 95 درصد، 2- افزایش سطح زیر کشت آبیاری تحت فشار در مناطق مستعد، 3-انجام دو سناریوی اول و دوم با هم، 4-انجام سناریو سوم و افزایش راندمان مصرف در سیستم های آبیاری مدرن به 75 درصد، 5-انجام سناریو سوم و افزایش راندمان مصرف در سیستم های آبیاری مدرن به 85 درصد، 6- اجرای سناریو اول و افزایش سطح زیر کشت سیستم‌های آبیاری تحت فشار تا دو برابر پیش بینی اولیه بود. همچنین تاثیر تاثیر کاهش یارانه انرژی الکتریکی و افزایش عملکرد نیز هر یک در قالب چهار سناریو بررسی شد. نتایج مطالعه نشان داد که تحت شرایط عدم تغییر کل سطح زیرکشت، میزان تاثیر سرمایه‌گذاری در تجهیزات انتقال آب تاثیر بسیار بیشتری بر کنترل کسری مخزن و کاهش مصرف انرژی دارد. از طرف دیگر، تنها با گسترش سیستم های نوین آبیاری در سطح مزارع و باغ‌ها، تعادل سازی در منابع آب زیرزمینی محقق نخواهد شد بلکه افزایش راندمان بکارگیری سیستم‌ها از طریق بهبود مدیریت استفاده از آنها و کنترل سطح زیرکشت نیز باید تحقق یابد. در این رابطه در برخی مناطق کاهش سطح زیر کشت اجتناب ناپذیر است. بررسی اقتصادی سناریوهای مورد مطالعه نشان داد که نصب کنتور حجمی و لوله گذاری کانال‌های انتقال و توزیع آب باید در اولویت قرار گیرد. همچنین اجرای سیستم‌های آبیاری تحت فشار در مزارع و باغ ها باید همراه با نظارت و آموزش کافی باشد تا امکان افزایش راندمان مصرف و همچنین افزایش تولید فراهم شود و الا جایگزینی روش‌های نوین آبیاری به جای سنتی، به تنهایی تاثیر کمی بر کاهش مصرف آب خواهد گذاشت. گسترش سیستم‌های نوین آبیاری با مدیریت فعلی مزارع زارعین توجیه اقتصادی ندارد و با در نظر گرفتن یارانه انرژی زیان آور نیز می باشد.

کلیدواژه‌ها

راندمان آبیاری؛ ارزیابی اقتصادی؛ خراسان رضوی؛ اولویت‌های سرمایه‌گذاری؛ تعادل بخشی آب زیرزمینی

مراجع

1- Abbasi F., Naseri A., Sohrab F., Baghani J., Abbasi N., and Akbari M. 2015. Improvement of Water Use Efficiency. Agricultural Research, Extension and Education Organization, Agricultural Engineering Research Institute. (in Persian)

2- Ahmad, M.-u.-D., Turral, H., Masih, I., Giordano, M., and Masood, M. (2007). Water Saving Technologies: Myths and Realities Revealed in Pakistan's Rice-Wheat Systems. IWMI-International Water Management Institute.

3- Alizadeh H.A., Liaghat A., and Sohrabi T. 2014. Assessing pressurized irrigation systems development scenarios on groundwater resources using system dynamics modeling. Journal of Water and Soil Resources Conservation, 3(4):1-14. (in Persian with English abstract)

4- Baghani J. 2008. Comparative effects of drip and furrow irrigation on the amount and water use efficiency and yield in row crops. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 2(2):11-18. (in Persian with English abstract)

5- Baghani J., Rastegar J., Zare Sh., and Sadreghaien S.H. 2012. Effects of irrigation systems on quantity and water use efficiency of onion cultivars. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 6(1):1-10. (in Persian with English abstract)

6- Baghani J., Zare Sh., and Joleini M. 2010. The Affectivity of New Irrigation Systems on Ground Water Resources, Yield and Water Use Efficiency in Mashhad Plain. Agricultural Research, Extension and Education Organization, Agricultural Engineering Research Institute. (in Persian with English abstract)

7- Banks J., Carson, J. S., Nelson, B. L., and Nicol, D. M. 2005. Discrete-Event System Simulation, Pearson Education.

8- Chen S., Yang W., Huo Z. and Huang G. 2016. Groundwater simulation for efficient water resources management in Zhangye Oasis, northwest China. Environmental Earth Sciences, 75(8):1-13.

9- Endo T. 2015. Groundwater management: a search for better policy combinations. Water Policy, 17(2):332-348.

10- Erfanian M., Alizadeh A., and Mohammadian A. 2011. An Investigation on the Possible Differences between Present Crops Water Requirements and National Documents of Irrigation. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 4(3):478-492. (in Persian with English abstract)

11- Hajipour M., Zakerinia M., Ziaee A.N., and Hesam M. 2015. Water demand management in agriculture and its impact on water resources of Bojnourd basin with WEAP and MODFLOW models. Journal of Water and Soil Science, 22(4): 85-101 (in Persian with English abstract)

12- Hu Y., Moiwo J.P., Yang Y., Han S. and Yang Y. 2010. Agricultural water-saving and sustainable groundwater management in Shijiazhuang irrigation district, north China plain. Journal of Hydrology, 393(3):219-232.

13- Jabbari P., Ghanbarpour M.R., and Ashbeh A.R. 2009. Assessment and determination of ground water balance of Srai Neka plain. P. 1-12. Proceedings of the. 5th National Conference on Watershed Management Science and Engineering of Iran, 23-24 Apr. 2009. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran. (in Persian)

14- Jihad agriculture organization of khorasan Razavi. 2015. Khorasan Razavi statistical Yearbook of agriculture 2014. Economic and Planning Adjutancy, Information and Statistic office, Mashhad. (in Persian)

15- Kellner M.I., Madachy R. J. and Raffo D.M. 1999. Software process simulation modeling: Why? What? how?. Journal of Systems and Software, 46(2):91-105.

16- Mao X., Jia J., Liu C. and Hou Z. 2005. A simulation and prediction of agricultural irrigation on groundwater in well irrigation area of the piedmont of Mt. Taihang, north China. Hydrological processes, 19(10):2071-2084.

17- McKinney D.C. and Savitsky A.G. 2006. Basic Optimization Models for Water and Energy Management. The University of Texas at Austin, Thechnical Repor. Available at http://www.ce.utexas.edu/prof/mckinney/ce385d/lectures/McKinneySavitsky_ver8_e.pdf (visited 1 April 2015).

18- Ministery of energy. 2004. Instruction Underground Salt-Water Balance. Iran Water Resources Management Company, Research and Basic Studies Adjutancy, Standard and Technical Criteria Office,Tehran. (in Persian)

19- Ministery of energy. 2013. An Overview of the Water and Electicity Industry from Aspects of Cost Price, Sale Price, Resource, Consumption and Investment. Tehran. (in Persian)

20- Ministery of energy. 2014. Province Water Feature. Regional Water Company of Khorasan Razavi, Planning and Management Improvement Adjutancy, Mashhad. (in Persian)

21- Nazarifar M., Momeni R., and Mollaei M., 2006. Applying model OPDM in determining cropping pattern in low irrigation condition. P. 1-7. Proceedings of the 1st Irrigation and Drainage Network Management National Conference, 2-4 May. 2006. Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz. Iran. (in Persian)

22- Palouch M. 2014. Break Forward, Approach of Water Crisis-Stricken Management in The Country. Agricultural Planning, Economic and Rural Development Research Institute, Tehran. (in Persian)

23- Pfeiffer, L. 2009. Three Essays on the Economics of Groundwater Extraction for Agriculture: Property Rights, Externalities, and Policy. Unversity of California, Davis.

24- Saadati H., Ismaili A., Sharifi F., Mahdavi M., and Ahmadi H. 2009. Estimating groundwater recharge and storage volume changes of Hashtgerd plain by water balance and chemical detection. P. 1-11. Proceedings of the. 5th National Conference on Watershed Management Science and Engineering of Iran, 23-24 Apr. 2009. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran. (in Persian)

25- Salehi Fathabadi, H. 1986. Simulation of systems by digital computer, Jahad daneshgahi. Tehran. (in Persian)

26- Salemi H.R., and Sepaskhah A.R. 2006. Estimation of canal seepage loss in Rudasht region of Isfahan. Journal of Water and Soil Science, 10(1): 29-43. (in Persian with English abstract)

27- Shah, T., Bhatt, S., Shah, R. and Talati, J. 2008. Groundwater governance through electricity supply management:Assessing an innovative intervention in Gujarat, western India. Agricultural Water Management, 95(11):1233-1242.

28- Shahrokhnia, M.A., Zare, E. 2014. Technical and Economical Evaluation of Seepage in Darab Irrigation Canals. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 8(1):44-52. (in Persian with English abstract)

29- Singh, A. 2014. Groundwater resources management through the applications of simulation modeling: a review. Science of the Total Environment, 499:414-423

30- Statistical center of Iran. 2015. Iran Statistical Yearbook 1392 [March 2013-March 2014]. Presidency, Management and Planning Organization, Statistical Centre of Iran, Tehran.

31- Velayati S.A. 2006. An investigation on the water crisis in Khorasan province. Modarres Human Sciences, Special Issue Geography, 10(tome 48):213-234. (in Persian with English abstract)

32- Ward, F. A. and Michelsen, A. 2002. The economic value of water in agriculture: concepts and policy applications. Water Policy, 4(5):423-446.

33- Ward, F. A. and Pulido-Velazquez, M. 2008. Water conservation in irrigation can increase water use. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(47):18215-18220.

34- Zolfagharan A., and Karimi M. 2012. Problems of development of pressurized irrigation systems in the country. 1-4. Proceedings of The 1st National Conference on Solutions to Access Sustainable Development in Agriculture, Natural Resources and the Environment, 10 Mar. 2013. Ministry of Interior, Tehran, Iran. (in Persian)