رویکرد چانه‌زنی چندهدفه و برنامه‌ریزی فازی به‌منظور تخصیص بهینه منابع آب با تأکید بر کم‌آبیاری

آب و خاک

مقاله 1، دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 52، خرداد 1396، صفحه 434-448   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i2.56243

نویسندگان

امید نصیری قیداری؛ صفر معروفی^*

دانشگاه بوعلی سینا

چکیده

با عنایت به رشد سریع جمعیت، طی سالیان اخیر مباحث منابع آبی بیشتر متأثر از مؤلفه‌های اقتصادی و اجتماعی بوده ولیکن روز به روز بر اهمّیت و نقش ملاحظات زیست‌محیطی در اینگونه طرح‌ها افزوده می‌شود. این تحقیق با هدف به‌تعادل‌رساندن نگرانی‌های زیست‌محیطی موجود در مباحث تخصیص منابع آب با مسائل درآمد اقتصادی، صورت پذیرفت. بدین منظور از مدل چانه‌زنی چندهدفه و رویکرد برنامه‌ریزی فازی به‌عنوان ابزاری جهت تحلیل استراتژی اثرات متقابل بین درآمد اقتصادی و حفاظت زیست‌محیطی استفاده شد. دو گروه از بازیگران، شامل بازیگر زیست‌محیطی با هدف به کمینه‌سازی بار آلودگی تخلیه‌شده به رودخانه و بازیگر اقتصادی با هدف به بیشینه‌سازی سود اقتصادی کل آب‌بران به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شدند. جهت لحاظ نمودن اثرات کم‌آبیاری، فرم خطی تابع تولید گیاه در تابع درآمد اقتصادی به کار گرفته شد. به‌منظور حصول توافق، بازیگران به‌تدریج در هر دور چانه‌زنی از مقدار هدف مورد انتظارشان کاستتند. رویه توسعه‌یافته در این تحقیق در سیستم رودخانه‌ای دز-کارون به عنوان مطالعه موردی به کار گرفته شد. نتایج بیانگر آن بود که با کاهش انتظارات اقتصادی از 553636 به 496216 هزار دلار در سال و همینطور کاهش نگرانی های زیست‌محیطی از 68264 به 87251 تن در سال، می‌توان به توازن میان اهداف اقتصادی و زیست‌محیطی دست یافت. همچنین نتایج رویکرد برنامه‌ریزی فازی نشان داد که آب تخصیصی به زیربخش‌های کشاورزی و کشت و صنعت سیستم به ترتیب 763 و 5591 میلیون مترمکعب در سال خواهد بود. مقایسه نتایج دو رویکرد بیانگر انطباق میان آنها بود. یافته‌های تحقیق حاکی از آن است که چارچوب تدوین شده در این تحقیق می‌تواند موجب سهولت تصمیم‌گیری در شرایط وجود اهداف متضاد گردیده و به‌عنوان ابزار مدیریتی کارآ با کاربری ساده در مسائل کلان تخصیص آب با نگرش توسعه پایدار، مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

بهینه‌سازی چندهدفه؛ تابع تولید گیاه؛ تخصیص آب؛ تعادل نش؛ کیفیت آب

مراجع

1- Bogardi I., and Szidarovsky F. 1976. Application of game theory in water management. Applied Mathematical Modelling, 1(1):16-20.

2- Council U.W.R. 1973. Principles and standards for planning water and related land resources. Federal Register, 38(174):24778.

3- Davila E., Chang N.B., and Diwakaruni S. 2005. Landfill space consumption dynamics in the Lower Rio Grande Valley by grey integer programming-based games. Journal of Environmental Management, 75(4):353-365.

4- Estalaki S.M., Abed-Elmdoust A., and Kerachian R. 2015. Developing environmental penalty functions for river water quality management: application of evolutionary game theory. Environmental Earth Sciences, 73(8):4201-4213.

5- Ghahraman B., and Sepaskhah A.R. 2004. Linear and non‐linear optimization models for allocation of a limited water supply. Irrigation and Drainage, 53(1):39-54.

6- Gibbons R.S. 1997. An introduction to applicable game theory. The Journal of Economic Perspectives, 11,127–149.

7- Hakimi-Asiabar M., Ghodsypour S.H., and Kerachian R. 2010. Deriving operating policies for multi-objective reservoir systems: application of self-learning genetic algorithm. Applied Soft Computing, 10(4):1151-1163.

8- Jamab C.E. 2006. Current and future water resources status in Karoon river basin. Tehran, Iran (In Persian).

9- Jensen M.E. 1968. Water consumption by agricultural plants (Chapter 1). Water Deficits and Plant Growth, p. 1-22.

10- Lee C.S. 2012. Multi-objective game-theory models for conflict analysis in reservoir watershed management. Chemosphere. 87(6):608-613.

11- Li M., Guo P. 2014. A multi-objective optimal allocation model for irrigation water resources under multiple uncertainties. Applied Mathematical Modelling. 38(19):4897-4911.

12- Loaiciga H.A. 2004. Analytic game-theoretic approach to ground-water extraction. Journal of Hydrology, 297(1):22-33.

13- Lund J.R., and Palmer R.N. 1997. Water resource system modeling for conflict resolution. Water Resources Update, 3(108):70-82.

14- Madani K. 2010. Game theory and water resources. Journal of Hydrology, 381(3):225-238.

15- Mahjouri N., and Ardestani M. 2010. A game theoretic approach for interbasin water resources allocation considering the water quality issues. Environmental monitoring and assessment, 167(1-4):527-544.

16- McKinney D., and Teasley R. 2007. Cooperative game theory for transboundary river basins: the Syr Darya basin. In Proceedings of the World Environmental and Water Resources Congress, 15-19 May. 2007. Tampa, Florida, USA.

17- Meyer S.J., Hubbard K.G., and Wilhite D.A. 1993. A crop-specific drought index for corn: I. Model development and validation. Agronomy Journal, 85(2):388-395.

18- Moghaddasi M., Morid S., Araghinejad S., and Alikhani M.A. 2010. Assessment of irrigation water allocation based on optimization and equitable water reduction approaches to reduce agricultural drought losses: The 1999 drought in the Zayandeh Rud irrigation system (Iran). Irrigation and drainage, 59(4):377-387.

19- Nikoo M.R., Kerachian R., and Poorsepahy-Samian H. 2012. An interval parameter model for cooperative inter-basin water resources allocation considering the water quality issues. Water resources management, 26(11):3329-3343.

20- Parrachino I., Dinar A., and Patrone F. 2006. Cooperative game theory and its application to natural, environmental, and water resource issues: 3. application to water resources. World Bank Policy Research Working Paper, (4074).

21- Poorsepahy-Samian H., Kerachian R., and Nikoo M.R. 2012. Water and pollution discharge permit allocation to agricultural zones: application of game theory and min-max regret analysis. Water resources management, 26(14):4241-4257.

22- Rao N., Sarma P., and Chander S. 1990. Optimal multicrop allocation of seasonal and intraseasonal irrigation water. Water Resources Research, 26(4):551-559.

23- Üçler N., Engin G.O., Köçken H., and Öncel M. 2015. Game theory and fuzzy programming approaches for bi-objective optimization of reservoir watershed management: a case study in Namazgah reservoir. Environmental Science and Pollution Research, 22(9):6546-6558.

24- Von Neumann J., and Morgenstern O. 1944. Game theory and economic behavior. Princeton University, Princeton.

25- Zimmermann H.J. 1991. Fuzzy set theory and its applications, revised edition. kluwer Academic Publishers, Boston/Dordrecht/London.