ارائه يك مدل مبتني بر تئوري بازي ها براي تخصيص بهينه آب به ذينفعان در منابع آبي مشترك در شرايط ورشكستگي آبي: كاربرد بازي جوجه

Developing a model based on games theory for optimal allocation of water to stakeholders in shared water resources under water bankruptcy conditions: Application of chicken game

مقدمه: افزايش تقاضاي مصرف، رقابت بين ذينفعان مختلف، كاهش منابع آبي و قرارگرفتن در شرايط ورشكستگي آبي، مديريت منابع آب را در سال هاي اخير با چالش هاي زيادي مواجه كرده است. روش­: مطالعه حاضر چالش موجود بين ذينفعان بهره برداري از منابع مشترك آب، در شرايطي كه دچار ورشكستگي آبي شده اند را بررسي مي‌كند. براي حل اين مشكل از كاربرد بازي جوجه استفاده شده است. بازي جوجه يك روش كاربردي از تئوري بازي ها در جهت رفع تضاد هاي بين دو بازيكن مي‌باشد. هدف اصلي در اين تحقيق رسيدن به الگوي مناسب رفتاري دو بازيكن با در نظر داشتن دورانديشي مناسب مي‌باشد. لذا در ابتدا از مدل MODFLOW براي شبيه‌سازي منبع آب زيرزميني مشترك در منطقه مورد مطالعه استفاده شده است. سپس اين مدل با استفاده از شبكه عصبي به يك مدل بهينه‌سازي دو هدفه با لحاظ كمينه كردن افت تراز آب زيرزميني و افزايش سود متصل گرديده است. دوره مديريتي اين تحقيق چهار ساله بوده و كارآيي آن در يكي از زيرحوزه هاي استان گلستان واقع در شمال ايران مورد ارزيابي قرار گرفته است. يافته ­ها و نتيجه‌گيري: در اين تحقيق سطوح كشت بهينه مختلف در حالت هاي متفاوت از بازي به دست آمده و بر مبناي نتايج حاصل از ميزان برداشت آب زيرزميني، ميزان افت دقيق سفره و سود تعيين گرديده است. نتايج نشان مي‌دهد كه ذينفعان مختلف در بهره برداري از منبع مشترك آبي با استفاده از دورانديشي مي‌توانند از ضررهاي راهبردي خود در آينده جلوگيري كنند.

Introduction: The increase in consumption demand, competition between different stakeholders, decrease of water resources and being placed under water bankruptcy condition have caused many challenges for water resources management in recent years. Methods: The current study assesses the existing challenges between stakeholders who intend to extract from shared water resources. Chicken game has been applied to solve the problem, which is a practical method of games theory in order to eliminate the oppositions between two players. The main goal is to achieve a suitable behavioral pattern for two players by considering appropriate foresight. In this research, MODFLOW model has been used to simulate shared groundwater resource in the studied region. Then, the model is connected to a two-objective optimization model by minimize the drop in the aquifer’s water table and profit increase by using a neural network. The management period of this research was four years and its practicality has been evaluated one of the sub-basins of Golestan province located in northern Iran. Findings and Conclusion: In the study, different optimized cultivation areas in various modes of the game have been developed and then, based on the obtained results from the extracted groundwater, the exact amount of groundwater drawdown and obtained profit have been determined. The results show that different stakeholders in exploiting the common water source by using foresight can prevent their strategic losses in the future.