تخصيص بهينه آب با استفاده از تيوري‌بازي‌‌هاي همكارانه (مطالعه موردي: حوضه آبريز زاينده‌رود)

Optimization of Water Allocation using Cooperative Game Theory(Case Study: Zayandehrud Basin)

پيامدهاي اجتناب‌ناپذير سير افزايشي تقاضاي آب و كاهش منابع، موجب اعمال سياست‌هاي مختلف مديريتي به منظور رسيدن به بهينه‌ترين ميزان تخصيص آب شده است. محيط‌زيست به‌منزله يكي از عناصر اصلي نيازمند آب، همواره پذيراي خسارات ناشي از تخصيص‌نيافتن منابع آبي بوده است. هدف از اين پژوهش، بررسي و انتخاب سياست‌هاي پايدار تخصيص آب به ذي‌نفعان مختلف است به طوري كه آب با كيفيت و ميزان مناسب براي ادامه حيات پيكره آبي در دسترس باشد و اهداف اقتصادي هر يك از ذي‌نفعان نيز تامين شود و بين ذي‌نفعان و محيط‌زيست (پيكره آبي) توافق به وجود آيد. بدين منظور، محيط‌زيست به‌منزله آب‌بر مستقل در مدل بهينه‌سازي الگوريتم ژنتيك و بازيكن مستقل در بازي‌هاي همكارانه لحاظ شده است. در اين مطالعه، حوضه آبريز زاينده‌رود و باتلاق گاوخوني به‌منزله منابع ارزشمند اكولوژيك و آبي كشور كه تامين‌كننده نيازهاي آبي مانند شرب، صنعت و كشاورزي‌اند، انتخاب شده‌اند. هدف از اين تحقيق تامين همزمان بيشترين بهره‌وري اقتصادي و برقراري حداقل شرايط مطلوب تامين آب براي تالاب است. تخصيصي كه تامين حداقل نياز آبي تالاب برابر 140 ميليون متر مكعب در سال در آن لحاظ شود، ايده‌آل‌ترين رويكرد است. با وجود اين، در نتيجه اعمال سناريوهاي مختلف با متدولوژي پيشنهادي اين تحقيق، سناريويي كه حداكثر نياز ذي‌نفعان را تامين كند، برتر از ساير رويكردهاست، به صورتي كه 3/87 درصد نياز آبي تالاب براي حفظ شرايط مطلوب آن تامين مي‌شود. از طرف ديگر، با تخصيص آب به ساير ذي‌نفعان، سود تخصيصي به بخش‌هاي كشاورزي، صنعت و محيط‌زيست در اين رويكرد بيشترين ميزان خود را دارد و به ترتيب برابر با 38/2057، 55/622 و 208 ميليون دلار در 10 سال است.

Inevitable consequence of increasing water demand and declining resources leads to different management policies for water resources. Thus, conflict about how to increase the utilization and allocation of resources to the various stakeholders are important. Environment as one of the major elements in water issues is always against disputes and damages relating to the quantity and quality of water. The aim of fulfillment of this research is sustainable policy determination of water allocation to various stakeholders. Water should be sufficiently allocated to water bodies like wetlands and stakeholders considering environmental and economical goals. For this purpose, the environment has been accessed as an independent user in optimization model and as an independent player in game theory. In the proposed methodology, a genetic algorithm optimization model maximizes allocating water with maximum benefit and then all stakeholders and environmental sector participate in cooperative game. Zayandehrud River and Gavkhoonz marsh are important water body in Iran. Results provide the most economical productivity in the basin represents the least favorable conditions for the establishment of a wetland. This study shows that the optimal allocation that supply minimum water requirement of wetland (140 million cubic meters per year) is the most desirable approach and supplying minimum water requirement of wetland is stronger than other scenarios. So, in the best scenario, 87.3% of environmental water demand has been provided. Also, allocated benefit to agriculture, industry and environment sectors in this approach has its own highest level, and are respectively equal to 2057.38, 622.55 and 208 million dollars in ten years.