ارايه الگوي بهينه مديريتي به‌منظور بهره‌برداري از منابع آب، مطالعه موردي: ‏دشت الشتر

Optimal management pattern for water resources utilization, case ‎study: Alashtar Plain

شيوه بهره‌برداري از منابع آب زيرزميني دشت الشتر، موجب افت سطح آب و كاهش آبدهي چاه‌هاي منطقه شده است. طي دوره آماري 1371 تا 1389 تراز سطح ايستايي دشت، سالانه به‌طور متوسط 24 سانتي‌متر افت نموده است. استفاده تركيبي از تكنيك‌هاي شبيه‌سازي و بهينه‌سازي، روشي مفيد و قدرتمند در تعيين استراتژي‌هاي تصميم‌گيري و مديريتي، براي بهره‌برداري اصولي از منابع آب مي‌باشند. در اين راستا از مدل‍ رياضي MODFLOW و نرم‌افزار Lingo به‌عنوان ابزارهايي كارآمد و با‌ صرفه، براي بررسي گزينه‌هاي مختلف مديريتي استفاده شد. در فرايند شبيه‌سازي با هدف مديريت منابع آب، از نتايج حاصل از مدل‌سازي و كاليبراسيون مدل، براي بهينه‌سازي سفره آب زيرزميني استفاده شد. از آن‌جا كه توابع هدف در اين مطالعه از نوع خطي بوده، برنامه‌ريزي خطي چند هدفي به‌منظور حل مساله بهينه‌سازي انتخاب شد. مساله عمومي بهينه‌سازي چند هدفه با n متغير تصميم، m محدوديت و p هدف در روابط بهينه‌سازي ارايه شد. هدف از حل مسيله بهينه‌سازي، بيشينه كردن سود حاصل از محصولات كشاورزي و كمينه كردن مصرف آب براي استفاده بيشتر از آبخوان است. ميزان سوددهي كل محصولات زراعي قبل از بهينه‌سازي برابر 47798 ميليون ريال بود كه پس از بهينه‌سازي با 33.25 درصد افزايش به 63689 ميليون ريال رسيد. ميزان مصرف آب قبل از بهينه‌سازي، 92220 هزار متر مكعب در سال بود، كه پس از حل مسيله بهينه‌سازي 18.1 درصد كاهش يافت و به 75510 هزار متر مكعب در سال رسيد. سوددهي كل محصولات بر اساس سناريو سند ملي (نياز خالص آبي) 15 درصد افزايش يافت. در اين سناريو ميزان مصرف آب كشاورزي 65.5 درصد كاهش مي‌يابد.

Utilization of water resources, using a combination of simulation and optimization, are a ‎useful and powerful set for specifying decision-making and management strategies. In this ‎regard, MODFLOW mathematical model, as an efficient and cost-effective tool to ‎evaluate different management options was used. After providing a conceptual model of ‎the aquifer, requirement data were defined in different versions of the V. MODFLOW (V. ‎‎5.33) software. Then, the model was calibrated by the manual method that has higher ‎accuracy than software techniques and validation operations were also carried out. In the ‎simulation process, with the goal of water resource management, the results of modeling ‎and calibration model were used to optimize the groundwater table level. In this study, a ‎linear programming model was used for optimizing the management. Lingo software was ‎used to implement this model and achieve the optimal management. The information ‎needed to solve the problem, was based on the output of a simulation model and ‎optimization options. Due to linearity of objective function, a multi-objective linear ‎programming model was selected to solve the problem. General multi-objective ‎optimization problem with n decision variables, m constraints and p objectives is ‎presented in optimizing relationships. The objectives of the optimization problem were ‎maximizing the profits of agricultural products and minimizing the use of aquifer water. ‎Results indicated that the amount of yield and water use were different before and after ‎optimization. . The amount of annual water consumption before optimization was 92.22 ‎million m3 while after optimization was 75.51 million m3. In other words, the rate of water ‎consumption was reduced by 18 prevent. Results also showed that annual water ‎consumption in agriculture was 31.79 million m3 that shows 65.5 percent reduction ‎compared to the present situation. The amount of benefits before optimization was 47, ‎‎798 million Rials, while after optimization it was 63,689 million Rials. In other words, the ‎amount of total profit increased by 33.25 percent. Based on the scenario of a national ‎document (pure water requirement), total profits increased by 15 percent.‎