توسعه چارچوب بازار آب بين‌بخشي براي ارتقاي بازدهي اقتصادي مصرف آب زيرزميني

Development of Inter-Sectional Water Market Framework for Improving Economic Efficiency of Groundwater Consumption

در اين مقاله يك چارچوب كارآمد براي تخصيص بهينه منابع آب زيرزميني در محدوده فعاليت بازار آب محلي موجود در دشت اصفهان-برخوار ارائه مي‌شود. در مرحله اول براي بهبود وضعيت هيدرولوژيكي آبخوان، مجوزهاي برداشت مزارع فروشنده آب با استفاده از دو رويكرد بالا به ‌پايين و پايين ‌به ‌بالا كاهش داده مي‌شود. رويكرد پايين ‌به ‌بالا به‌دليل لحاظ‌نمودن مطلوبيت‌هاي مزارع از طريق ايجاد فرآيند چانه‌زني بين آن‌ها، سياست‌هاي قابل ‌پذيرش‌تري را پيشنهاد مي‌دهد. مرحله دوم شامل مدل‌سازي فروش مجوزهاي آب زيرزميني از مزارع به صنايع مختلف با استفاده از روش برنامه‌ريزي رياضي عدد صحيح مبادلات آب است. در اين مدل، حجم مبادلات به‌گونه‌اي تعيين خواهد شد كه سود كلي سامانه از طريق يافتن ميزان بهينه توليد محصولات مختلف و حجم مصرف آب، حداكثر شود. نتايج براي سال زراعي 16-2015 نشان مي‌دهد كه مزارع با كاشت محصولات سودآور و فروش آب مازاد خود باعث افزايش توليد در بخش صنعت مي‌شوند. با اين حال مزارع هم‌چنان به‌دليل كاهش مجوزها نسبت به شرايط اوليه خود دچار خسارت خواهند شد. بنابراين در مرحله سوم با استفاده از بازي‌ همكارانه شاپلي سود حاصل از مبادلات بين خريداران و فروشندگان آب به‌صورت عادلانه بازتخصيص مي‌شود. به‌طوري كه سود مزارع و واحدهاي صنعتي به‌ترتيب 55 و 19 درصد نسبت به وضعيت موجود افزايش مي‌يابد. بنابراين چارچوب پيشنهادي اين قابليت را دارد كه علاوه بر تسهيل در اجراي سياست كاهش مجوزهاي آب زيرزميني، بازدهي اقتصادي استفاده از اين مجوزها را نيز بهبود دهد.

In this paper,, an efficient framework is presented for optimal allocation of groundwater resources at the activity area of local water market within the Isfahan-Borkhar plain. In the first step, to improve aquifer’s hydrological condition, farms’ groundwater permits are reduced using top-down and bottom-up approaches. The bottom-up approach proposes more acceptable strategies due to considering farms’ utilities trough creating a bargaining process among them. The second step involves modeling the sales of groundwater permits from farms to different industries using water exchanges integer mathematical programming method. In this model, exchange volume is determined in such a way as to maximize the system’s total profit by finding the optimal production amount of different products and the corresponding water consumption volume. The results for the farming year 2015-2016 show that farms increase the production amount in the industrial sector by planting profitable crops and selling their surplus water. However, farms still suffer losses due to reduced permits compared to their current status. Therefore, in the third step, the exchanges’ profits are fairly reallocated among water buyers and sellers using Shapley cooperative game. So that compared to the current status, the profits of farms and industry units increase by 55% and 19%, respectively. Therefore, the proposed framework is capable of to improve the economic efficiency of groundwater permits use, in addition to facilitating the implementation of the permits reduction policy.