توسعه و ارزيابي يك مدل به‌هم پيوسته عامل‌بنيان_آب زيرزميني در مديريت پايدار آب كشاورزي؛ مطالعه موردي: دشت اصفهان_برخوار

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

بررسي رفتار كشاورزان در يك محدوده مطالعاتي با توجه به تنوع خصوصيات فردي و معيارهاي تصميم‌گيري آن‌ها در اتخاذ استراتژي‌هاي صرفه‌جويي در مصرف آب اهميت بالائي دارد. بدين ترتيب، اين مطالعه با تدوين يك ساز‌و‌كار اجتماعي_هيدرولوژيكي به بررسي تأثير پارامترهاي روان‌شناختي و اجتماعي و ناهمگوني مشخصه‌هاي فيزيكي و فردي كشاورزان در مصرف آب زيرزميني در محدوه اصفهان_برخوار در يك دوره 9 ساله با 108 گام زماني ماهانه از مهر 1389 تا شهريور 1398 مي‌پردازد. لازم به ذكر است كه در ارتباط با بهره‌برداري از يك منبع آبي، نمي‌توان تصميمات كشاورزان را تنها متأثر از عوامل روان‌شناختي دانست، بلكه شرايط فيزيكي منطقه نيز تصميمات عوامل كشاورز را تحت تأثير قرار مي‌دهد. بر اين اساس، در اين مطالعه ضمن بررسي پارامترهاي فردي كشاورزان، تلاش شده است تا تأثير تراز آب زيرزميني در رفتار كشاورزان بررسي شود. در راستاي نيل به اين هدف، ابتدا يك مدل عامل‌بنيان در چارچوب نرم‌افزار NetLogo به‌جهت شبيه‌سازي فرآيند انتخاب الگوي كشت توسط كشاورزان توسعه يافت. شبيه‌سازي رفتار كشاورزان در اين مطالعه با الهام از تئوري رفتار برنامه‌ريزي‌شده، بر اساس گزارشات اجتماعي و شناسائي فاكتورهاي فردي و اقتصادي مؤثر شامل: سن، تحصيلات، تجربه كشاورزي، اعتماد به مسئولين، اهميت پديده فرونشست، سطح رفاه و وابستگي معيشت عوامل به كشاورزي صورت گرفته است. سپس با محاسبه ميزان تمايل كشاورزان به صرفه‌جويي در مصرف آب كشاورزي، چهار گروه‌بندي رفتاري اصلي شامل كشاورزان فعال، ادراكي، تعاملي و نيمه‌ادراكي و يك گروه فرعي يعني كشاورزان متخلف براي اين عوامل در نظر گرفته شده‌ است كه هر گروه مطابق با معيارهاي خاص خود به انتخاب محصول مي‌پردازد. تأثير تراز آب زيرزميني در تصميم‌گيري كشاورزان و تأثير متقابل برداشت كشاورزان بر وضعيت آب‌هاي زيرزميني با تلفيق مدل عامل‌بنيان و يك شبيه‌ساز توزيعي آب زيرزميني در محيط نرم‌افزار MODFLOW محقق شده است. بنابراين، در ابتدا مدل آب زيرزميني به‌طور مستقل در دو حالت ماندگار و ناماندگار صحت‌سنجي و واسنجي گرديد كه خطاي RMSE برابر با 97/1 متر، در دوره واسنجي دقت مناسب اين مدل را مشخص نمود. سپس، ايجاد اتصال دو‌سويه مدل عامل‌بنيان و آب زيرزميني و صحت‌سنجي چارچوب اجتماعي_هيدرولوژيكي در محيط نرم‌افزار پايتون ميسر گرديد. بدين ترتيب، كاليبراسيون چارچوب پيشنهادي، با توسعه يك مدل بهينه‌سازي در چارچوب الگوريتم ژنتيك با هدف حداقل‌سازي اختلاف بين تراز آب زيرزميني مشاهداتي و محاسباتي و تعريف ضرايب اجتماعي و ضريب آب برگشتي به‌عنوان متغيرهاي تصميم انجام گرفته است. بررسي نتايج تراز آب زيرزميني و سطح كشت شبيه‌سازي‌شده در چارچوب توسعه‌يافته دقت مدل مورد بررسي را مشخص كرده است. با حصول اطمينان از صحت مدل پيشنهادي، نتايج چهار سناريوي مديريتي در اين مطالعه مورد بررسي قرار گرفت. در ابتدا، در سناريوي اجتماعي تأثير حداكثر بودن مقدار پارامترهاي تجربه كشاورزي، اعتماد به مسئولين و درك عواقب فرونشست مورد مطالعه قرار گرفت؛ نتايج اين سناريو حاكي از آن است كه بهبود فاكتورهاي روان‌شناسي تفاوت چنداني در تراز آب زيرزميني نسبت به شرايط تاريخي آبخوان اصفهان_برخوار ايجاد نكرد و تنها سود كشاورزان حدود 4 درصد كاسته شد. سپس، اجراي سناريوي افزايش قيمت محصولات كم‌آب‌بر شامل گندم، جو و ذرت، با افزايش چشمگير سطح زير كشت گندم نسبت به شرايط بدون سناريو بهبود 05/1 متري تراز آب زيرزميني در شهريور 1398 به‌عنوان آخرين گام زماني را نتيجه داد؛ ضمن اينكه سود كشاورزان در اين سناريو بهبود 88 درصدي را نشان داده است. در ادامه، اجراي سناريوي اعمال جريمه براي محصولات پر‌آب‌بر به‌عنوان عامل بازدارنده براي كشاورزان باعث كاهش كشت محصولات پرآب‌بر و بهبود 53 سانتي‌متري تراز آب ميانگين شده، ضمن اينكه بر خلاف انتظار سود كشاورزان نيز كمتر از 1 درصد نسبت به شرايط تاريخي كاهش داشته‌ است. در نهايت، نتايج سناريوي بازار آب به‌عنوان آخرين سناريو، مشخص كرد كه با اجراي اين سازوكار در محدوده اصفهان_برخوار تراز آب زيرزميني تا 66/1 متر در آخرين گام زماني بهبود يافته ‌است. به‌علاوه، سود كشاورزان نيز نسبت به دوره تاريخي در آخرين سال شبيه‌سازي 14 درصد افزايش يافت.

224606

آب و محيط زيست

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان