امنیت آب در حوضه آبریز سد کوثر در شرایط تغییر اقلیم:کاربرد روش سیستم دینامیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شیراز- دانشکده کشاورزی

2 null

10.22034/iaes.2019.98544.1649

چکیده

در این مطالعه تلاش شده است تا با یک رویکرد سیستمی رفتار سیستم منابع آب در حوضه آبریز سد کوثر شبیه‌سازی شود. به‌طورکلی با توجه به پیچیده بودن سیستم منابع آبی، یکی از بهترین ابزارهایی که بتوان از طریق آن ارتباط بین تمامی اجزای داخل یک سیستم پیچیده را بررسی کرد روش سیستم دینامیک است. سیستم دینامیک یکی از روش‌هایی است که به‌منظور شناسایی روابط میان سیستم‌های مجزا اما در ارتباط تنگاتنگ باهم و با پویایی در رفتار، استفاده می‌شود. در این مطالعه پس از مدل‌سازی و واسنجی مدل طراحی‌شده، رفتار سیستم منابع آب در طول زمان موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در طی دوره شبیه‌سازی میزان منابع آب در دسترس روند نزولی خواهد داشت. این در حالی است که میزان تقاضای آب که به‌طور مستقیم متأثر از رشد جمعیت است در حال افزایش است. اگرچه درنتیجه افزایش بارندگی تحت سناریو اول وضعیت جریان ورودی به حوضه بهبودیافته است اما افزایش تبخیر از سطح آزاد آب و افزایش جریان خروجی همچنان سیستم منابع آب را در وضعیت آسیب‌پذیر قرار داده است. به‌طوری‌که در سال‌های ابتدایی علی‌رغم اینکه شاخص امنیت آب در وضعیت بهتری قرار دارد اما انتظار می‌رود در سال‌های پایانی این شاخص به پایین‌تر از یک نیز برسد. همچنین نتایج حاکی از آن است که پایین‌ترین شاخص امنیت آب مربوط به شرایط بدبینانه آب‌وهوایی (سناریو دوم) است. لذا سیاست‌های مدیریت تقاضا از طریق کاهش مصرف سرانه آب و یا افزایش راندمان آبیاری و کاهش آب مصرفی در هر هکتار از محصول کشاورزی می‌تواند نقش بسزایی در مدیریت پایدار منابع آب داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Abbasi, F., Sohrab, F., & Abbasi, N. (2015). Evaluation of the Efficiency of Irrigation Water in Iran. Engineering Research of Irrigation and Drainage Structures, 17 (67), 113-120. do: 10.22092 / aridse.2017.109617 (In Farsi).

Amisigo, B. A., McCluskey, A., & Swanson, R. (2015). Modeling impact of climate change on water resources and agriculture demand in the Volta Basin and other basin systems in Ghana, Water Resources Management, 7: 6957–6975.

Awotwi, A., Kumi, M., Jansson, P. E., Yeboah, F., & Nti, I. K. (2015). Predicting hydrological response to climate change in the White Volta catchment, West Africa. Journal of Earth Science & Climatic Change, 6: 1-7.

Balali, H., & Viaggi, D. (2015). Applying a System Dynamics Approach for Modeling Groundwater Dynamics to Depletion under Different Economical and Climate Change Scenarios. Water, 7: 5258-5271.

Baron, J. S., Poff, N. L., Angermeier, P. L., Dahm, C. N., Gleick, P. H., Hairston, N. G., & Steinman, A. D. (2002). Meeting ecological and societal needs for freshwater. Ecological Applications, 12(5): 1247-1260.

Bharati, L., Rodgers, C., Erdenberger, T., Plotnikova, M., Shumilov, S., Vlek, P., & Martin, N. (2008). Integration of economic and hydrologic models: Exploring conjunctive irrigation water use strategies in the Volta Basin. Agricultural water management, 95: 925-936.

Chapman, A., & Darby, S. (2016). Evaluating sustainable adaptation strategies for vulnerable mega-deltas using system dynamics modelling: Rice agriculture in the Mekong Delta's An Giang Province, Vietnam. Science of the Total Environment, 559: 326-338.

Clifford Holmes, J. K., Slinger, J. H., Musango, J. K., Brent, A. C., & Palmer, C. G. (2014). Using system dynamics to explore the water supply and demand dilemmas of a small South African municipality. In 32nd International Conference of the System Dynamics Society, Delft, The Netherlands, 20-24 July 2014; Authors version. System Dynamics Society.

Dawadi, S., & Ahmad, S. (2013). Evaluating the impact of demand-side management on water resources under changing climatic conditions and increasing population. Journal of environmental management, 114: 261-275.

FAO. (2016). Climate Change, Water and Food Security. FAO Water Report, Food and Agricultural Organization, Rome: FAO.

Ford, F. A. (1999). Modeling the environment: an introduction to system dynamics models of environmental systems. Island Press.

Forrester, J. W. (1961). Industrial dynamics. Journal of the Operational Research Society, 48: 1037-1041.

Girard, C., Rinaudo, J. D., Pulido-Velazquez, M., & Caballero, Y. (2015). An interdisciplinary modelling framework for selecting adaptation measures at the river basin scale in a global change scenario. Environmental Modelling & Software, 69: 42–54.

Gohari, A., Mirchi, A., & Madani, K. (2017). System Dynamics Evaluation of Climate Change Adaptation Strategies for Water Resources Management in Central Iran. Water Resources Management, 31: 1413-1434.

Hassanzadeh, E., Elshorbagy, A., Wheater, H., & Gober, P. (2014). Managing water in complex systems: An integrated water resources model for Saskatchewan, Canada. Environmental Modelling & Software, 58: 12-26.

Hjorth, P., & Bagheri, A. (2006). Navigating towards sustainable development: a system dynamics approach. Futures, 38: 74–92.

Iran Meteorological Organization. (2016).

Kotir, J. H., Smith, C., Brown, G., Marshall, N., & Johnstone, R. (2016). A system dynamics simulation model for sustainable water resources management and agricultural development in the Volta River Basin, Ghana. Science of the Total Environment, 573: 444-457.

Liu, H., Benoit, G., Liu, T., Liu, Y., & Guo, H. (2015). An integrated system dynamics model developed for managing lake water quality at the watershed scale. Journal of environmental management, 155: 11-23.

Madani, K., & Mariño, M. A. (2009). System dynamics analysis for managing Iran’s Zayandeh-Rud river basin. Water resources management, 23: 2163-2187.

Mahab Ghods. (2009). Integrated Water Resources Management in Zohreh Basin, Regional Water Organization of Kohgiluyeh and Boyer Ahmad (In Farsi).

Mahmoudi, M., Bolouri Yazdali., Y., & Hadad, H. (2009).  Simulation of Multivariate System Operations in Underwater Conditions Using System Dynamics. Published at the 8th International Civil Engineering Congress in 2009. Shiraz, Iran (In Farsi). 

Mohammad Jajani, E. and  Yazdanian,  N. (2014). Analysis of the state of water crisis in the country and its management requirements. Trend (Economic Research). 21(65-66): 117-144 (In Farsi).

Multsch, S., Elshamy, M. E., Batarseh, S., Seid, A. H., Frede, H. G., & Breuer, L. (2017). Improving irrigation efficiency will be insufficient to meet future water demand in the Nile Basin. Journal of Hydrology: Regional Studies, 12: 315-330.

Nozari, H., & Mohseni, V. (2013). Application of the system dynamics method in simulation and optimization of the irrigation and drainage network irrigation network model in Isfahan cascade. Iran Water and Soil Research, 46 (3), 465-474. do: 10.22059 / ijswr.2015.56736 (In Farsi).

Qin, H. P., Su, Q., & Khu, S. T. (2011). An integrated model for water management in a rapidly urbanizing catchment. Environmental Modelling & Software, 26: 1502-1514.

Research Center of Iranian Parliament (2017). Dusty storms in the west and southwest of the country. Causes, origins, focuses and predictions of the future. 1-53 (In Farsi).

Simonovic, S. P. (2012). Managing water resources: methods and tools for a systems approach. Routledge.

Sivakumar, M. V. K., Das, H. P., & Brunini, O. (2005). Impacts of present and future climate variability and change on agriculture and forestry in the arid and semi-arid tropics. Climatic Change, 70(1-2): 31-72.

Statistical Center of Iran, 2015. https://www.amar.org.ir.

Sterman, J. D. (2012). Sustaining sustainability: creating a systems science in a fragmented academy and polarized world. In Sustainability science (pp. 21-58). Springer New York.

Sterman, J.D. (2000). Business dynamics, systems thinking and modeling for a complex world (No. HD30. 2 S7835 2000). Boston.

Stern, N. H. (2007). The economics of climate change: the Stern review. Cambridge University press.

Sušnik, J., Vamvakeridou-Lyroudia, L. S., Savić, D. A., & Kapelan, Z. (2012). Integrated System Dynamics Modelling for water scarcity assessment: Case study of the Kairouan region. Science of the total environment, 440: 290-306.

UNWWAP (United Nations World Water Assessment Program). (2015). Facing the Challenges. Case Studies and Indicators. Paris, UNESCO.

Wang, Y.L., Zhou, R.P., Zhang, M., Zhao, M.N. (2014). Analysis of water resources carrying capacity in Xianyang city under the background of the Xi'an-Xianyang integration. Applied Mechanics and Materials. 675: 787-793.

Zhang, X. H., Zhang, H. W., Chen, B., Chen, G. Q., & Zhao, X. H. (2008). Water resources planning based on complex system dynamics: a case study of Tianjin city. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 13(10): 2328-2336