تخصیص بهینه آب بین شبکه‌های آبیاری حوضه زاینده‌رود با رویکرد اقتصادی و بررسی عملکرد توزیع آب داخل شبکه (مطالعه موردی: شبکه آبیاری رودشت شمالی)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری / مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

2 استاد / گروه مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان.

3 استادیار / گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

چکیده

هدف اصلی از انجام این مطالعه، توسعه ساختار هیدرواکونومیک در حوضه زاینده‌رود به‌منظور تخصیص بهینه آب سد زاینده‌رود به شبکه‌های آبیاری پایاب این سد، در راستای حداکثرسازی منافع اقتصادی حاصل از فعالیت‌های کشاورزی است. برای تحقق این هدف، با تدوین مدل‌ اقتصادی برنامه‌ریزی ریاضی مثبت1 (PMP)، شبیه‌سازی فعالیت‌های‌ کشاورزی به تفکیک هر شبکه آبیاری انجام شد. با تلفیق مدل برنامه-ریزی تخصیص آب توسعه داده شده‌ی MODSIM حوضه با مدل اقتصادی، ساختار هیدرواکونومیک ساخته شده و بر اساس شرایط پایه سال آبی 94-1393 واسنجی و همگرایی مدل‌ها انجام گرفت. نتایج به‌کارگیری ساختار هیدرواکونومیک در مدیریت توزیع آب حاکی از تغییر محسوس در اولویت‌بندی تخصیص آب بوده به نحوی‌که شبکه‌های آبیاری نکوآباد و رودشت که به‌ترتیب اولویت‌های اول و پنجم تخصیص آب در شرایط معمول را دارند، پس از به‌کارگیری ساختار هیدرواکونومیک، اولویت‌های چهارم و دوم را به‌دست آوردند. در ادامه، پتانسیل سامانه بهره‌برداری موجود در شبکه آبیاری رودشت، به نمایندگی از سایر شبکه‌های آبیاری حوضه، به‌عنوان زیرساخت لازم جهت پیاده‌سازی تخصیص بهینه آب با رویکرد هیدرواکونومیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدل‌سازی سامانه بهره‌برداری موجود در شبکه‌ آبیاری رودشت، عملکرد متوسط و ضعیفی را به‌‌خصوص در بخش میانی و پایین‌دست جهت تخصیص بهینه آب با رویکرد اقتصادی نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimal Water Allocation among the Irrigation Districts in Zayandehrud Basin with Economic Approach and Performance Assessment of Water Distribution within the District (Case Study: North-Rudasht Irrigation District)

نویسندگان [English]

  • D. Rajabi 1
  • S.F. Mousavi 2
  • A. Roozbahani 3
1 PhD Candidate, Department of Water Resources Engineering and Management, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Professor, Department of Water Resources Engineering and Management, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
3 Assistant Professor, Department of Irrigation and Drainage Engineering, Aburaihan Campus, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

The primary objective of this study is to develop a hydro-economic framework in Zayandehrud River Basin to optimize allocation of water released from Zayandehrud dam to downstream irrigation districts, to maximize economic benefits from agricultural activities. To achieve this goal, the existing agricultural activities in each irrigation district were simulated by applying the Positive Mathematical Programming (PMP) economic model. By coupling the developed water allocation planning model of the basin (MODSIM) with the economic model, the hydro-economic framework was then generated. Calibration and convergence of the models were performed by using the base-year (2014-2015) data. Obtained results of employing the hydro-economic framework in the management of water delivery revealed significant changes in water-allocation priorities between the irrigation districts. For instance, allocation priorities of Neko-Abad and Rudasht Irrigation Districts were first and fifth under the current conditions, respectively, which have significantly changed to fourth and second after employing the developed hydro-economic framework. As a case study, the potential of existing operating system in North Rudasht Irrigation District, as a representative of other irrigation districts in the basin, was investigated to make an infrastructure for optimum water allocation by using the hydro-economic framework. Results of modeling the existing operating system of North Rudasht Irrigation District showed a fair and inadequate performance, especially in the middle and lower sections, in optimum water allocation with an economic approach.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water allocation
  • Operating system
  • Economic model
  • Hydro-economic model
Abbasi F, Sohrab F, Abbasi N (2016) Evaluation of irrigation efficiencies in Iran. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research 17(67):113-120 (In Persian)

Beare SC, Bell R, Fisher BS (1998) Determining the value of water: The role of risk, infrastructure constraints, and ownership. American Journal of Agricultural Economics 80(5):916-940

Gallego-Ayala J, Gómez-Limón JA (2011) Future scenarios and their implications for irrigated agriculture in the Spanish region of Castilla y León .New Medit 10(1):4-16

Hashemy Shahdany SM, Hassani Y, Hormozi M (2017a) Optimal water distribution and delivery within the main irrigation canal regarding to economic perspective in water shortages conditions. Iran Water Resources Research 13(3):33-42 (In Persian)

Howitt RE, Medellín-Azuara J, MacEwan D, Lund JR (2012) Calibrating disaggregate economic models of agricultural production and water management. Environmental Modelling and Software 38(4):244-258

Masah Bouani A (2002) Introduce mathematical model of Nyrpic gates. MSc. Thesis, School of Agricultural Engineering, Tarbiat Modares University (In Persian)

Medellín-Azuara, J, Harou JJ, Howitt RE (2010) Estimating economic value of agricultural water under changing conditions and the effects of spatial aggregation. Science of the Total Environment 408(23):5639-5648

Molden DJ, Gates TK (1990) Performance measures for evaluation of irrigation water delivery systems. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 116(6):804-822

Noel JE, Howitt RE (1982) Conjunctive multibasin management: An optimal control approach. Water Resources Research 18(4):753-763

Oñate JJ, Atance I, Bardají I, Llusia D (2007) Modelling the effects of alternative CAP policies for the Spanish high-nature value cereal-steppe farming systems. Agricultural Systems 94(2):247-260

Peralta RC, Hegazy MA, Musharrafieh GR (1994) Preventing pesticide contamination of groundwater while maximizing irrigated crop yield. Water Resources Research 30(11):3183-3193

Rogers P, Hurst C, Harshadeep N (1993) Water resources planning in a strategic context: Linking the water sector to the national economy. Water Resources Research 29(7):1895-1906

Shahverdi K, Monem M (2017) Design construction and test of PID control system upstream of sliding gate.  In Proc. of 9th Iranian National Hydraulics Conference, 20-23 April, Tarbiat Modares University, pp. 345-352 (In Persian)

Varela-Ortega C, Blanco-Gutiérrez I, Swartz CH, Downing TE (2011) Balancing groundwater conservation and rural livelihoods under water and climate uncertainties: An integrated hydro-economic modeling framework. Global Environmental Change 21(2):604-619