بررسی اثرات بازخرید آب توسط بانک آب با استفاده از مدلسازی عامل‌-بنیان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب/ دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران

2 استادیار/ گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران: ایمیل: alizadeh@iust.ac.ir

3 استاد/ گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران:

4 استادیار / گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران، دانشگاه اردکان: ایمیل: mehtiat@ardakan.ac.ir

چکیده

بانک آب به عنوان ابزاری کارا و موثر برای استفاده پایدار از منابع آبی و تخصیص بهینه منابع آبی بین کاربران در منطقه‌های خشک شناخته می‌شود. بانک‌های آب شرایط داد و ستد قانونی انواع آب سطحی و آب زیرزمینی را فراهم میکنند و با مدیریت مصرف و ذخیره آب امنیت آبی را برای منطقه به ارمغان می‌آورند. در این مقاله یک مدل ترکیبی هیدرولوژیکی و عامل‌بنیان در نرم‌افزار NetLogo به منظور بررسی اثرات هیدرولوژیکی و اقتصادی بازخرید حق‌آبه‌های کشاورزان و ذخیره آنها در آبخوان دشت رفسنجان توسعه داده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که بازخرید حق‌آبه کشاورزان توسط بانک آب در دشت رفسنجان می‌تواند به تعادل‌بخشی آبخوان کمک کند، ولی برای احیای آبخوان باید با سیاستهای دیگری از جمله کاهش حق-آبه‌ها بر اساس منابع آبی در دسترس ادغام شود. همچنین بر مبنای نتایج می‌توان اظهار نمود که بازخرید حق‌آبه ها توسط بانک آب دارای عملکرد موثر هیدرولوژیکی است به گونه‌ای که انتظار می‌رود با اجرای سیاست بانک آب در منطقه، میانگین افت 80 سانتی‌متر در سال تراز آبخوان به میانگین افت 58 سانتی‌متر در سال کاهش یابد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که عملکرد بانک منجر به بهبود وضعیت اقتصادی در منطقه شده به طوری که خرید حق‌آبه کشاورزان توسط بانک آب سبب افزایش سود خالص کشاورزان به مقدار 6 درصد خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An agent-based modelling for evaluation of water bank's buyback program

نویسندگان [English]

  • Vahid Aghaie 1
  • Hosein Alizadeh 2
  • Abbas Afshar 3
  • Majid Ehtiat 4
1 M.Sc. Graduate of Water Resources Engineering, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
2 Assistant Professor, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
3 Professor, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
4 Assistant Professor, School of Civil Engineering, Ardakan University
چکیده [English]

Leading towards sustainable water use and optimal allocation of water resources, water banks are efficient institutions. Water banks facilitate the trade of surface water and groundwater and engender water security. This study develops a couple agent-based groundwater model in NetLogo platform to assess economic and hydrologic impacts of water buyback programs in framework of a water bank institution. Rafsanjan Plain which faces serious problems due to water shortage, is selected as case study where the developed model is applied. Results show that buyback programs can temporarily ameliorate the condition of the Rafsanjan Aquifer, but there is a need for some other measures, like cap-and-trade policy, in conjunction with buyback program. Because of the buyback program, the drawdown of aquifer's unit hydrograph reduces from 80 to 58 cm per year. Moreover, the water bank improves the economic situation of the area as it increases the farmers' net benefit by 6 percent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water bank
  • Agent-based modeling
  • Rafsanjan Plain
  • Buyback program
Alamdarlo HN, Pourmozafar H, Vakilpoor MH (2019) Improving demand technology and internalizing external effects in groundwater market framework, case study: Qazvin plain in Iran. Agricultural Water Management 213:164-173
Anbari MJ, Zarghami M (2019) An agent-based model to improve groundwater resources conditions with a participatory approach in the Shabestar-Sofian plain. Iran-Water Resouces Research 15(2):0-0 (In Persian)
Arthur WB (1994) Inductive reasoning and bounded rationality. The American Economic Review 84(2):406-411
Castilla-Rho JC, Mariethoz G, Rojas R, Andersen MS, Kelly BFJ (2015) An agent-based platform for simulating complex human–aquifer interactions in managed groundwater systems. Environmental Modelling & Software 73:305-323
Du E, Cai X, Brozović N, Minsker B (2017) Evaluating the impacts of farmers’ behaviors on a hypothetical agricultural water market based on double auction. Water Resources Research 53(5):4053-4072
Erfani T, Binions O, Harou JJ (2015) Protecting environmental flows through enhanced water licensing and water markets. Hydrology and Earth System Sciences 19(2):675-689
Ghafouri Fard S, Bagheri A, Shajari S (2015) Stakeholders assessment in water sector (Case study: Rafsanjan area). Iran-Water Resources Research 11(2):16-28 (In Persian)
Gonzales P and Ajami NK (2019) Goal-based water trading expands and diversifies supplies for enhanced resilience. Nature Sustainability 2(2):138-147
Grafton RQ, Horne J (2014) Water markets in the Murray-Darling basin. Agricultural Water Management 145(C):61-71
Grafton RQ, Wheeler SA (2018) Economics of water recovery in the Murray-Darling basin, Australia. Annual Review of Resource Economics 10:487-510
Hamill L, Gilbert N (2015) Agent-based modelling in economics. John Wiley & SonsPublications, London
Karamouz M, Yazdi MSS, Ahmadi B, Zahraie B (2011) A system dynamics approach to economic assessment of water supply and demand strategies. In: World Environmental and Water Resources Congress 2011
Macal CM, North MJ (2005) Tutorial on agent-based modeling and simulation. In: Simulation Conference 2005, Proceedings of the Winter, IEEE, 14 pp
Montilla-López NM, Gómez-Limón JA, Gutiérrez-Martín C (2018) Sharing a river: Potential performance of a water bank for reallocating irrigation water. Agricultural Water Management 200:47-59
Najjar-Ghabel S, Zarghami M, Akhbari M, Allah Nadiri A (2019) Groundwater management in ardabil plain using agent-based modeling. Iran-Water Resouces Research 15(3):0-0 (In Persian)
Ohab-Yazdi SA, Ahmadi A (2018) Evaluating and simulation of the behavior and interactions of stakeholders and regional water company under agent-based model framework, in Lenjanat sub-basin of Zayandehrood river basin. Iran-Water Resouces Research 14(2):142-154 (In Persian)
Rahnama MB, Zamzam A (2013) Quantitative and qualitative simulation of groundwater by mathematical models in Rafsanjan aquifer using MODFLOW and MT3DMS. Arabian Journal of Geosciences 6(3):901-912
Safari N, Zarghami M, Behboudi D, Alami MT (2016) Market-based welfare effects modeling in regional allocation of water compared to the administrative allocation by developing cooperative game, case study. Iran-Water Resouces Research 12(3):22-34 (In Persian)
Smajgl A, Heckbert S, Ward J, Straton A (2009) Simulating impacts of water trading in an institutional perspective. Environmental Modelling & Software 24(2):191-201
Wheeler SA, Loch A, Crase L, Young M, Grafton RQ (2017) Developing a water market readiness assessment framework. Journal of Hydrology 552:807-820
Wilensky U, Rand W (2015) An introduction to agent-based modeling: modeling natural, social, and engineered complex systems with NetLogo. MIT Press
Xu T, Zheng H, Zhao J, Liu Y, Tang P, Yang YCE, Wang Z (2018) A two‐phase model for trade matching and price setting in double auction water markets. Water Resources Research 54(4):2999-3017
Yang Y-CE, Zhao J, Cai X (2011) Decentralized optimization method for water allocation management in the Yellow River Basin. Journal of Water Resources Planning and Management 138(4):313-325
Zareei M (2018) Agent-Based model for assessing of water banking adea using BID behavioral framework. M.Sc. Thesis, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology (In Persian)