پديد آورندگان :
حسين زاد، جواد دانشگاه تبريز - دانشكده كشاورزي - گروه اقتصاد كشاورزي , راعي، مهري دانشگاه تبريز - دانشكده كشاورزي - گروه اقتصاد كشاورزي , قرباني، محمدعلي دانشگاه تبريز - دانشكده كشاورزي - گروه مهندسي آب
كليدواژه :
برنامه ريزي تصادفي چندمرحله اي , برنامه ريزي محدوديت شانس , كران تصادفي , مديريت منابع آب , معيار كاتااوكا
چكيده فارسي :
مقدمه و هدف: با توجه به محدوديت منابع آب، مسائل مربوط به مناقشات تخصيص آب از جمله نگرانيهاي مهم برنامهريزان و مصرفكنندگان آب است. عدم قطعيت موجود در سيستم منابع آب و تغييرات آب و هوايي نيز تخصيص بهينه منابع آب در بخش كشاورزي را پيچيدهتر كرده است. بنابراين، در مطالعه حاضر سعي ميگردد كه با توسعه مدل برنامه ريزي رياضي كه قادر به لحاظ پويايي و شرايط عدم حتميت هم در پارامترهاي توابع هدف و هم در محدوديتها باشد، به تخصيص بهينه منابع آب در آبخيز مرند پرداخته شود.
مواد و روش ها: در اين مطالعه يك مدل برنامه ريزي تصادفي چندمرحلهاي تعاملي مبتني بر عدم قطعيت (UIMSP) از طريق تلفيق روش معيار كاتااوكا و برنامه ريزي محدوديت شانس در يك چارچوب تصميم گيري چندمرحله اي براي مديريت منابع آب كشاورزي آبخيز مرند در دوره هاي مختلف برنامه ريزي توسعه داده شده است. يك درخت سناريوي دو دورهاي با تركيبات مختلف احتمال نقض محدوديت ها (α) و سطوح مختلف معيار فركتايل براي تابع هدف (β) انتخاب شدند.
يافته ها: نتايج نشان ميدهد كه مينيمم سود خالص سيستم، زماني‌‌كه α= 0/01 و β= 0/9 باشند 1010×[983/6، 46/6] ريال حاصل مي‌‌شود و ماكزيمم آن زماني‌‌كه و باشند 1010×[1483/1، 699/7] ريال ميباشد. همچنين به ازاء هر احتمال تخطي از محدوديت (α)، با افزايش سطح رضايت تابع هدف (β)، هر دو كران بالا و پايين سود خالص سيستم به تدريج كاهش مي يابد، درحاليكه اختلاف بين سود خالص سيستم تحت سطوح مختلف تخطي از محدوديت (α) قابل توجه است. همچنين نتايج حاصل از مدل UIMSP نشان مي دهد كمبود آب در سناريوهاي مختلف به دليل ناكافي بودن منابع آب در آبخيز مرند مشاهده مي شود. با اين حال بر اساس نتايج مدل، در دوره دوم عليرغم كاهش در مقدار آب موجود، ميزان كمبود آب با افزايش كارايي آبياري كاهش يافته است. به عنوان مثال، تحت شدت جريان متوسط مقدار كمبود آب سطحي و زيرزميني آبخيز در دوره اول به ترتيب برابر با 43/6 درصد و 32/5 درصد ميباشد كه در دوره دوم به ميزان [36/9، 24/5] درصد و [24/5، 0] درصد كاهش مي يابد.
نتيجه گيري: نتايج حاصل از مدل توسعه يافته به تصميم گيرندگان كمك ميكند تا تعاملات بالقوه بين ريسك هاي مربوط به تابع هدف تصادفي و محدوديت هاي موجود را بررسي كنند. همچنين افزايش بهره وري آبياري و به روزرساني سيستم هاي آبياري از اصلي ترين استراتژي هايي هستند كه مي توانند ضمن كاهش آسيب هاي زيست محيطي، يك مزيت اقتصادي براي كشاورزان فراهم كنند.
چكيده لاتين :
Introduction and Objective: Given the limited available water resources, the conflict-laden
issues of water allocation have become a challenging issue for planners and water consumers.
The existence of different types of uncertainties and climate change conditions in the water
resources systems intensify the complexity of the optimal allocation process of water resources
in the agricultural field. Therefore, In the present study, it is tried to optimally allocate water
resources in Marand watershed by developing a mathematical planning model that is capable of
dynamics and uncertainty conditions both in the parameters of objective functions and in
constraints.
Material and Methods: In this study, an uncertainty-based interactive multi-stage stochastic
programming (UIMSP) approach is proposed by incorporating the fractile criterion method and
chance-constrained programming within a multi-stage decision-making framework for
agricultural water resource management in various planning horizon. A two-period scenario tree
with different probabilities for violating constraints ( ) and various satisfactory levels of the
objective function ( ) were selected.
Results: The results indicates that the minimum and maximum benefits of the system are [46.6,
983.6] × 1010 (Rials) and [699.7, 1483.1] × 1010 (Rials) when , and ,
, respectively. In addition, an increase in satisfactory levels of the objective function ( )
led to a gradual decrease in both upper and lower bound of the total net benefits at each given
probability level of violating constraint ( ), while any change in probability of constraint
violation ( ) resulted in creating a significant change in the system profits. Also, the results of
the UIMSP model show that water scarcity is observed in different scenarios due to insufficient
water resources in Marand watershed. However, according to the results, in the second period,
despite the decrease in the amount of water available, the amount of water shortage has
decreased with increasing irrigation efficiency. For example, under medium flow level, the
amount of surface and groundwater shortages in the first period is 43.6% and 32.5%,
respectively, while it is reduced by [36.9, 24.5] and [24.5, 0] percent in the second period.
Conclusion: The results can help decision-makers examine potential interactions between risks
related to the stochastic objective function and constraints. Also, increasing irrigation efficiency
and upgrading irrigation systems are among the main strategies that can provide an economic
benefit to farmers while reducing environmental damage.
