توسعه مدل عامل‌بنیان با هدف بررسی سیاست‌های مدیریت منابع آب زیرزمینی؛ مطالعه موردی آبخوان دامغان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، ایران.

2 هیأت علمی قطب هیدروانفورماتیک دانشکده مهندسی عمران و پژوهشکده محیط زیست دانشگاه تبریز و هیأت علمی همکار پژوهشکده سیاستگذاری دانشگاه صنعتی شریف، ایران.

3 دانش‌آموخته دکتری مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، ایران.

4 استادیار گروه علوم زمین دانشکده علوم طبیعی و پژوهشکده محیط زیست، دانشگاه تبریز، ایران.

چکیده

برداشت بیش از حد آب از سفره‌های زیرزمینی در نواحی خشک و نیمه‌خشک تهدید جدی برای منابع طبیعی و محیط‌زیست به شمار می‌آید. دشت ممنوعه بحرانی دامغان در سال‌های اخیر با افت سطح تراز آب زیرزمینی مواجه بوده است. در این مطالعه، برای شبیه‌سازی رفتار ذینفعان مؤثر در منطقه، از مدل عامل‌بنیان استفاده شده است. در ابتدا مدل عامل‌بنیان با توجه به ذینفعان کلیدی منطقه (کشاورزان مهم‌ترین مصرف کننده آب زیرزمینی در منطقه، شرکت آب منطقه‌ای و جهاد کشاورزی)، مشخصات، رفتار، خصوصیات محیط و نحوه تعامل بین عامل­ها و محیط (آبخوان دامغان) درنظر گرفته شده است. اطلاعات مربوط به چاه‌های بهره‌برداری و مشخصات کشت غالب منطقه مربوط به سال 1397 می‌باشد. به منظور شناسایی رفتار و خصوصیات عامل‌ها، بازدید از منطقه و مصاحبه با کارشناسان و کشاورزان صورت پذیرفته است. مشخصه‌ها، رفتارها و تعاملات عامل­ها با قوانین اگر-آنگاه یا عملگرهای منطقی بیان و یا با معادلاتی فرمول‌بندی شده است. سپس، سناریو‌های مدیریتی در منطقه مورد مطالعه، به مدت 10 سال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که اجرای همزمان چهار طرح نصب کنتورهای هوشمند، تعدیل پروانه چاه‌ها، ترویج سیستم‌­های نوین آبیاری و ایجاد شرکت‌های تعاونی تولید ضمن حفظ درآمد خالص کشاورزان منجر به کاهش برداشت آب به میزان 44 درصد نسبت به سناریوی پایه می­‌شود. همچنین، در اثر اجرای این 4 طرح، روش آبیاری 4000 هکتار از اراضی کشاورزی به آبیاری‌­های تحت فشار تغییر می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Development of Agent-Based Model with the Aim of Discussion Groundwater Resources Management Policies; Case Study of Damghan Aquifer

نویسندگان [English]

  • Raziye Jabbari 1
  • Mahdi Zarghami 2
  • Mohammad Javad Anbari 3
  • Ata Allah Nadiri 4
1 M.Sc. Graduate of Water Resources Engineering, Department of Civil Engineering, University of Tabriz, Iran.
2 Professor, Center of Excellence in Hydroinformatics, Department of Civil Engineering and Institute of Environment, University of Tabriz and Adjunct Professor, Sharif Policy Research Institute, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
3 Ph.D. Graduated of Water Resources Engineering, Department of Civil Engineering, University of Tabriz, Iran.
4 Assistant Professor, Department of Earth Science and Institute of Environment, University of Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Excessive water extraction from aquifers in arid and semi-arid areas poses a serious threat to natural resources and the environment. Damghan's critical forbidden plain has faced a drop in groundwater level in recent years. In this study, the agent-based model has been used to simulate the behavior of effective stakeholders in the region. First, the agent-based model is considered based on the key stakeholders of the region (farmers are the most important consumers of groundwater in the region, Regional Water Company and Agriculture- Jahad), characteristics, behavior, characteristics of the environment, how the interaction between the agents and the environment (Damghan aquifer). Information about exploitation wells and characteristics of the dominant cultivation in the region is related to 1397. To identify the behavior and characteristics of the agents, a visit to the area and interviews with experts and farmers have been done. The characteristics, behaviors, and interactions of agents are expressed by if-then rules or logical operators or by formulated equations. Then, management scenarios in the study area have been studied for 10 years. The results show that the simultaneous implementation of four projects of installing smart meters, modifying well licenses, promoting new irrigation systems, and establishing production cooperatives while maintaining farmers' net incomes will reduce water withdrawal 44% compared to the base scenario. Also, as a result of the implementation of these four projects, the irrigation method of 4000 hectares of agricultural lands will be changed to pressurized irrigation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Agent-based modeling
  • Behavioral Simulation
  • Stakeholders
  • Groundwater Resources Extraction
  • Damghan Plain
  • Iran
Akhbari M, Grigg NS (2013) A Framework for an agent-based model to manage water resources conflicts. Water Resources Management 27(11):4039–4052
Akhbari M, Grigg NS (2015) Managing water resources conflicts: Modelling behavior in a decision tool. Water Resources Management 29(14):5201–5216
Anbari MJ, Zarghami M (2019) An agent-based model to improve groundwater resources conditions with a    participatory approach in the Shabestar-Sofian Plain, Iran. Iran-Water Resources Research 15(2):73-87 (In Persian)
Anbari MJ, Zarghami M, Nadiri AA (2021) An uncertain agent-based model for socio-ecological simulation of groundwater use in irrigation: A case study of Lake Urmia Basin, Iran. Agricultural Water Management 249
Castilla-Rho J C, Mariethoz G, Rojas R, Andersen M S, and Kelly B F J (2015) An agent-based platform for simulating complex human-aquifer interactions in managed groundwater systems. Environmental Modelling and Software 73:305–323
Castilla-Rho JC, Rojas R, Andersen MS, Holley C, Mariethoz G (2017) Social tipping points in global groundwater management. Nature Human Behaviour 1(9):640–649
Darbandsari P, Kerachian R, Malakpour-Estalaki S, Khorasani H (2020) An agent-based conflict resolution model for urban water resources management. Sustainable Cities and Society 57
Farhadi S, Nikoo MR, Rakhshandehroo GR, Akhbari M, Alizadeh MR (2016) An agent-based-nash modeling framework for sustainable groundwater management: A case study. Agricultural Water Management 177(C):348–358
Ghallehban Tekmedash M, Taheri Tizro A, Zare Abyane H (2015) Agent based modeling framework in simulation of stakeholder’s behavior for managing water resources. Water and Sustainable Development 2(1):87-94 (In Persian)
Hu Y, Beattie S (2019) Role of heterogeneous behavioral factors in an agent-based model of crop choice and groundwater irrigation. Water Resources Planning and Management 145(2):1–11
Jabbari R, Zarghami M, Anbari MJ (2021) Development of agent-based model for evaluating groundwater resources management policies in the socio-hydrological system of Damghan plain. In: 8th National Conference on Water Resources Management of Iran, Mashhad (In Persian)
Janssen S, van Ittersum MK (2007) Assessing farm innovations and responses to policies: A review of bio-economic farm models. Agricultural Systems 94(3):622–636
Macal CM, North MJ (2010) Tutorial on agent-based modelling and simulation. Journal of Simulation. Palgrave Macmillan 4(3):151–162
Pahl-wostl C, Holtz G (2012) An agent-based model of groundwater over-exploitation in the Upper Guadiana , Spain. Regional Environmental Change 12:95–121
Semnan Regional Water Company (2018) Raw data received from the company.
Schlüter M, Pahl-Wostl C (2007) Mechanisms of resilience in common-pool resource management systems: An agent-based model of water use in a river basin. Ecology and Society 12(2):4
Steduto P, Hsiao TC, Fereres E, Raes D (2012) Crop yield response to water. FAO Irrigation and Drainage Paper, 66
Zarghami M, Nadiri AA, Anbari MJ, Farzin S, Mohammadpor N, Taherian M, Garekhani M, Jabbari R, Mohaggegh AR (2020) Providing a decision-making system with an integrated water resources management approach to implement a plan to rehabilitate and balance groundwater resources in the study area of Damghan. Semnan Regional Water Company (In Persian)
Zellner ML (2008) Embracing complexity and uncertainty: The potential of agent-based modeling for environmental planning and policy. Planning Theory and Practice 9(4):437-457