استفاده از رویکرد هیدرولوژی اجتماعی در ارزیابی اثر رفتار مصرف آبی کشاورزان بر منابع آب سطحی و زیرزمینی در شرایط تغییر اقلیم (مطالعه موردی دشت مهاباد، حوضه آبریز دریاچه ارومیه)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی.

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی.

چکیده

در این تحقیق چارچوب جدیدی از مدل­سازی هیدرولوژی- اجتماعی به منظور ارزیابی عملکرد سیستم­‌های انسانی- آبی توسعه داده شده است. بدین منظور ابتدا یک مدل جامع هیدرولوژیکی با تلفیق مدل­های SWAT و MODFLOW برای شبیه­‌سازی منابع آب سطحی و زیرزمینی توسعه داده شده است. در ادامه با استفاده از تئوری ارزش- عقیده- هنجار (Value-Belief-Norm Theory) عوامل مؤثر در رفتار مصرف آبی کشاورزان شناسایی شده و در نهایت با ترکیب مدل SWAT-MODFLOW و مدل عامل­‌بنیان (Agent-Based Model) مبتنی بر تئوری VBN، الگوی رفتاری کشاورزان در انتخاب نوع کشت و شیوه آبیاری ارزیابی شده است. چارچوب نظری تئوری VBN و قوانین رفتاری عوامل در ABM بر اساس داده­های جمع‌‎آوری شده از پرسشنامه‌­های میدانی کشاورزان دشت مهاباد طراحی شده است. در ادامه، با استفاده از داده‌های تغییر اقلیم گزارش ششم IPCC و مدلACCESS-CM2  پاسخ مدل هیدرولوژی اجتماعی توسعه داده شده در افق برنامه‌ریزی تحلیل و بررسی شد. نتایج بیانگر این هستند که آن دسته از کشاورزانی که زیر خط فقر هستند با انتخاب محصولات پرسود برای زراعت، سعی در بهبود بخشیدن به وضعیت نامطلوب اقتصادی خود دارند. لذا بدون ایجاد تغییر اساسی در سیاست­‌های مدیریتی در آینده، تغییر اقلیم باعث کاهش سود بخش کشاورزی شده و الگوی کشت به سمت محصولات با سود بالا و در عین حال پر آب‌ بر تغییر خواهد یافت. در صورت ثابت ماندن سیاست‌های مدیریتی در آینده، عملکرد محصولات، در آمد کشاورزان منطقه و در عین حال جریان ورودی به دریاچه ارومیه از رودخانه مهاباد کاهش چشمگیری خواهد یافت. از این­رو تغییر سیاست­‌های مدیریتی به عنوان راهکارهای مقابله با اثرات تغییر اقلیم توصیه می­‌شود. بطورکلی، نتایج تحقیق حاضر را می‌­توان برای برنامه‌­ریزی­ و سیاست‌­گذاری­‌های آینده مد نظر قرار داد و تخمین زد که چگونه ایجاد تغییرات در عوامل اقتصادی و روانی برای کشاورزان بر احیای دریاچه ارومیه اثر می­‌گذارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Application of the Socio-Hydrology Approach for Evaluating the Impacts of Farmers’ Activities on Surface and Groundwater Resources in Climate Change Condition (Case Study: Mahabad Plain, Urmia Lake Basin)

نویسندگان [English]

  • Maryam Javansalehi 1
  • Mojtaba Shourian 2
1 Ph.D. Candidate, Faculty of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
2 Assistant Professor, Faculty of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this research, a new framework of socio-hydrological modeling framework has been developed in order to evaluate the performance of human-water systems. For this purpose, a comprehensive hydrological model has been developed by combining SWAT and MODFLOW models to simulate surface and underground water resources. Then by using Value-Belief-Norm Theory, the effective factors in the water consumption behavior of farmers are identified. Finally, by combining the SWAT-MODFLOW model and the Agent-Based Model based on the theory of VBN, the behavioral pattern of farmers in choosing the type of cultivation and irrigation method has been evaluated. The theoretical framework of the VBN theory and the behavioral rules of agents in ABM are designed based on the data collected from Mahabad plain farmers through field questionnaires. Afterward, an analysis and investigation were conducted on the response of the socio-hydrology model that was developed, utilizing climate change data from the 6th IPCC report and the ACCESS-CM2 model, for the planning horizon. The results showed that those farmers who are below the poverty threshold try to improve their unfavorable economic situation by choosing profitable crops for farming. Therefore, if no fundamental change is made in management policies in the future, the climate change will reduce the profit within the agricultural sector and the pattern of cultivation will change towards crops with high profits and yet high water consumptions. If the management methods remain unchanged in the future, the yield of the crops, the income of the farmers in the region, and at the same time the inflow to Lake Urmia from the Mahabad River will decrease significantly. Therefore, it is recommended to adjust the management policies as a way to deal with the effects of the climate change. In general, the results of the present research can be considered for future planning and policies and for estimating how changes in economic and psychological factors for farmers affect the restoration of Lake Urmia.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Socio-Hydrology
  • Agent-Based Modeling
  • Value-Belief-Norm Theory
  • Climate Change
Abbaspour K C, Yang J, Maximov I, et al. (2007) Modelling hydrology and water quality in the Pre-Alpine/Alpine Thur Watershed using SWAT. Journal of Hydrology 333(2–4):413–430
Aghaie V, Alizadeh H, and Afshar A (2020) Emergence of social norms in the cap-and-trade policy: An agent-based groundwater market. Journal of Hydrology 588:125057
Akhbari M and Grigg NS (2013) A framework for an agent-based model to manage water resources conflicts. Water Resources Management 27(11):4039-4052
Akhbari M and Grigg NS (2015) Managing water resources conflicts: modelling behavior in a decision tool. Water Resources Management 29(14): 5201-5216
Anbari MJ and Zarghami M (2019) An Agent-based model to improve groundwater resources conditions with a participatory approach in the Shabestar-Sofian Plain. Iran-Water Resources Research15(2):73-87(In Persian)
Bailey R T, Wible T C, Arabi M, et al. (2016) Assessing regional-scale spatio-temporal patterns of groundwater–surface water interactions using a coupled SWAT-MODFLOW Model. Hydrological Processes 30(23): 4420–33
Delavar M, Morid S, Morid R, Farokhnia A, Babaeian F, and Srinivasan Rand Karimi P (2020) Basin-wide water accounting based on modified SWAT model and WA+ framework for better policy making. Journal of Hydrology 585:124762
Du E, Cai X, Brozovic N and 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
Elshafei Y, Sivapalan M, Tonts M, and Hipsey MR (2014) A prototype framework for models of socio-hydrology: Identification of key feedback loops and parameterisation approach. Hydrology and Earth System Sciences 18(6):2141-2166
Farhadi S, Nikoo MR, Rakhshandehroo GR, Akhbari M, and Alizadeh MR (2016) An agent-based-Nash modeling framework for sustainable groundwater management: A case study. Agricultural Water Management 177:348-358
Garling T, Fujii S, Gärling A, and Jakobsson C (2003) Moderating effects of social value orientation on determinants of pro-environmental behavior intention. Journal of environmental psychology 23(1):1-9
Kuil L, Carr G, Prskawetz A, Salinas JL, Viglione A, and Bloschl G (2019) Learning from the Ancient Maya: Exploring the impact of drought on population dynamics. Ecological Economics 157:1-16
Neisi M, Bijani M, Abbasi E, Mahmoudi H, and Azadi H (2020) Analyzing farmers' drought risk management behavior: Evidence from Iran. Journal of Hydrology 590:125243
O'Keeffe J, Moulds S, Bergin E, Brozovic N, Mijic A, and Buytaert W (2018) Including farmer irrigation behavior in a socio-hydrological modeling framework with application in North India. Water Resources Research 54(7):4849-4866
Pouladi P, Afshar A, Afshar MH, Molajou A, and Farahmand H (2019) Agent-based socio-hydrological modeling for restoration of Urmia Lake: Application of theory of planned behavior. Journal of Hydrology 576:736-748
Stern PC, Dietz T, Abel T, Guagnano GA, and Kalof L (1999) A value-belief-norm theory of support for social movements: The case of environmentalism. Human Ecology Review 6(2):81-97
Tsakiris, G, Pangalou D, and Vangelis H (2007) Regional drought assessment based on the Reconnaissance Drought Index (RDI). Water Resources Management 21(5):821-833
Urmia Lake Restoration Program (ULRP) (2017) Challenges of Urmia Lake and Restoration Program International Cooperation Division. International Cooperation Division, Tehran, Iran
Valizadeh N, Karimi H, and Hayati D (2019) Determinants of moral norms and ascription of responsibility towards water conservation: The case of Mahabad and Miandoab counties. Iranian Agricultural Extension and Education Journal 15(1):175-188 (In Persian)
Water Consulting Engineers and Sustainable Development (2010) Update studies of water resources balance study areas of Urmia Lake catchment area. Mahabad Study Area Water Balance Report 5th Volume (In Persian)
West-Azerbaijan Regional Water Company (2010) Updated studies of water resources balance of Urmia Lake Basin. Mahabad Plain Water Balance Report, 5th Volume (In Persian)
Wright S (1960) The treatment of reciprocal interaction with or without lag in path analysis. Biometrics 6(3):423-445