مديريت تلفيقي منابع‌آب در حوضه آبريز زاينده‌رود بر پايه‌ي مصالحه‌ي بين پايداري منابع‌آب و اقتصاد‌ كشاورزان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

در دهه‌هاي اخير، تهديدهاي جدي در مورد پايداري منابع آب و افزايش چشم‌گير افت سطح آب در آبخوان‌ها، به‌ويژه در مناطق خشك و نيمه‌خشك، به دليل افزايش تقاضاي آبياري و تأثير تغييرات اقليمي بر آن مشاهده شده است. يايداري منابع آب تا حد زيادي به مديريت صحيح و بهره‌برداري كارآمد از آب كشاورزي بستگي دارد. از سويي ديگر معيشت و اقتصاد كشاورزان هدفي مهم در تخصيص منابع آب است؛ در حاليكه تأمين آب براي مصارف كشاورزي، افت سطح آب‌هاي زيزميني را به دنبال دارد كه باعث بروز مشكلاتي نظير فرونشست و كاهش كيفيت آب‌هاي زيرزميني شده است. يكي از راه‌هاي رسيدن به تعادل در تخصيص منابع به مصارف، اتخاذ تصميمات مديريتي مانند بهره¬برداري بهينه تلفيقي از منابع آب سطحي و زيرزميني است. از يك سو بهره¬برداري تلفيقي از منابع آب سطحي و زيرزميني به دليل لزوم رفع مشكلات كيفي منابع آب، برقراري تعادل در هزينه¬ها، اطمينان¬بخشي از تأمين نياز¬هاي آبي و تأثيرات مثبت اجتماعي - اقتصادي آن، اجتناب¬ناپذير به نظر مي¬رسد و از سويي ديگر بيم از ناپايداري اين منابع به‌ويژه در مناطق خشك و نيمه‌خشك، لزوم مديريت بهره¬برداري تلفيقي را بيش از پيش نمايان مي¬سازد. در اين تحقيق سعي شده كه با مدل‌سازي بهره¬برداري تلفيقي در قالب يك مسئله بهينه¬سازي چندهدفه به استخراج قوانين بهره¬برداري بهينه از منابع آب و نحوه تخصيص آن براي محصولات كشاورزي و نيازهاي صنعت، شرب و محيط‌زيست از مخزن سد و آبخوان‌هاي مربوطه پرداخته شود. در اين مدل‌سازي بيشينه¬كردن معيارهاي پايداري فازي منابع آب زيرزميني و مخزن سد، افزايش سود كشاورزان و كاهش افت سطح آب‌هاي زيرزميني به‌عنوان اهداف بهينه‌سازي، به همراه قيودي متناسب با منابع و مصارف آب در منطقه موردمطالعه در نظر گرفته شده¬اند.كاهش سطح آبخوان‌ها به دليل پمپاژ بيش از حد، تبخير، تغييرات اقليمي، تغيير كاربري اراضي و مديريت نادرست منابع آب، نيازمند توجه جدي و اعمال مديريت بهينه است. در اين تحقيق يك مدل جامع براي تحليل وضعيت آبخوان‌ها توسعه داده شده كه شامل افت سطح آب و تأثيرات ناشي از پمپاژ و برگشت آب است.مقادير نزديك به 1 ضريب تبيين (R^2) و ضريب تأثير ناش ساتكليف (E) نشان‌دهنده عملكرد خوب مدل است.همچنين در تحقيق حاضر از الگوريتم NSGA-II به‌عنوان يك الگوريتم شناخته¬شده بهينه‌سازي در مديريت منابع آب، به‌عنوان مدل‌ بهينه‌ساز بهره برده شده¬است. مقادير شاخص پايداري محاسبه شده از مدل بهينه ساز به تفكيك 13 حجم آبخوان و حجم سد محاسبه شده. نتايج نشان مي‌دهد كه هدف ماكزيمم كردن شاخص پايداري به‌خوبي محقق شده است، زيرا مقادير شاخص پايداري براي 13 زيرحوضه و مخزن سد بالاتر از 0.4 است.اين نتايج نشان‌دهنده توانايي مدل بهينه ساز در ايجاد تعادل بين استفاده از منابع آب و حفظ پايداري آن‌ها است.مدل مذكور در دوره‌ي تاريخي از سال 1377 تا سال 1396 آبي اجرا و عملكرد آن با دوره‌ي تاريخي مشاهداتي مقايسه شد. نتايج حاصل نشان‌دهنده اهميت بهينه‌سازي در مديريت منابع آب و تأثير مثبت آن بر پايداري منابع آب و كاهش افت آبهاي زيرزميني است، هرچند كه ممكن است در كوتاه‌مدت تأثير منفي بر سود كشاورزان داشته باشد.به عنوان نمونه در مقايسه افت آبخوان در مدل شبيه ساز و بهينه ساز، افت آبخوان اصفهان برخوار در انتهاي دوره به ميزان 5 متر و افت آبخوان نجف‌آباد در انتهاي دوره به ميزان 4 متر كاهش يافته است.كاهش اين افت‌ها به دليل بهينه‌سازي مصرف آب و تخصيص بهينه منابع آبي به محصولات مختلف كشاورزي است.حوضۀ آبريز زاينده‌رود به دليل پيچيدگي‌هاي هيدرولوژيكي، مديريتي و وجود منابع آب سطحي و زيرزميني در تأمين نيازها و اهميت تخصيص بهينه به كانال‌هاي آبياري بر اساس اولويت‌هاي موجود به‌عنوان مطالعۀ موردي انتخاب شده است.

230711

مهندسي و مديريت منابع آب

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان