کاربرد مدل کنترل بهینه در برداشت آب از منابع زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت عجب شیر)

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

-

چکیده

چکیده
با افزایش فعالیت های کشاورزی برای تامین غذای جمعیت رو به رشد جهان، مصرف منابع آبی برای انجام این فعالیت ها نیز افزایش یافته است. حال آنکه به علت برداشت و مصرف بی رویه، از این منابع محدود به درستی استفاده نمی شود. بطوری که در اکثر نواحی کشور سطح سفره‌های آب زیرزمینی بشدت افت نموده و تراز آن منفی است. بنابراین به کار بردن یک برنامه مدیریت مناسب برای استفاده بهینه از این منابع ضروری به نظر می‌رسد. با توجه به اینکه اثرات تخلیه آب زیرزمینی در طول زمان انباشته می شود، زمان به عنوان یک متغیر اساسی در حل مسائل بهینه سازی برای چنین منابعی مطرح است و استفاده از مدل های پویا مانند روش کنترل بهینه را برای چنین مواردی ضروری می نماید. هدف عمده در این مدل ها، یافتن حداکثر منافع خالص اجتماعی با توجه به پایداری سفره می باشد. در مطالعه حاضر نیز مدل کنترل بهینه برای برداشت آب های زیرزمینی دشت عجب شیر که از مناطق مهم کشاورزی استان آذربایجان شرقی می باشد، بکار رفته است. این دشت از جمله مناطقی است که با مشکل کمبود و تراز منفی منابع آب زیرزمینی مواجه می باشد. با اجرای مدل کنترل بهینه در این منطقه، مسیربهینه استخراج آب از منبع زیرزمینی آن تعیین گردید. نتایج نشان می دهد که حدود 36 سال طول می کشد تا ارتفاع آب در سفره زیرزمینی بالا آمده و در سطح ایستابی بهینه خود قرار گیرد. در این مدت میزان برداشت آب از سفره کاهش یافته و از یک منبع جایگزین مناسب که در این مطالعه فاضلاب تصفیه شده می باشد، برای تأمین اضافه نیاز کشاورزان استفاده می شود. به این ترتیب رعایت حد تعیین شده از یک طرف موجب حفظ و پایداری سفره شده و از طرف دیگر توسعه و ادامه پایدار فعالیت های کشاورزی و افزایش درآمد کشاورزان منطقه را به دنبال خواهد داشت.

واژه های کلیدی: برداشت بهینه اقتصادی، دشت عجب شیر، مدل کنترل بهینه، منابع آب زیرزمینی

عنوان مقاله [English]

Aplication of Optimal Control Model in Grandwater Extraction (Case Study: Ajabshir Plain)

نویسندگان [English]

  • J. Hosseinzad
  • Akram Javadi
  • B. Hayati
  • E. Pishbahar
  • Gh. Dashti
-
چکیده [English]

Abstract
The use of water sources has increased due to extend of agricultural activity for answering food needs of increasing population. While because of exploitation and consumption of water, the use of this restricted resource is not appropriate. Consequently in many districts of country the head level of ground water aquifers have been fallen and water level is negative. So, application of a proper management program in optimal use of these resources seems to be necessary. With respect to the effects of depletion of ground water store through the time, the time is an important variable in solving of optimization problems for these resources. Thus, the application of dynamic models such as optimal control for these cases because of focusing on time is essential. Models are solved in order to maximize the social net benefit subject to stability of aquifer. In this study, optimal control model is applied for Ajabshir plain where is an important agricultural area in Azarbayjan-e- Sharghi. This plain has been faced with limitation and shortage of water supplies and negative water level in aquifer. The optimal extraction path was determined by execution of the optimal control model in this ground water aquifer. The results show that ground water aquifer built- up and reach the optimal steady state in 36 years. Thus ground water extraction would decrease besides another resource (backstop) would be applied to secure demand of farmers during this period of. Subsequently, regard of determined extraction would result in stability of ground water aquifer and on the other hand, it would cause the stability of agricultural activities as well as increase of farmer's revenue.

Keywords: Ajabshir Plain, Optimal Control Model, Optimal Economic Extraction, Groundwater Extraction