نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

تحلیل پویای مدیریت پایدار منابع آب مبتنی بر همبست منابع آب، غذا و انرژی (مطالعه موردی: شهرستان‌ها درمیان و سربیشه در استان خراسان‌جنوبی)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
غلام احمد گوهرشاهی 1
جواد شهرکی 2
علی سردارشهرکی 3
ندا علی احمدی 4
1 دانشجوی دکتری، اقتصاد کشاورزی، دانشکده اقتصاد و مدیریت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
2 دانشیار اقتصاد، دانشکده اقتصاد و مدیریت ، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
3 دانشیار اقتصاد کشاورزی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
4 دکترا اقتصاد کشاورزی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
10.22125/iwe.2023.415390.1747
چکیده
امروزه جامعه انسانی درگیر تهدیدات اساسی در زمینه تولید، تأمین و توزیع آب، غذا و انرژی است. استان خراسان‌جنوبی در منطقه خشک و نیمه‌خشک ایران قرار گرفته و از لحاظ منابع آبی به شدت آسیب‎پذیر است. با توجه به ارتباط نزدیک سه منبع آب، غذا و انرژی و تأثیر متقابل آن‌ها بر یکدیگر، مفهوم جدیدی به نام رویکرد پیوندی یا همبست مطرح شده که اشاره به ذات یکپارچه و اثرات متقابل این سه منبع دارد. پژوهش حاضر به تحلیل پویای سیستم های مدیریت پایدار منابع آب مبتنی بر همبست منابع آب، غذا و انرژی در افق 21 ساله (1410-1390) در شهرستان‌های درمیان و سربیشه در استان خراسان‌جنوبی(محدوده اجرای پروژه ترسیب کربن) به کمک نرم افزار ونسیم (Vensim DSS) پرداخته است. در این پژوهش بر‌ اساس تحلیل حساسیت مونت کارلو و همچنین بسط مدل تحت عنوان 5 سناریو انجام شده است. نتایج پژوهش نشان داد که سناریوی پنجم با افزایش60% راندمان آبیاری، بهبود 30% عملکرد محصولات و افزایش50% بکارگیری انرژی‌های نو به‌عنوان یک سناریوی ترکیبی و بهینه از بین سناریوهای مختلف مورد بررسی، برای مدیریت پایدار منابع آب در قالب همبست منابع آب، غذا و انرژی در منطقه مورد پژوهش است. در این وضعیت مدل‌سازی مصرف بهینه در بخش‌های مختلف، رعایت شرایط حدی و فرهنگ‌سازی مبتنی بر اصلاح الگوی مصرف جزو مسائل کلیدی در مدیریت بحران منابع می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
پویایی سیستم ها
مدیریت منابع آب
غذا و انرژی
همبست آب
موضوعات

عنوان مقاله English

Dynamic Analysis of Sustainable Management of Water Resources Based on the Correlation of Water, Food and Energy Resources (Case Study: Darmian and Sarbisheh Cities in South Khorasan Province)

نویسندگان English

Gholam Ahmad Goharshahi 1
Javad Shahraki 2
Ali Sardar Shahraki 3
Neda Ali Ahmadi 4
1 PhD student, Agricultural Economics, Faculty of Economics and Management, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Associate Professor of Economics, Faculty of Economics and Management, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 Associate Professor of Agricultural Economics, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
4 PhD in Agricultural Economics, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده English

Today, human society is involved in fundamental threats in the field of production, supply and distribution of water, food and energy. South Khorasan province is located in the arid and semi-arid region of Iran and is highly vulnerable in terms of water resources. Due to the close relationship between the three sources of water, food and energy and their mutual influence on each other, a new concept called the linkage approach has been proposed, which refers to the integrated nature and mutual effects of these three sources. The present research has analyzed the dynamic analysis of sustainable water resource management systems based on the correlation of water, food and energy resources in a 21-year horizon (2011-2031) in Darmian and Sarbisheh cities in South Khorasan province(The scope of implementation of the carbon sequestration project) with the help of Vensim DSS software. This research has been done based on Monte Carlo sensitivity analysis as well as the development of the model under the title of 5 scenarios, and finally, the fifth scenario was selected for the sustainable management of water resources in the research area. In this situation, optimal consumption modeling in different sectors, compliance with limit conditions and culture based on consumption pattern modification are among the key issues in resources crisis management.

کلیدواژه‌ها English

Systems Dynamics
Management of Water Resources
Water
Food and Energy Nexus
جهانشاهی، ح.، خانی نژاد، ع.، احمدی، ج.، موسوی، س.، ملکی، ف.، رضایی گزیک، ع. سرزهی، ف. وف، ملایی.(1399). گزارش اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی خراسان جنوبی در سال 1399. سازمان مدیریت و برنامه ریزی خراسان جنوبی، ص 1- 393.
علی احمدی، ن، مرادی، ا، حسینی، س. م و ع سردارشهرکی. 1400. شبیه سازی و پویایی سیستم منابع آب حوضه آبریز هیرمند تحت سناریوهای مدیریتی. پژوهش های حفاظت آب و خاک (علوم کشاورزی و منابع طبیعی)، 28(1 )، ص 23-43.
یاری، ع.، کارگر، ع.، فخر، ف.، عبدالحسینی، م.، پوراسد، ح و ا، پویافر. (1391).  گزارش عملکرد سالانه پروژه بین المللی ترسیب کربن. انتشارات چهار درخت، ص 1-351.
Abbasian, M., Sardar Shahraki, A and Ali Ahmadi, N. 2022. Economic Management of Water by Using Valuation Policy in Mango Orchards with an Emphasis on Environmental Inputs in Chabahar County, Iranian Economic Review, 26 (4): 727-738.
Ali Ahmadi, N., Moradi, E., Hoseini, S. M and Ali Sardar Shahraki. 2023. Simulation of the dynamics of water resources in the Hirmand watershed under economic and environmental scenarios, Environment, Development and Sustainability, 25 (12): 15091-15117.
Al-Saidi, M., Elagib, N.A. (2017). Towards understanding the integrative approach of the water, energy and food nexus. Sci. Total Environ., 574: 1131–1139.
Anonymous, (2020). Statistical Center of Iran. Available at: https://www.amar.org.ir/.
Anonymous, (2021). Jihad Agricultural Organization of South Khorasan Province. Available at:         https://kj-agrijahad.ir/index.html.
Anonymous, (2022). Management and Planning Organization of South Khorasan Province. Available at: https://khj.mporg.ir/Portal/View/Page.aspx.
FAO. (2011). Land and plant nutrition management service. Available online at: http://www.fao.org/ag/agl/agll/spush/.
Farrokhzadeh, S., Hashemi Monfared, S. A., Azizyan, GH., Sardar Shahraki, A., Ertsen, M. W and Abraham, E. 2020. Sustainable water resources management in an arid area using a coupled optimization-simulation modeling, Water, 12 (13): 885.
Feng, K., Chapagain, A., Suh, S., Pfister, S. and Hubacek, K. (2011). Comparison of bottom-up and top-down approaches to calculating the water footprints of nations. Economic Systems Research., 23(4): 371-385.
Feng, X., Fu, B., Piao, S., Wang, S., Ciais, P., Zeng, Z., Lu, Y., Zeng, Y., Li, J. X. and Wu, B. 2019. Revegetation in China’s Loess Plateau is approaching sustainable water resource limits. Nature Climate Change., 6: 1019–1022.
Haghjoo.R.. Choobchian.Sh.. Morid.S. and Abbasi.E. (2022). Development and validation of management assessment tools considering water, food, and energy security nexus at the farm level. Environmental and Sustainability Indicators., 16: 100206.
Halbe, J., Pahl Wostl, C. and Adamowski, J. (2017). A methodological framework to support the initiation. design and institutionalization of participatory modeling processes in water resources management. Journal of Hydrology., 556: 701-716.
Hoff, H. (2011). Understanding the NEXUS. Background paper for the Bonn 2011 nexus conference: The water, energy and food security nexus solutions for the green economy. Stockholm Environment Institute. Stockholm.
IEA. (2010). World Energy Outlook 2010. Paris: OECD/ International Energy Agenc.
Keyhanpour, M. J., Musavi Jahromi, H. and Ebrahimi, H. (2021). System dynamics model of sustainable water resources management using the Nexus Water-Food-Energy approach. Ain Shams Engineering Journal., 12(2): 1267-1281. https://doi.org/10.1016/j.asej.2020.07.029
Khatri, K. B., Strong, C., Kochanski, A. K., Burian, S., Miller, C. and Hasenyager, C. (2018). Water Resources Criticality Due to Future Climate Change and Population Growth: Case of River Basins in Utah. USA. Journal of Water Resources Planning and Management., 144 (8): 04018041.
Norouzi.N. (2022).  Presenting a conceptual model of water-energy-food nexus in Iran. Current Research in Environmental Sustainability., 4: 100119.
Ravar, Z., Zahraie, B., Sharifinejad, A., Gozini, H. and Jafari, S. (2020). System dynamics modeling for assessment of water–food–energy resources security and nexus in Gavkhuni basin in Iran. Ecological Indicators., 108: 1-18.
Sardar Shahraki, A., Ali Ahmadi, N and Safdari, M. 2018. A New Approach to Evaluate the Economic Efficiency and Productivity of Agriculture Sector: The Application of Window Data Envelopment Analysis (WDEA), Environmental Energy and Economic Research (EEER), 2 (3): 145-160.
Song, C., Yan, J., Sha, J., He, G., Lin, X. and Ma, Y. (2018). Dynamic modeling application for simulating optimal policies on water conservation in Zhangjiakou City, China. Journal of Cleaner Production., 201(10): 111-122.
Sterman, J. (2002). System Dynamics: systems thinking and modeling for a complex world. Massachusetts Institute of Technology. Engineering Systems Division, 1-31.
UNESCO (the United Nations World Water Development Report). (2015). Water for a Sustainable World. Paris. 2015.
WEF (World Economic Forum). (2011) Global risks 2011. 6th Edition. World Economic Forum, Cologne/Genev.
Zhang, J., Elia Campana, P., Yao, T., Zhang, Y., Lundblad, A., Melton, F. and Yan, J. (2020). The water-food-energy nexus optimization approach to combat agricultural drought: a case study in the United States. Applied Energy., 227, 449-464.