توسعه مدل بهینه سازی تحت شرایط عدم قطعیت برای تخصیص منابع آب (مطالعه موردی: آبخیز مرند)

با توجه به محدودیت منابع آب، مسایل مربوط به مناقشات تخصیص آب از جمله نگرانی های مهم برنامه ریزان و مصرف کنندگان آب است. عدم قطعیت موجود در سیستم منابع آب و تغییرات آب و هوایی نیز تخصیص بهینه منابع آب در بخش کشاورزی را پیچیده تر کرده است. بنابراین، در مطالعه حاضر سعی می گردد که با توسعه مدل برنامه ریزی ریاضی که قادر به لحاظ پویایی و شرایط عدم حتمیت هم در پارامترهای توابع هدف و هم در محدودیت ها باشد، به تخصیص بهینه منابع آب در آبخیز مرند پرداخته شود.

در این مطالعه یک مدل برنامه ریزی تصادفی چندمرحله ای تعاملی مبتنی بر عدم قطعیت (UIMSP) از طریق تلفیق روش معیار کاتااوکا و برنامه ریزی محدودیت شانس در یک چارچوب تصمیم گیری چند مرحله ای برای مدیریت منابع آب کشاورزی آبخیز مرند در دوره های مختلف برنامه ریزی توسعه داده شده است. یک درخت سناریوی دو دوره ای با ترکیبات مختلف احتمال نقض محدودیت ها (α) و سطوح مختلف معیار فرکتایل برای تابع هدف (β) انتخاب شدند.

نتایج نشان می دهد که مینیمم سود خالص سیستم، زمانی که α= 0/01 و   β= 0/9 باشند 1010×[983/6، 46/6] ریال حاصل می شود و ماکزیمم آن زمانی که  و باشند 1010×[1483/1، 699/7] ریال می باشد. همچنین به ازاء هر احتمال تخطی از محدودیت (α)، با افزایش سطح رضایت تابع هدف (β)، هر دو کران بالا و پایین سود خالص سیستم به تدریج کاهش می یابد، درحالی که اختلاف بین سود خالص سیستم تحت سطوح مختلف تخطی از محدودیت (α) قابل توجه است. همچنین نتایج حاصل از مدل UIMSP نشان می دهد کمبود آب در سناریوهای مختلف به دلیل ناکافی بودن منابع آب در آبخیز مرند مشاهده می شود. با این حال بر اساس نتایج مدل، در دوره دوم علیرغم کاهش در مقدار آب موجود، میزان کمبود آب با افزایش کارایی آبیاری کاهش یافته است. به عنوان مثال، تحت شدت جریان متوسط مقدار کمبود آب سطحی و زیرزمینی آبخیز در دوره اول به ترتیب برابر با 43/6 درصد و 32/5 درصد می باشد که در دوره دوم به میزان [36/9، 24/5] درصد و [24/5، 0] درصد کاهش می یابد.

نتایج حاصل از مدل توسعه یافته به تصمیم گیرندگان کمک می کند تا تعاملات بالقوه بین ریسک های مربوط به تابع هدف تصادفی و محدودیت های موجود را بررسی کنند. همچنین افزایش بهره وری آبیاری و به روزرسانی سیستم های آبیاری از اصلی ترین استراتژی هایی هستند که می توانند ضمن کاهش آسیب های زیست محیطی ، یک مزیت اقتصادی برای کشاورزان فراهم کنند.