تخصیص بهینه منابع آب سطحی حوضه دریاچه ارومیه به استان¬های ذینفع با روش¬های تصمیم¬گیری فاصله محور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

دریاچه ارومیه، بزرگترین دریاچه داخلی کشور و دومین دریاچه آب شور جهان است. تغییر شرایط اقلیمی وکاهش نزولات جوی، بهره‌برداری بیش از حد از رودخانه‌های جاری به دریاچه و پایین بودن بازده کشاورزی در حوضه سبب کاهش شدید سطح آب و افزایش شوری شده است. آورد متوسط سطحی حوضه در حدود 2/7 میلیارد متر­مکعب در سال می‌باشد که حداقل نیاز اکولوژیکی دریاچه در حدود 1/3 میلیارد مترمکعب در سال، باید از آن تامین گردد. بنابراین کنترل و تخصیص بهینه آب قابل برداشت، یعنی 1/4 میلیارد متر­مکعب، بین سه استان ذینفع آذربایجان شرقی، آذربایجان غربی و کردستان، مسئله مهمی به شمار می‌آید. در این مقاله با استفاده از یک مدل تصمیم­گیری چند معیاره مبتنی بر فاصله، به کمک روشهای جمع وزنی ساده، برنامه­ریزی سازشی وروش TOPSIS،  تخصیص آب حوضه دریاچه ارومیه بین ذینفعان با در نظر گرفتن معیارهای اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی انجام شد و سهم بهینه هر یک از استان­ها از آب سطحی تعیین گردید وتوانایی این روش­ها با هم مقایسه شد. مطابق نتایج مدل برنامه­ریزی سازشی از 2/7 میلیارد متر­مکعب آورد متوسط سالانه بلند مدت حوضه آبریز دریاچه ارومیه، سهم استان آذربایجان غربی برابر 804/1، سهم استان آذربایجان شرقی برابر 312/1 و سهم استان کردستان برابر 984/0 میلیارد متر مکعب در سال تعیین گردیده است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Allocating the Surface Water Resources of the Urmia Lake Basin to the Stakeholder Provinces by Distance Based Decision Making Methods

نویسندگان [English]

  • Nasim Saffari
  • mehdi Zarghami
چکیده [English]

Urmia Lake is the largest inland lake of the country and the second largest saline lake in the world. Due to climate change, decrease of precipitation, overuse of surface water resources and low agricultural efficiency in the Urmia Lake Basin water level of the lake decreased and its water salinity increased. The average surface water amount of this basin is 7.2 billion cubic meters per year that this amount should provide the minimum environmental requirement of Urmia Lake (about 3.1 billion cubic meters per year). Thus, control and optimal allocation of surface water resources (4.1 billion cubic meters per year) to three stakeholder provinces (West Azerbaijan, East Azerbaijan and Kurdistan) is an important issue that must be considered. This paper introduces a multi-criteria decision making model as a possible approach to the problem of allocating the water resources of the Urmia Lake basin to all neighboring provinces. In this paper by using of simple additive weighting, compromise programming and TOPSIS methods and by considering the social, economical and environmental criteria the share of each stakeholder is obtained and then abilities of these methods are compared. According to the  results of the compromise programming method, the shares of West Azerbaijan, East Azerbaijan and Kurdistan  provinces respectively are 1.804, 1.312 and 0.984 billion cubic meters per year.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Distance based decision making methods
  • Multi criteria decision making
  • Urmia lake
  • Water allocation

مقدمه

     در سال­های اخیر با توجه به رشد روزافزون جمعیت و توسعه صنعتی، اقتصادی و کشاورزی،مدیریت بهم پیوسته منابع آب مورد توجه ویژه‌ای قرار گرفته است. این دیدگاه بر توسعه منابع آب وخاک و سایر منابع با حفظ عدالت، برابری اجتماعی و بازده اقتصادی تاکید دارد، بطوریکه پایداری اکوسیستم­های حیاتی نیزحفظ شود.

      مطالعات مختلفی برای تخصیص بهینه در حل اختلافات بر سر منابع آب ارایه شده است. ون درزاگ (2005) به بررسی مفهوم مدیریت یکپارچه منابع آب پرداخته است و با استفاده از این مفهوم راه حلی برای  مساله تخصیص بهینه آب در بخشی از آفریقای جنوبی ارایه نموده است و مدیریت یکپارچه منابع آب را به عنوان روش جدیدی برای مدیریت منابع و برای رسیدن به اهداف توسعه، احترام متقابل، تفاهم و همکاری بین مصرف کنندگان آب در آفریقای جنوبی بیان کرده است. مسائل حوضه آبریز کرخه در جنوب غربی ایران نیز با استفاده از روش تخصیص مورد بررسی قرار گرفته است (مسیح و همکاران 2009). در این مطالعه منابع آب سطحی حوضه نیمه خشک کرخه بطور جامع ارزیابی شده است و روشی را با بررسی پارامترهای آماری برای رسیدن به توسعه پایدار آب در این منطقه عنوان گردیده و نشان داده شده است که مقدار آب تخصیص یافته به بخش­های مختلف، از کل مقدار آب در دسترس حوضه در دوره مطالعه شده کمتر می­باشد و همچنین با در نظر گرفتن طرح­های توسعه منطقه، تغییر کاربری­ها و تغییرات آب و هوایی تامین نیازهای حوضه در آینده دشوار خواهد شد. درمورد نحوه همکاری و مذاکره در منابع آب تخصیص یافته شده کروناوتر وشامیر (2009)، مدل مناسبی تهیه نموده­اند. در این مدل از یک سیستم پشتیبانی در مذاکره برای کمک به دو طرف شرکت کننده در مذاکرات تخصیص منابع آب استفاده شده است. با بررسی مزایای این سیستم، آن را بعنوان راه حلی برای یافتن جواب در فضای تصمیم معرفی کرده است. می می و ساوالهی (2003)، به کمک یک روش بهینه­سازی مبتنی بر جمع وزنی ساده و با لحاظ معیارهای مختلف تخصیص بهینه منابع آب رودخانه اردن بین ذینفعان را ارایه نمودند. در این مقاله به کاربرد قوانین بین­المللی در حل اختلاف منابع آب رودخانه اردن که باعث ایجاد اختلاف در بین کشورهای ذینفع می­باشد، پرداخته شده است و روش تصمیم­گیری چند معیاره را بعنوان روشی برای تخصیص منابع آب رودخانه اردن بین ذینفعان معرفی کرده است. در مطالعه اخیرآتوی و چولیز (2011)، به کمک تئوری بازی­ها و با استفاده از مدل نش غیرمتقارن سهم ذینفعان در حوضه آبریز رودخانه اردن را مشخص نمودند و معلوم گردید که رژیم صهیونیستی نصف کشورهای عربی سهم دارد ولی در حال حاضر دو برابر آنها از منابع آبی مشترک مصرف می‌‌نماید. لذا استفاده از مدلهای ریاضی دارای توانائی لازم برای تخصیص بهینه آب در حل اختلاف بر سر منابع آب بوده و کاربرد آنها نشان دهنده کارایی و قابلیت این روش­ها برای حل مسائل و مشکلات در مورد تصمیم­گیری مدیریت منابع آب است.

      یکی از حوضه‌های آبریز مشترک کشور حوضه دریاچه ارومیه، دومین دریاچه شور دنیا به وسعت حدود پنج هزار کیلومتر مربع است که متاسفانه در دهه اخیر به دلیل تغییر شرایط اقلیمی، بهره‌برداری­های بیش از حد و ورود فاضلاب شهرهای اطراف به دریاچه، در شرایط بحرانی قرار گرفته است. آب ورودی به این دریاچه کاهش و در نتیجه شوری آن افزایش یافته است که این مسائل باعث تهدید محیط زیست منطقه و افزایش آلودگی آب شده است. یکی از دلایل مدیریتی مربوط به این وضعیت بحرانی دریاچه آن است که سهم ذینفعان حوضه آبریز آن مشخص نشده، لذا حقابه زیست محیطی دریاچه که برای حیات آن ضروری است رعایت نمی‌شود. هدف این مقاله بررسی روش­های مختلف برای تخصیص بهینه آب سطحی حوضه دریاچه ارومیه بین سه استان ذینفع حوضه (آذربایجان شرقی، آذربایجان غربی و کردستان) بر مبنای معیارهای خاص این منطقه است. سه روش جمع وزنی، برنامه ریزی سازشی در حالت­های مختلف و روش TOPSIS مورد استفاده قرارگرفته و به کمک این روش­ها سهم هر یک از استان­های ذینفع دریاچه تعیین شده است. همچنین توانایی این روش­ها با هم مقایسه گردیده است.

 

مطالعه موردی

     حوضه آبریز دریاچه در شمالغرب ایران واقع شده است که مساحت این حوضه در سال 1389 در حدود ٥١٨7٦ کیلومتر مربع می­باشد. این حوضه حدود نیمی از استان‌ آذربایجان غربی، بخش وسیعی از استان آذربایحان شرقی و قسمتی از کردستان را شامل می­شود (بی­نام 1389) (شکل 1). سهم هریک از استان­ها از وسعت این حوضه به شرح زیر است: استان آذربایجان غربی 46% ، آذربایجان شرقی 43% و کردستان 11% می­باشد (بی­نام 1385).

 

 

 

شکل 1- حوضه آبریز دریاچه ارومیه و استان­های ذینفع

 

 

    

 

آمارها نشان می‌دهد که از سال 1374 تراز آب دریاچه ارومیه سیر نزولی داشته است به ‌طوری که در اواخر سال 1388 به سطح 4/1271 متر از سطح آب‌های آزاد رسیده است (ضرغامی 2010)، که این میزان 7/2 متر کمتر از سطح تراز اکولوژیک و3/4 متر کمتر از تراز متوسط درازمدت 40 ساله (1385-1345) آن می‌باشد (شکل2). سطح تراز اکولوژیک، سطح آب اکولوژیکی با در نظر گرفتن نیازهای بیوشیمیایی برای رشد و حیات آرتمیا در نطر گرفته می­شود. میانگین بارش بر روی سطح حوضه دریاچه ارومیه در دوره آماری 1375-1346 برابر 46/246 میلی­متر بوده است در شرایطی که در دوره 1386-1376 این مقدار به 68/204 میلی­متر کاهش یافته است (شکل 3). از طرف دیگر میانگین بلندمدت غلظت نمک این دریاچه 180 گرم بر لیتر و میانگین غلظت نمک طی 20 سال گذشته 210 گرم بر لیتر بوده است، این رقم در سال 1388 در بحرانی ترین شرایط به 320 گرم بر لیتر که حد فوق اشباع است، رسیده است (بی­نام 1389).

 

 

 

 

 

 

شکل 2- تغییرات تراز آب دریاچه ارومیه در سال­های اخیر (ضرغامی 2010)

 

 

شکل 3- تغییرات بارش سالانه حوضه دریاچه ارومیه در سال­های اخیر (حسن زاده و همکاران 2012)

    

 

دریاچه ارومیه، یکی از نادرترین ذخیره‌گاه­های زیستی ایران و جهان است که از سوی سازمان یونسکو به عنوان یک ذخیره‌گاه گونه­های مختلف  به ثبت جهانی رسیده است. اما در سال­های اخیر این زیستگاه طبیعی رو به نابودی گذاشته است. بازده آبیاری حوضه در حد32% می­باشد که در مقایسه با استاندارد جهانی که در حد 63% می­باشد بسیار پایین است (بی­نام 1385). کاهش میزان نزولات جوی، پایین بودن بازده آبیاری کشاورزی در حوضه آبریز دریاچه ارومیه و همچنین عدم اختصاص آب کافی برای تأمین نیاز بیولوژیکی رودخانه‌های منتهی به دریاچه از مهمترین عوامل بوجود آورنده بحران این زیستگاه و کویری شدن آن می‌باشد. در نتیجه این بحران میزان شوری دریاچه به حدی افزایش یافته که باعث افت محسوس جمعیت آرتمیا، توقف تولید مثل فلامینگوها (از سال ١٣٧٧ تا کنون) و کاهش شدید تعداد زیادی از پرنده‌های آبی شده است (بی­نام 1385). بر اساس تحقیقات حسن زاده و همکاران (2012)، با استفاده از مدل­سازی پویایی سیستم­ها، نشان داده شده است که کاهش ورودی آب به دریاچه به دلیل استفاده بیش ازحد ازآب­های جاری و همچنین تغییرات اقلیمی حدود 65 درصد، ساخت 4 سد مهم در حوضه حدود25 درصد و کاهش بارندگی بر سطح دریاچه ده درصد در کاهش ارتفاع سطح آب موثر بوده است.

     تغییرات سطح دریاچه­ها نشانگر تغییرات جهانی، محلی و شرایط عملکرد بشر در ارتباط با آنها است. شواهد تاریخی بدست آمده از سایر دریاچه­ها مانند دریاچه آرال در شوروی سابق گواه بارزی برای این مسئله می­باشد. دریاچه آرال در فاصله زمانی 2007-1963 از 66100 کیلومترمربع به 6800 کیلومتر­مربع کاهش یافت که این کاهش در اثر استفاده بی­رویه از آب رودخانه­های حوضه این دریاچه علی الخصوص دورودخانه آمودریا و سیردریا در زراعت صورت گرفته است (الادین و همکاران 2009). حصاری و طایفه نسکیلی (1389) همرفتاری تغییرات سطح دریاچه ارومیه با دریاچه وان را مطالعه نموده­اند و مطابق نتایج این مطالعه که در شکل 4 آورده شده است، دو دریاچه همرفتار بوده و تغییرات آنها در طول دوره آماری تا سال 1374 روند یکسانی دارند، اما از سال 1374 به بعد با روند نزولی مواجه گشته و این روند در دریاچه ارومیه شدید­تر می­باشد و وضعیت دریاچه ارومیه نسبت به دریاچه وان بحرانی­تر می­باشد که شاید بتوان به اثر سدها مربوط دانست. تجربیات سایر کشورها نشان می­دهد که بی توجهی به مسئله دریاچه ارومیه آثار منفی غیرقابل جبرانی در پی خواهد داشت.

 

 

 

 

شکل 4-  مقایسه تراز بی بعد دریاچه ارومیه و دریاچه وان در دوره آماری 1383-1349 (حصاری و طایفه نسکیلی 1389)

 


محاسبه نیاز آبی دریاچه

     برای تعیین حداقل نیاز آبی دریاچه ارومیه دراین تحقیق بر اساس مدل ارائه شده توسط شرکت مهندسین مشاور یکم (1384)، آرتمیا به عنوان معیار بیولوژیک دریاچه محسوب شده است و بر اساس حداکثر شوری ممکن برای حیات آرتمیا، حداقل سطح آب دریاچه محاسبه گردیده است و حداقل نیاز آبی از طریق مدل بیلان آبی دریاچه (تبخیر- بارندگی) بدست آمده است. از این محاسبات سطح آب اکولوژیکی با در نظر گرفتن نیازهای بیولوژیکی دریاچه1/1274 به دست آمده است و غلظت نمک نیز 240 گرم بر لیتر (شرایط رشد وحیات آرتمیا) حاصل شده است (عباس پور و نظری دوست 2007). براین اساس و همچنین بر اساس میزان متوسط بارش و تبخیر دریاچه حداقل نیاز آبی دریاچه 3086 میلیون متر­مکعب برآورد شده است که باید برای حفظ حیات آن، وارد دریاچه گردد. آورد کل حوضه آبریز 2/7 میلیارد متر­مکعب در سال می‌باشد. آورد سطحی متوسط بلندمدت براساس اطلاعات دوره آماری 35 ساله (1385-1350) حاصل از 100 ایستگاه از مجموع کل رواناب­ها و جریان­های ورودی سطحی بدست آمده است (بی­نام 1387). لذا در این تحقیق هدف تعیین اختصاص بهینه مقدار آب موجود در این حوضه یعنی 1/4 میلیارد متر­مکعب در سال به سه استان ذینفع شامل استان­های آذربایجان شرقی، آذربایجان غربی و کردستان است.

     بنابراین به منظور حفظ محیط زیست پایدار، بایستی موازنه­ای بین پتانسیل آبی و نیازهای آبی بخش­های گوناگون بویژه بخش کشاورزی برقرار نمود. برای حل این مشکل و تامین نیاز دریاچه، باید کنترل آب ورودی به دریاچه با همکاری سه استان ذینفع انجام گیرد. بنابراین نیاز به مدلی می­باشد که تخصیص آب بین این سه استان را مشخص نماید تا هیچ یک از ذینفعان بیش از سهم خود برداشت ننموده و در نتیجه حداقل نیاز اکولوژیکی دریاچه تامین گردد. برای این منظور ساختار مدل مورد استفاده در بخش بعدی تشریح می‌گردد.

 متدولوژی

     هدف این مقاله توجه به مدیریت جامع منابع آب حوضه دریاچه ارومیه بخصوص مصارف کشاورزی و ارضاء حداقل نیاز زیست محیطی زیرحوضه­ها و دریاچه ارومیه در شرایط آتی، با توجه به رشد جمعیت و توسعه اراضی کشاورزی، افزایش مصارف شرب و صنعت می‌باشد. آنچه مسلم است منابع آب در حوضه آبریز دریاچه ارومیه، تقریباً ثابت است (بی­نام 1385)، لذا با مدیریت این منابع و تخصیص بهینه آن می­توان ضمن کنترل مصرف، رشد لازم اقتصادی و اجتماعی را در حوضه فراهم نمود. در مطالعه حاضر سه روش عمده مبتنی بر تصمیم­گیری فاصله محور معرفی شده و از آنها برای تخصیص بهینه منابع آب حوضه دریاچه ارومیه استفاده شده است.

روش برنامه‌ریزی سازشی [1](CP)

     ابتدا از روش برنامه‌ریزی سازشی (زلنی1973) برای تخصیص بهینه منابع آب سطحی دریاچه ارومیه استفاده شده است. مزایای این روش از جمله ساده بودن درک آن،  نرمال‌سازی داده‌ها، در نظر گرفتن فاصله از آرمان در محاسبه گزینه برتر و لحاظ وزن معیارها و همچنین کاربرد موفق این روش در مطالعات پیشین می­باشد که علت انتخاب آن در این تحقیق است. آرمان­ها با توجه به نیازها و خواسته­های تصمیم گیرنده و براساس مقدار مشخص شده قبلی برای اهداف یا معیار­ها تعیین می­گردد. معیارها نیز اندازه­ها، قوانین، استانداردها، خواسته­ها و راهنمای تصمیم­گیرندگان می­باشند. در این روش امتیاز هر ذینفع، Fi، ازرابطه زیر محاسبه می‌شود.

                             [1]

 

 

 مقادیر نرمال شده سهم ذینفع i ام از دید معیار j ام،­ وزن معیار j ام وp عاملی است که حساسیت تصمیم­گیر به فاصله از نقطه نامطلوب را، از دید هر یک از معیارها بیان می‌دارد که در این مقاله پارامتر i از 1 تا 3 و پارامتر j از 1تا 6 متغیر می­باشد. n نیز تعداد معیارهای مورد استفاده در تخصیص است که در مطالعه حاضر nبرابر 6 می­باشد. در حالتی که  باشد معادله (1) به مقادیر کوچکتر اهمیت می‌دهد که بیانگر دیدگاه بدبینانه نسبت به مساله تصمیم‌گیری است. در واقع مدیری که ریسک گریز باشد این دیدگاه را انتخاب می‌نماید. در حالت ورودی بزرگتر، اثر بیشتری دارد و در حالت  تنها عامل بزرگتر لحاظ می‌گردد. این حالت نیز بیانگر دیدگاه خوشبینانه نسبت به مساله است و منعکس کننده روحیه مدیر یا تصمیم‌گیر ریسک‌پذیر است (ضرغامی و سیداروسکی 2010).

       برای نرمال‌کردن داده‌ها (سهم ذینفع i ام از دید معیار j ام) از روابط زیر استفاده می‌شود، بدین ترتیب که رابطه (2) برای نرمال­سازی معیارهای مثبت و رابطه (3) برای نرمال­سازی معیارهای منفی استفاده می‌گردد.

 

                                           [2]

                                                [3]

   در این روابط  به ترتیب بیشترین     و کمترین امتیاز ذینفعان از جهت معیار j ام هستند.

 

روش جمع وزنی ساده[2](SAW)

     در حالتروش برنامه‌ریزی سازشی به روش جمع وزنی ساده تبدیل می‌شود که در آن همه ورودی­ها که مقادیر نرمال شده سهم ذینفع i ام از دید معیار j ام می­باشند، به اندازه خود در نظر گرفته می‌شوند. در این روش امتیاز هر ذینفع، Fi، از رابطه زیر محاسبه می‌شود.

                                      [4]     

روشTOPSIS [3]

     این روش در سال 1981 توسط هوانگ و یون ارائه گردید. مفهوم پایه­ای این روش بر این اصل استوار است که گزینه انتخابی بایستی دارای کوتاهترین فاصله از را ه حل ایده­آل مثبت و دورترین فاصله از راه حل ایده آل منفی باشد. راه حل ایده آل­مثبت، راه حلی است که معیارهای سود را حداکثر و معیارهای هزینه را حداقل می­نماید، در حالیکه راه حل ایده آل منفی بر عکس معیارهای هزینه را حداکثر و معیارهای سود را حداقل می کند (هوانگ و یون 1981).  در این روش مقدارانتخاب می­شود و امتیاز هر گزینه، Fi، از رابطه زیر محاسبه می‌گردد.

                                                  [5]    

  فاصله گزینهi ام از نقطه آرمانی و  فاصله گزینه i ام از نقطه نامطلوب در حالت  می­باشد.

     پس از محاسبه امتیاز هر ذینفع سهم وی از کل منابع آب تجدید پذیر سالیانه به صورت زیر محاسبه می‌گردد که در آن m تعداد ذینفعان است:

                                         [6]

نتایج وبحث

     برای انجام محاسبات در فرایند تخصیص مراحل زیر به ترتیب انجام می‌شود:

استخراج معیارها

     معیارها باید جامع، ساده، معقول و مبتنی بر رویکرد توسعه پایدار باشند زیرا توسعه پایدار فرایند تغییری است در استفاده از منابع، هدایت سرمایه­گذاری‌ها و سمت گیری توسعه فناوری که با نیازهای حال و آینده سازگار باشد و همچنین امکان دسترسی به داده‌های لازم برای ارزیابی عملکردها بر اساس آن معیار وجود داشته باشد، علاوه بر این معیارها باید انعکاس دهنده شرایط زیست محیطی، اجتماعی واقتصادی باشند. بر اساس رویکرد مدیریت جامع و بهم پیوسته منابع آب و نیز لحاظ توسعه پایدار در منطقه در این مطالعه معیارها به سه گروه اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی تقسیم شده­اند. عملکرد ذینفعان از دید هر معیار مربوط به استان نبوده بلکه تنها آن قسمت از استان که در حوضه دریاچه ارومیه قرار دارد، ملاک محاسبه مقادیر است. البته لازم به ذکر است که کار گروه مدیریت آب و کشاورزی شورای مدیریت منطقه­ای حوضه آبخیز دریاچه ارومیه زیر نظر دفتر حفاظت از تالاب­های سازمان محیط زیست ایران جلسات متعددی برای تدوین این معیارها داشته‌اند که در این مقاله با استفاده از نظرات آنها، تجربیات بین­المللی، برنامه مدیریت جامع دریاچه ارومیه (1387) و لحاظ ویژگی­های ذکر شده، معیارهای جدول (1) ارائه شده است که شرح آنها و محاسبات امتیاز و عملکرد هر ذینفع در ادامه ارایه می‌شود. با توجه به اینکه نتایج این تحقیق برای کمک به تصمیم­گیری سازمان­های اجرایی صورت گرفته لذا حتماً معیارها­ی مورد بررسی بایستی مطابق معیارهای مطرح در کارگروه باشد. همچنین با توجه به محدودیت اطلاعات موجود در منطقه امکان لحاظ سایر معیارها نبوده است.

 

 

جدول 1- معیارهای تخصیص آب حوضه دریاچه ارومیه

معیارها

نوع معیار

شرح

C1

اجتماعی

جمعیت (میلیون نفر)

C2

سرانه مصرف آب (مترمکعب)

C3

اقتصادی

وسعت اراضی قابل آبیاری (هکتار)

C4

سرانه تولید ناخالص منطقه ای(میلیون ریال)

C5

سرمایه‌گذاری در بخش کشاورزی (میلیارد ریال)

C6

زیست‌محیطی

پتانسیل آب سطحی (میلیون متر مکعب)

 

 

 

 

 

  

 

 


معیار جمعیت (میلیون نفر)

               این معیار بیانگر جمعیتی از هر استان است که نیاز آبی آنها از حوضه دریاچه تامین می‌شود. این معیار، یک معیار مثبت در محاسبات می‌باشد، بدین ترتیب که استانی با جمعیت بیشتر، آب بیشتری را دریافت خواهد کرد. سال 1410 به عنوان افق جمعیتی در نظر گرفته شده است، نرخ رشد جمعیت در هر استان به ترتیب زیر می‌باشد: آذربایجان شرقی 88/0 (بی­نام 1387)، آذربایجان غربی 40/1 (بی نام 1387)، کردستان 70/0 ) بی­نام 1386). بنابراین جمعیت سال 1410 با رابطه زیر محاسبه شده است:

                                         [7]

 : جمعیت در سال  1410     

: جمعیت در سال  1385

 : نرخ رشد جمعیت هراستان.

 

 معیار سرانه مصرف آب (مترمکعب در سال)

 سرانه مصرف آب برابر است با تقسیم متوسط مصرف سالانه آب در هر استان شامل مصارف شرب، صنعت و کشاورزی بر جمعیت استان (بی­نام 1389). این معیار نشانگر سطح توسعه سیستم آبی برای پشتیبانی و حمایت از مردم درفعالیت­های اجتماعی– اقتصادی است. این معیار، یک معیار منفی در تخصیص آب به استان می‌باشد تا به نوعی مشوق کاهش مصرف باشد.

 معیار وسعت اراضی قابل آبیاری (هکتار)

 این معیار پتانسیل اقتصادی استان برای توسعه بخش کشاورزی را نشان می‌دهد و یک معیار مثبت در تخصیص آب به استان می‌باشد. استانی که پتانسیل بالاتری در زمینه کشاورزی دارد آب بیشتری دریافت می‌کند. اراضی قابل آبیاری اراضی هستند که از لحاظ اقتصادی (کارایی) و فیزیکی (نوع خاک) در وضعیت مناسبی باشند. برای محاسبه این معیار مجموع اراضی قابل آبیاری کلاس I وII وIII در نظر گرفته شده است (بی نام 1389).

 

 

معیارسرانه تولید ناخالص منطقه‌ای (میلیون ریال در سال)

 این معیار بیانگر الزامات یک استان برای حمایت از مردم آن استان، در رابطه با توسعه است، که یک معیار منفی در تخصیص آب درنظر گرفته شده است. تولید ناخالص داخلی هر استان، از مجموع ارزش افزوده کلیه فعالیت­های اقتصادی واحدهای تولیدی مقیم در هر استان به دست می‌آید. ارزش افزوده در واقع عبارتست از ثروت اضافه‌ای که از طریق فرآیند تولید و یا ارایه خدمات ایجاد می‌شود که با کسر نهاده‌های واسطه  از عایدی‌ها به‌دست می‌آید.  این معیار طبق سالنامه­های مرکز آمار ایران و حساب­های منطقه­ای به دست آورده شده است. سال مبنا برای تولید ناخالص استانی، سال 1388 در نظر گرفته شده است (بی­نام 1389).

 معیارسرمایه­گذاری در بخش کشاورزی (میلیارد ریال در سال)

 این معیار نمایانگر سرمایه­گذاری به قیمت روز در برنامه­های توسعه بخش کشاورزی و آبیاری تقسیم بر جمعیت زیر حوضه مربوطه می‌باشد. هدف از این معیار استفاده بهینه از زیرساخت­ها و سرمایه­گذاری­های قبلی کشور است. این یک معیار مثبت در تخصیص آب به استان می­­‌باشد. باتوجه به عدم دسترسی به اطلاعات دقیق، این معیار در جدول نهایی 3 ملحوظ نگردید.

 معیار پتانسیل آب سطحی (میلیون متر مکعب در سال) پتانسیل آب سطحی عبارت است از متوسط جریان طبیعی تولید شده در استان، که این معیار میزان آورد استان یا مقدار آب تولید شده در استان را نشان می‌دهد. در این معیار الویت استفاده از آب تولیدی با استان مولد آب است. این یک معیار مثبت در تخصیص آب محسوب شده است. لازم به ذکر است که نیاز حداقل دریاچه یعنی 1/3 میلیارد مترمکعب به این صورت لحاظ شده است که از متوسط آبدهی سطحی بلند مدت حوضه (2/7 میلیارد متر­مکعب)، تنها 1/4 میلیارد متر­مکعب در سال به سه استان اختصاص یابد، لذا سهم حداقل دریاچه به عنوان ذینفع اکولوژیکی حوضه به صورت یک قید لحاظ می­گردد.

     اهمیت معیارهای استفاده شده در این تحقیق، با وزن آنها مشخص می‌شود. این وزنها با استفاده از پرسشنامه‌هایی از کارشناسان هر استان در بخش­های آب منطقه­ای، جهاد کشاورزی، استانداری ومحیط زیست سوال شده و سپس با محاسبه میانگین و نیز وزن نسبی، مقادیر نهایی به دست آمده‌اند (بی­نام 1389).

      در جدول 2 امتیاز هر استان از دید معیارها و وزن داده‌ها برای انجام محاسبات تخصیص ارائه می‌گردد.

 

 

جدول 2- امتیاز هر استان از دید معیارها و وزن معیارها

 

جمعیت (میلیون نفر در سال 1385

جمعیت (میلیون نفر در سال 1410)

سرانه مصرف آب (متر مکعب در سال)،

منفی

وسعت اراضی قابل آبیاری (ha)

سرانه تولید ناخالص منطقه‌ای(میلیون ریال در سال)، منفی

پتانسیل آب سطحی (میلیون متر مکعب در سال)

 

وزن معیارها

استان­های ذینفع

 

190/0

187/0

272/0

122/0

229/0

آذربایجان شرقی

65/2

3/3

2160

303000

0/28

3/1526

آذربایجان غربی

41/1

0/2

4000

416739

3/18

2/4124

کردستان

58/0

7/0

1000

19430

5/7

4/1583

 

 وزن دهیبه معیارها

     حال به کمک روش­های جمع وزنی ساده، برنامه­ریزی سازشی وTOPSIS محاسبات انجام گرفته و با لحاظ وزن معیارها نتایج با استفاده از نرم افزارExcel  بدست آمده و در جدول (3) ارائه شده است.

 

 

جدول 3- سهم درصدی هر استان از منابع آب دریاچه ارومیه با استفاده از روش­های مختلف

ذینفع

TOPSIS

CP

P=10

CP

P=2

SAW

CP,P=1

آذربایجان شرقی

34%

31%

32%

31%

آذربایجان غربی

42%

41%

44%

48%

کردستان

24%

28%

24%

20%

 


تحلیل حساسیت

     این تخصیص آب بر اساس وزن­های اعلام شده از طرف تصمیم­گیران می‌باشد و در واقع نمی‌توان تغییرات زیادی در این وزن­ها ایجاد کرد. ولی با تغییر جزئی در وزن معیارها (با توجه به تغییراتی که ممکن است در شرایط آتی برای معیارها اتفاق بیفتد) محاسبات تغییر اساسی در نتایج را نشان نمی‌دهند. نتایج تغییر در پارامتر pدر مدل برنامه­ریزیسازشی بررسی شده و نتایج در شکل 5 نشان داده شده است.

 

    

 

شکل 5- سهم هر ذینفع (%) در شرایط مختلف عدم قطعیت

 

 

   تخصیص بهینه در این مقاله برای میانگین بلند مدت محاسبه شده است ولی تغییر پذیری آبدهی سالانه رودخانه­های حوضه ارومیه در مجموع زیاد می­باشد. این مسئله آسیب­پذیری منابع آب حوضه و اکوسیستم دریاچه را نشان می­دهد. در این مدل، برای شبیه­سازی واقعیت و در نظر گرفتن تغییرات اقلیمی 3 سناریو مختلف که نماینده سال­تر، نرمال و خشک می­باشند، استفاده شده است و منابع آب سطحی حوضه تحت این 3 سناریو محاسبه شده و در مدل تخصیص لحاظ گردیده است. این 3 دوره از روی داده­های تاریخی ثبت شده (بی­نام 1387) و به کمک روابط زیر بدست آمده است.

میزان میانگین منابع آب: سناریو 1 (ترسالی)+ 0.5* انحراف معیار استاندارد

میزان میانگین منابع آب :  سناریو 2 (نرمال)  

میزان میانگین  منابع آب: سناریو 3 (خشکسالی) -                         0.5*انحراف معیار استاندارد

برای نشان دادن تغییر شرایط اقلیمی، مقدار بهینه اختصاص یافته به استان­های ذینفع با روش برنامه­ریزی سازشی در حالت در شکل 6 نشان داده شده است.

 

 

شکل 6-  سهم بهینه استان­های ذینفع تحت سناریو­های مختلف تغییرات اقلیمی


مقایسه وضعیت فعلی برداشت از منابع سطحی با وضعیت بهینه

     برای این منظور نتایج حاصل از روش برنامه­ریزی سازشی در حالترا مدنظر قرار داده و سهم بهینه هر ذینفع را بر اساس سهم درصدی هر استان از میانگین بلند مدت منابع آب سطحی بر حسب میلیون متر­مکعب با وضعیت فعلی مصرف هر ذینفع با استفاده از گزارش بسته معلومات جلسات کارگروه آب و کشاورزی مقایسه می­گردد که در جدول 4 ذکرشده است.


 

جدول 4- مقایسه مقادیر برداشت با مقدار بهینه حاصل از روش برنامه­ریزی سازشی برای میانگین

بلند مدت (میلیون مترمکعب)

ذینفعان

برداشت فعلی

سهم بهینه

آذربایجان شرقی

650

1312

آذربایجان غربی

2570

1804

کردستان

211

984

 

 

مقادیر برداشت­های فعلی مربوط به سال 1388 می­باشد که با توجه به خشکسالی حاضر منابع آب سطحی حوضه کمتر از 2/7 میلیارد متر­مکعب (آورد متوسط سالانه بلند مدت حوضه آبریز دریاچه ارومیه) می­باشد وحداقل نیاز اکولوژیکی سالانه دریاچه (1/3 میلیارد متر مکعب) در این سال تامین نشده است ولی مقادیر تخصیص بهینه برای میانگین بلند مدت محاسبه شده­اند و با ادامه روند فعلی مصارف از منابع حوضه، دریاچه با شرایط بحرانی تری مواجه خواهد شد.

 

بحث در نتایج

     مطابق نتایج مدل برنامه­ریزی سازشی در حالت از 1/4 میلیارد متر­مکعب آورد متوسط سالانه بلند مدت قابل برداشت حوضه آبریز دریاچه ارومیه، سهم استان آذربایجان غربی برابر 804/1، سهم استان آذربایجان شرقی برابر 312/1 و سهم استان کردستان برابر 984/0 میلیارد متر­مکعب در سال تعیین گردید. بر مبنای معیار پتانسیل آب سطحی اولویت مصرف آب با استان مولد است ولی سهم تعیین شده برای هر استان از کل منابع آب سطحی حوضه قابل تامین می­باشد. مطابق نتایج تحلیل حساسیت تغییر در پارامتر pدر روش برنامه­ریزی سازشی اختلاف مهمی در نتایج محاسبات نشان می‌دهد. مطابق شکل4، در واقع با افزایش مقدار این پارامتر سهم استان کردستان افزایش پیدا کرده و از سهم استان آذربایجان غربی کاسته می‌شود.  سهم استان آذربایجان شرقی تا حدودی دارای صلبیت بوده و تغییر چندانی نمی‌کند.

    از آنجا که مقدار پارامتر  pبیانگر حساسیت نتایج به ریسک و عدم قطعیت است می‌توان نتیجه گرفت که در بلند مدت سهم استان کردستان وابسته به درجه ریسک­پذیری مدیران بوده و خیلی سهم معینی نمی‌تواند داشته باشد. البته به طور کلی هرمقدار که مدیران تصمیم‌گیر دیدگاه خوشبینانه داشته و ریسک پذیر باشند سهم استان آذربایجان غربی کاسته شده و به سهم استان کردستان افزوده خواهد شد. در بررسی تغییر شرایط اقلیمی (شکل 6) مشاهده می­شود که در شرایط خشک­سالی مقدار آب تخصیص یافته به ذینفعان حوضه نسبت به شرایط ترسالی کاهش یافته است و به تبع آن مشکلات موجود در حوضه نیز افزایش می یابد. لازم به ذکر است که در توسعه این تحقیق می­توان نسبت به مطالعه دقیق تبخیر از سطح آب و نیز تبخیر تعرق در سطح حوضه در شرایط تغییر اقلیم اقدام نموده و نتایج آن را در مطالعه لحاظ نمود.

  این تخصیص در شرایط خوشبینانه بوده و حسب شرایط تصمیم­گیری و مقدار معینی از ریسک تصمیم­گیری مقدار دقیق تخصیص ارائه شده است. طبق مطالعات پردنویج و سیمنویچ (2003)، رانتیوار و اسموت (2010) وفتاحی و فیاض (2010) روش برنامه­ریزی سازشی موفقیت خوبی در مدل­سازی حل اختلاف و نیز تصیم­گیری در مدیریت مسایل آبی داشته است.  همچنین براساس نتایج این تحقیق بخاطر قابلیت درک پارامتر ریسک مدل برنامه­ریزی سازشی نتایج بهتری نسبت به روش جمع وزنی ساده وTOPSIS ارائه می­نماید، لذاروش برنامه­ریزی سازشی که جامع روش­های تصمیم­گیری فاصله محور است برای استفاده در سایر مطالعات مدیریت منابع آب توصیه می­شود.

 

نتیجه‌گیری کلی

     در تخصیص آب، تقسیم منصفانه آن یک اصل اساسی می‌باشد که به دلیل وجود معیارهای مختلف تعیین آن مشکل است و با توجه به موثر بودن معیارهای متنوع در تخصیص آب که بصورت کمی و کیفی قابل طرح هستند، استفاده از تکنیک­های تصمیم­گیری چندمعیاره در این خصوص مفید می­باشد. با توجه به شرایط بحرانی دریاچه ارومیه مسئله تخصیص آب تبدیل به یکی از موضوعات محوری در بین استان­ها شده است. در حوضه دریاچه ارومیه قانون تخصیص مشخص و مدونی که بتواند حقآبه هر یک از ذینفعان را از دید بهم پیوسته مشخص کند هنوز ارایه نشده است. این مقاله می‌تواند شروع مناسبی برای عملی کردن قانون تخصیص آب و حل مسئله دریاچه ارومیه باشد که در آن سهم هر استان بر اساس معیارهای مشخصی بدست آمده است. البته می‌توان با بررسی­های دقیق‌تر و با در نظر گرفتن قیود بیشتر، بهترین گزینه برای تخصیص آب را تعیین کرد. در شرایط آتی با این فرض که میزان مصارف از منابع آبهای سطحی حوضه به صورت فعلی ادامه یابد و بازده مصارف کشاورزی نیز افزایش چندانی نداشته باشد، کمبود آب در بخش­های کشاورزی، شرب وصنعت در هر سه استان افزایش می­یابد و در صورت رعایت نکردن این تخصیص بهینه، این اکوسیستم حیاتی با شرایط بحرانی مواجه خواهد شد. این تخصیص در شرایط موجود و براساس میانگین بلند مدت منابع آب سطحی حوضه انجام شده است و این در شرایطی است که طرح­های متعدد کنترل، نگهداری، تنظیم، انتقال آب در حوضه دریاچه ارومیه در دست مطالعه و اجرا می­باشد که اجرای این پروژه­ها مدیریت منابع محدود آب حوضه و پیامدهای زیانبار زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی را به مسئله ای بغرنج و پیچیده تبدیل کرده است. با ادامه این روند شاهد از بین رفتن بخش­های وسیعی از استان­های آذربایجان شرقی و غربی، خشک شدن باغ­ها و اراضی مجاور، افزایش آلودگی و مشکلات جبران ناپذیری خواهیم بود که می­توان با نظام‌مند کردن مصرف آب کشاورزی، استفاده از شیوه­های نوین آبیاری واصلاح الگوی کشت منطقه و مدیریت بهره­برداری از منابع آب حوضه و رعایت تخصیص بهینه از تشدید بحران جلوگیری کرد. امیدوار است که با رعایت این تخصیص دریاچه ارومیه بتواند به وضعیت متعادل اکولوژیکی خود برسد و ذینفعان حوضه نیز با رعایت عدالت به توسعه اقتصادی لازم دسترسی یابند.

 

سپاسگزاری

     بدین وسیله از همکاری مسئولان و کارشناسان محترم کارگروه آب و کشاورزی شورای مدیریت منطقه­ای حوضه آبخیز دریاچه ارومیه (در هر سه استان) که انجام این تحقیق با مساعدت­ها و راهنمایی‌های آنها میسر گردید قدردانی می‌شود. همچنین از خانم­ها سیمین اکبریه و آیدا حسینی بقانام به جهت همکاری در این تحقیق سپاسگزاری می­گردد.



[1] Compromise Programming

[2] Simple additive weighting

[3] Technique for order performance by similarity to ideal solution (TOPSIS)

منابع مورد استفاده
بی­نام، 1387. برنامه مدیریت جامع دریاچه ارومیه. موسسه تحقیقات آب. وزارت نیرو.
بی­نام، 1387. سالنامه آماری آذربایجان شرقی. دفتر آمار و اطلاعات وزارت کشور.
بی­نام، 1387. سالنامه آماری آذربایجان غربی. دفتر آمار و اطلاعات وزارت کشور.
بی­نام، 1386. سالنامه آماری کردستان. دفتر آمار و اطلاعات وزارت کشور.
بی­نام، 1389. بسته معلومات جلسات کارگروه آب و کشاورزی شورای مدیریت منطقه‌ای حوضه آبخیز دریاچه ارومیه. طرح حفاظت از تالاب­های ایران.
بی­نام، 1389. گزارش بهنگام­سازی طرح جامع آب حوضه­های مازندران و دریاچه ارومیه. وزارت نیرو.
بی­نام، 1384. مطالعات پیامدهای زیست محیطی طرح­های توسعه منابع آب حوضه دریاچه ارومیه. شرکت مهندسین مشاور یکم.
بی­نام، 1385. گزارش سنتز، مطالعات طرح جامع دریاچه ارومیه. موسسه تحقیقات آب. وزارت نیرو.
حصاری ب، طایفه نسکیلی ن. 1389. بررسی تغییرات سطح دریاچه ارومیه و همرفتاری آن با تغییرات سطح دریای خزر و دریاچه وان ترکیه و عوامل آب و هوائی منطقه، صفحه­های 68 -62. دومین همایش ملی بحران زیست محیطی دریاچه ارومیه ، نقده.
هاشمی م، فروردین 1387. گزارش هم‌نهاد: مروری بر وضعیت منابع آب حوضه آبریز دریاچه ارومیه، طرح حفاظت از تالاب­های ایران. کارگروه آب و کشاورزی شورای مدیریت منطقه‌ای حوضه آبخیز دریاچه ارومیه.
 Aladin N, Igor S, Plotnikov I, Micklin P and Ballatore T, 2009. Aral Sea: Water level, salinity and long-term changes in biological communities of an endangered ecosystem-past, present and future. Natural Resources and Environmental Issues 15. Article 36.
      Atwi M and Chóliz JS, 2011. A negotiated solution for the Jordan Basin. Journal of the Operational Research Society 62(1):81-91.
Abbaspour M and Nazaridoust A, 2007. Determination of environmental water requirements of Lake Urmia, Iran: an ecological approach. International Journal of Environmental Studies 64(2):161-169.
Fattahi P and Fayyaz S, 2010. A compromise programming model to integrated urban water management.  Water Resources Management 24(6): 1211-1227.
Gorantiwar SD and Smout IK, 2010. Multi criteria decision making (compromise programming) for integrated water resources management in an irrigation scheme. Pp.1-10. 3rd International Perspective on Current & Future State of Water Resources & the Environment, EWRI-ASCE, Chennai, India.
Hassanzadeh E, Zarghami M and Hassanzadeh Y, 2012. Determining the main factors in declining the Urmia Lake level by using system dynamics modeling, Water Resources Management 26(1): 129-145.
Hwang, CL and Yoon K, 1981. Multiple Attributes Decision Making Methods and Applications. Springer, Berlin.
Kronaveter L and Shamir U, 2009. Negotiation support for cooperative allocation of a shared water resource: Methodology. Journal of Water Resources Planning and Management 135(2): 60-69.
Masih I, Uhlenbrook S, Maskey S., Ahmad M.D, Turral H and Karimi P, 2009. Analyzing stream flow variability and water allocation for sustainable management of water resources in the semi-arid Karkheh river basin, Iran. Physics and Chemistry of the Earth 34: 329–340.
Mimi Z and Sawalhi BI, 2003. A decision tool for allocating the waters of the Jordan river basin between all riparian parties. Water Resources Management 17: 447–461.
Prodanovic P and Simonovic SP, 2003. Fuzzy compromise programming for group decision making. systems, Man and Cybernetics 33(3):358-365.
Van der Zaag P, 2005. Integrated water resources management: relevant concept or irrelevant buzzword? A capacity building and research agenda for Southern Africa. Physics and Chemistry of the Earth 30: 867–871.
Zarghami M, 2010. Urban water management using fuzzy-probabilistic multi-objective programming with dynamic efficiency, Water Resources Management 24(15): 4491-4504.
Zarghami M and Szidarovszky F, 2010. On the relation between compromise programming and the ordered weighted averaging operator, Information Sciences 180(11): 2239-2248.
Zeleny M, 1973. Compromise programming, Pp. 262-301. In: Cochrane J and Zeleny M (Eds.), Multiple Criteria Decision Making, University of South Carolina Press, Columbia, USA.