5-2- داده­های پایه.. 68
5-3- مدل بهینه­سازی سیستم.. 72
5-3-1- معرفی توابع مطلوبیت…….. 72
5-3-2- وزن نسبی شرکت­کنندگان.. 73
5-4- متدولوژی و ابزار حل مدل.. 74
5-4-1- نتایج حاصل.. 75
5-4-1-1- نتایج سال آبی 51-1350.. 75
5-4-1-2- نتایج سال آبی 67-1366.. 83
5-4-1-3- نتایج سال آبی 78-1377.. 89
5-4-2- مقایسه­ی نتایج مدل حل اختلاف Nash و مدل CR(II)….. 95
5-4-3- مسئله­ی تخصیص آب با رویکرد همکارانه در مورد سال آبی 51-1350   96
5-5- جمع­بندی.. 97
فصل ششم: نتایج و پیشنهادات
6-1- مقدمه.. 100
6-2- نتایج حاصل.. 100
6-3- پیشنهادات برای مطالعات آتی.. 102
فصل هفتم: مراجع
فهرست پیوست­ها
پیوست شماره یک- ضرایب پاسخ
پیوست شماره دو- آشنایی با نرم­افزار LINGO
پیوست شماره سه- آشنایی با نرم­افزار MODFLOW
فهرست اشکال
شکل ‏2‑1: منابع آب­های سطحی و منطقه کشاورزی آبخوان تهران.. 13
شکل ‏3‑1: فرم کلی تابع مطلوبیت ذوزنقه­ای [4].. 21
شکل ‏3‑2: مفهوم ضریب پاسخ برای منابع تحریک­کننده و تحریک شونده نقطه­ای[2].. 24
شکل ‏3‑3: پارامترهای یک سیستم آبخوان که می­تواند توسط MODFLOW شبیه­سازی شود [2].. 26
شکل ‏4‑1: بهره­برداری دو مصرف­کننده به صورت تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی.. 29
شکل ‏4‑2: نمای شماتیک سیستم فرضی در محیط نرم­افزار Visual MODFLOW… 31
شکل ‏4‑3: مقایسه­ی نتایج افت چاه 1 در LINGO و Visual MODFLOW… 31
شکل ‏4‑4: مقایسه­ی نتایج افت چاه 2 در LINGO و Visual MODFLOW… 32
شکل ‏4‑5: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از شبیه­سازی وضع موجود برای مصرف­کننده­ی بالادست.. 37
شکل ‏4‑6: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از شبیه­سازی وضع موجود برای مصرف­کننده­ی پایین­دست.. 37
شکل ‏4‑7: نتایج حاصل از شبیه­سازی وضع موجود.. 38
شکل ‏4‑8: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل بهینه­سازی برای مصرف­کننده­ی بالادست.. 41
شکل ‏4‑9: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل بهینه­سازی برای مصرف­کننده­ی پایین­دست.. 41
شکل ‏4‑10: نتایج حاصل از مدل بهینه­سازی.. 42
شکل ‏4‑11: مقایسه­ی مقادیر کمبود در دو مدل برای مصرف­کننده­ی بالادست   43
شکل ‏4‑12: مقایسه­ی مقادیر کمبود در دو مدل برای مصرف­کننده­ی پایین­دست   43
شکل ‏4‑13: نمودار تابع مطلوبیت تأمین نیاز آبی مصرف­کنندگان.. 45
شکل ‏4‑14: نمودار تابع مطلوبیت افت تراز آبخوان در محل چاه­ها   45
شکل ‏4‑15: نمودار تابع مطلوبیت تأمین نیاز زیست­محیطی.. 46
شکل ‏4‑16: نمودار تابع مطلوبیت مرتبط با هزینه­ی برداشت آب مصرف­کنندگان   46
شکل ‏4‑17: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل بهینه­سازی Nash برای مصرف­کننده­ی بالادست.. 51
شکل ‏4‑18: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل بهینه­سازی Nash برای مصرف­کننده­ی پایین­دست.. 51
شکل ‏4‑19: نتایج حاصل از مدل بهینه­سازی Nash. 52
شکل ‏4‑20:مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل CR(I) برای مصرف­کننده­ی بالادست.. 54
شکل ‏4‑21:مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل CR(I) برای مصرف­کننده­ی پایین­دست.. 54
شکل ‏4‑22: نتایج حاصل از مدل CR(I). 55
شکل ‏4‑23:مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل CR(II) برای مصرف­کننده­ی بالادست.. 57
شکل ‏4‑24: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل CR(II) برای مصرف­کننده­ی پایین­دست.. 57
شکل ‏4‑25: نتایج حاصل از مدل CR(II). 58
شکل ‏4‑26: نتایج کمبودهای آبی مدلهای مختلف حل اختلاف برای بالادست رودخانه.. 60
شکل ‏4‑27: نتایج کمبودهای آبی مدل­های مختلف حل اختلاف برای پایین­دست رودخانه.. 60
شکل ‏4‑28: مقایسه­ی مقادیر کمبود آبی مصرف­کننده­ی بالادست قبل و بعد از همکاری.. 64
شکل ‏4‑29 : مقایسه­ی مقادیر کمبود آبی مصرف­کننده­ی پایین­دست قبل و بعد از همکاری.. 64
شکل ‏5‑1:موقعیت کلی منطقه­ی طرح و محدوده­ی مدل (آبخوان) در حوضه­ی آبریز ابهر [5].. 67
شکل ‏5‑2: نمودار جریان رودخانه­ی ابهر در سال­های آبی مختلف.. 68
شکل ‏5‑3: مقادیر مختلف نیازهای صنعت، شهری، کشاورزی.. 69
شکل ‏5‑4: موقعیت چاه­های موجود در منطقه.. 70

شکل ‏5‑5 : نمودار تابع مطلوبیت تأمین نیاز آبی مصرف­کنندگان.. 72
شکل ‏5‑6: نمودار تابع مطلوبیت افت تراز آبخوان در محل چاه­ها.. 72
شکل ‏5‑7 : نمودار تابع مطلوبیت تأمین نیاز زیست­محیطی رودخانه   73
شکل ‏5‑8: نمودارتابع مطلوبیت مرتبط با هزینه­ی برداشت آب مصرف­کنندگان   73
شکل ‏5‑9: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب بالادست سال آبی 51-1350.. 76
شکل ‏5‑10: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب پایین­دست سال آبی 51-1350.. 76
شکل ‏5‑11: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت بالادست سال آبی 51-1350.. 78
شکل ‏5‑12: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت پایین­دست سال آبی 51-1350.. 78
شکل ‏5‑13: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی بالادست سال آبی 51-1350.. 80
شکل ‏5‑14: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی پایین­دست سال آبی 51-1350.. 80
شکل ‏5‑15: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب بالادست سال آبی 67-1366.. 84
شکل ‏5‑16: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب پایین­دست سال آبی 67-1366.. 84
شکل ‏5‑17: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت بالادست سال آبی 67-1366.. 86
شکل ‏5‑18: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت پایین­دست سال آبی 67-1366.. 86
شکل ‏5‑19: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی بالادست سال آبی 67-1366.. 88
شکل ‏5‑20: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی پایین­دست سال آبی 67-1366.. 88
شکل ‏5‑21: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب بالادست سال آبی 78-1377.. 90
شکل ‏5‑22: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب پایین­دست سال آبی 78-1377.. 90
شکل ‏5‑23: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت بالادست سال آبی 78-1377.. 92
شکل ‏5‑24: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت پایین­دست سال آبی 78-1377.. 92
شکل ‏5‑25: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی بالادست سال آبی 78-1377.. 94
شکل ‏5‑26: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی پایین­دست سال آبی 78-1377.. 94
شکل ‏5‑27: مقایسه­ی نتایج برداشت از آب سطحی در دو مدل Nash و CR(II)  95
شکل ‏5‑28: مقایسه­ی نتایج برداشت از آب زیرزمینی در دو مدل Nash و CR(II)  96
فهرست جداول
جدول ‏4‑1: اطلاعات ورودی مسئله (مقادیر به میلیون متر مکعب).. 29
جدول ‏4‑2: ماتریس­های پاسخ چاه 1 و چاه 2.. 30
جدول ‏4‑3: مقادیر برداشت آب سطحی بالادست حاصل از شبیه­سازی در محیط Excel 33

یک مطلب دیگر :

جدول ‏4‑4: مقایسه­ی مقادیر برداشت و مقادیر کمبود دو مصرف­کننده (مقادیر به میلیون متر مکعب).. 36
جدول ‏4‑5: مقایسه­ی مقادیر برداشت و مقادیر کمبود دو مصرف­کننده (mcm)  40
جدول ‏4‑6: مقایسه­ی مقادیر برداشت و مقادیر کمبود دو مصرف­کننده (mcm)  50
جدول ‏4‑7: مقایسه­ی مقادیر برداشت و مقادیر کمبود دو مصرف­کننده (mcm)  53
جدول ‏4‑8: مقایسه­ی مقادیر تخصیص و مقادیر کمبود دو مصرف­کننده(mcm)  56
جدول ‏4‑9: مجموع مقادیر هزینه در مدل­های مختلف برای دو مصرف­کننده­ی بالادست و پایین­دست (تومان).. 58
جدول ‏4‑10: مقایسه­ی مقادیر مطلوبیت­های تأمین نیاز مصرف­کنندگان   59
جدول ‏4‑11: مقادیر رهاسازی آب در ماه­های مختلف.. 63
جدول ‏5‑1: جریان رودخانه ابهر در سال­های آبی مختلف (mcm).. 68
جدول ‏5‑2: مقادیر نیاز شهری، صنعت،کشاورزی و حقابه­های زیست­محیطی طرح (mcm). 69
جدول ‏5‑3: ماتریس پاسخ چاه 1.. 71
جدول ‏5‑4: مقادیر ضرایب برگشتی به آب سطحی و آب زیرزمینی.. 71
جدول ‏5‑5: مقادیر ضرایب برگشتی از مصارف مختلف.. 71
جدول ‏5‑6: مقادیر وزن نسبی شرکت­کنندگان در مطالعه­ی موردنظر.. 74
جدول ‏5‑7: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف شرب سال آبی 51-1350 (mcm). 75
جدول ‏5‑8: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف صنعت سال آبی 51-1350 (mcm). 77
جدول ‏5‑9: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف کشاورزی سال آبی 51-1350 (mcm). 79
جدول ‏5‑10: مقادیر جریان زیست­محیطی مربوط به بالادست و پایین­دست رودخانه سال آبی 51-1350.. 81
جدول ‏5‑11: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف شرب سال آبی 67-1366 (mcm). 83
جدول ‏5‑12: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف صنعت سال آبی 67-1366 (mcm). 85
جدول ‏5‑13: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف کشاورزی سال آبی 67-1366 (mcm). 87
جدول ‏5‑14: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف شرب سال آبی 78-1377 (mcm). 89
جدول ‏5‑15: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف صنعت سال آبی 78-1377 (mcm). 91
جدول ‏5‑16: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف کشاورزی سال آبی 78-1377 (mcm). 93
جدول ‏5‑17: مقادیر رهاسازی آب در ماههای مختلف.. 97
چکیده
وجود ذینفعان مختلف در بهره­برداری از سیستم­های منابع آب با اولویت­های متفاوت و معمولاً در تضاد، مناقشاتی را به وجود می­آورد که حل و رفع این مناقشات به خصوص در سالهای اخیر مورد توجه محققان بسیاری قرار گرفته است و راهکارهای متفاوتی برای حل این مشکل ارائه شده­ است. یکی از این روش­ها رویکرد حل اختلاف Nash می­باشد. در این پایان­نامه یک سیستم مرکب رودخانه-آبخوان که وظیفه­ی تأمین نیاز آبی دو منطقه­ی بالادست و پایین­دست را بر عهده دارد در نظر گرفته شده و وضعیت مناقشه­ی سیستم شبیه­سازی شده است. با استفاده از رویکرد Nash مسئله­ی حل مناقشه بین مصرف­کنندگان آب که از هر دو منبع آب سطحی و زیرزمینی استفاده می­کنند تحلیل گردیده و نتایج حاصل از آن با دو روش حل اختلاف دیگر مقایسه شده است. این مسئله با توجه به محدودیت­های موجود برای برداشت آب زیرزمینی (افت تراز آبخوان) و همچنین محدودیت برداشت آب سطحی (تأمین نیاز زیست­محیطی) حل شده است. از نرم­افزار VisualMODFLOW برای شبیه­سازی سیستم رودخانه-آبخوان و نرم­افزار LINGO برای حل مسئله­ی بهینه­ی حاصل استفاده شده است. مطالعه­ی موردی، مناقشه­ی موجود در بین مصرف­کنندگان بخش­های مختلف شهری، صنعتی و کشاورزی دو منطقه­ی ابهر و خرمدره را که از منابع سطحی و زیرزمینی به صورت تلفیقی استفاده می­کنند در نظر دارد و از روبکرد حل اختلاف Nash برای بهبود این مناقشه استفاده می­کند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که مدل Nash    می­تواند با رعایت مقادیر وزن­های نسبی و مطلوبیت­های تعیین­شده پاسخی را ارائه دهد که حاصل مشارکت  ذی­نفعان بوده و مطلوبیت کل سیستم را به ماکزیمم مقدار برساند.

1-         فصل اول: کلیات

1-1-     مقدمه

آب برای حفظ زندگی انسان­ها و محیط زیست ضروری است. تقریباً در هر منطقه­ای از جهان تأمین آب به دلیل افزایش تقاضاهای وابسته به صنعتی شدن، شهری شدن و رشد جمعیت، دشوارتر شده است[35]. بر اساس گزارش جهانی آب جمعیت جهان در قرن اخیر سه برابر شده و به تناسب آن مصرف آب برای اهداف انسانی 6 برابر افزایش داشته است[36]. علاوه بر این شرایط آب و هوایی مثل گرم­شدن زمین وضعیت را در آینده بدتر خواهد کرد. از آنجایی که آب از نظر مکانی و زمانی به طور نامنظم توزیع شده است، بارندگی­های منظم در بعضی مناطق با خشکسالی­های بلندمدت در سایر مناطق مغایرت دارد. همچنین منابع آب شیرین جهان بر اساس مرزهای سیاسی تفکیک نشده است، بنابراین توزیع و استفاده از منابع آب محدود، می­تواند منجر به ایجاد مناقشات محلی، منطقه­ای و حتی در سطوح بین­المللی شود. مدیریت پیشرفته­­ی آب، حل مناقشات و همکاری می­تواند چنین مشکلاتی را بهبود بخشد چراکه روند حل مناقشات آب با استفاده از علوم حقوق، مهندسی، اقتصاد، زمین­شناسی و اقتصاد سیاسی قانونمند شده است[12].
حل موفق مناقشات ملی و بین­المللی آب، نیاز به درک درستی از ذات مناقشه و همچنین مدلسازی و تحلیل مسائل اساسی آن برای رسیدن به یک توافق نهایی در خصوص اینکه چه مقدار از آب مشترک به هر کشور و یا گروهی تخصیص یافته است، دارد. طبیعت و جریان مناقشه و همکاری بین گروه­های درگیر بر پایه­ی تکنولوژی­ها و روش­های جدید می­تواند به مدیریت موثر منابع آب کمک کند و بدین وسیله کشمکش میان گروه­های درگیر در مسئله­ی آب را کاهش دهد[35].