تدوین یک مدل بهینه‌سازی تخصیص تلفیقی منابع آب و سطح زیر کشت با کاربرد تئوری بازی‌ها،مطالعه موردی اراضی پایین دست سد مخزنی نرماب

مقدمه: با توجه به وقوع خشکسالی‌های مکرر در سال‌های اخیر و افزایش نیاز به تولید مواد غذایی، استفاده صحیح  و برنامه‌ریزی شده از منابع آب امری حیاتی می‌باشد. در تحقیق حاضر، به منظور تخصیص بهینه مقدار آب، سطح زیر کشت و الگوی کشت، یک مدل تلفیقی چندهدفه بهینه سازی شبیه سازی، با بکارگیری روش‌های بازی همکارانه توسعه داده شده است.روش : مدل توسعه داده شده که یک مدل تلفیقی چندهدفه آب سطحی و آب زیرزمینی می باشد که در آن، جهت شبیه‌سازی آب‌زیرزمینی از مدل modflowgms استفاده شده‌است. اهداف مورد نظر در مدل بهینه سازی عبارت از حداکثرسازی عدالت در توزیع، حداکثرسازی سود کشاورزان و حداکثرسازی استفاده از آب سبز می باشند. پس از اجرای مدل مذکور و استخراج منحنی تعامل بین اهداف، ارجح ترین راه حل، از طریق روش کندورسه به ‌عنوان جواب (گزینه) برتر انتخاب شده است. در ادامه، با تشکیل ائتلاف های ممکن و به‌کارگیری تئوری بازی های همکارانه، توزیع مجدد سود بین مناطق مختلف انجام شده‌است. این مدل برای منطقه کشاورزی محدود به شهرستان های مینودشت، آزادشهر و گنبدکاووس در استان گلستان واقع در پایین دست سد مخزنی نرماب به‌کار گرفته شد.یافته ها: نتایج بدست آمده نشان می دهد که مقدار آب تخصیص داده شده سالیانه، وابسته به سطح زیر کشت محصولات تابستانه می باشد. همچنین نتایج حاکی از این است که حداکثر سود کل و سود در واحد سطح بترتیب متعلق به شهرستان های گنبد کاووس و مینودشت می با شد. علاوه بر این، تشکیل ائتلاف اصلی باعث شده است که سود هر یک از مناطق، حداقل 3 و حداکثر 40 درصد افزایش داشته باشد.نتیجه گیری: در مدل‌ ارائه شده بعنوان یک مدل با رویکرد شبیه‌سازی – بهینه‌سازی، با مدیریت میزان رها سازی آب از سد، برداشت از آبخوان و انتخاب بهترین الگوی کشت متناسب با وضعیت منابع آب، امکان صیانت از این منابع  و در عین حال افزایش درآمد کشاورزان میسر گردیده است. همچنین با تغییر رفتار کشاورزان در جهت همکاری و شکل‌گیری ائتلاف کلی (اصلی) بین مناطق، افزایش سود ایشان به میزان قابل توجهی مورد انتظار می‌باشد.

Developing an optimization model for conjunctive use of water resources and cultivation area allocation by game theory application

In the presented study, a multiobjective optimizationsimulation model was developed to allocate optimal water, cultivation area and crop pattern to different agricultural sectors. The sectors are located at a region encompassed by three cities; Minoo dasht, Azad shahr and Gonbad kavoos, in Golestan province. The model is a SurfaceGroundwater conjunctive use model in which ModflowGMS model is used to simulate groundwater flow. In the optimization part, the objectives consist of the maximization of the equity, agricultural benefit and green water ratio. Also, the constraints are related to maximum drawdown in water table, minimum and maximum volume of the reservoir, budget equation, release and cultivation area. After running the model by multiobjective genetic algorithm method, a pareto solution curve including 63 solution points obtained. The most preferable solution is selected by Condorcet method. Then different cooperative game theory method are applied to reallocate the benefit due to forming the grand coalition among the sectors. The results show that the amount of allocated water is a function of the summer crops area. Also it is shown that the most benefit is obtained for Gonbad kavoos, while the most benefit per cultivation area is for Minoo dasht. After that, the grand coalition forming causes to increase benefit up to 14864×109 Rial (20 percent growth). To reallocate benefit among the regions, different cooperative game methods are applied. The results show that the most reallocated benefit for Minoo dasht, Azad shahr and Gonbad kavoos are obtained from normal nucleolus, nucleolus and proportional nucleolus, respectively.