SUPERVISOR
Azadeh Ahmadi,Ali Usefi
آزاده احمدی (استاد راهنما) علی یوسفی (استاد مشاور)
STUDENT
Najmeh Mohammadi khozani
نجمه محمدی خوزانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Assessment of Water Resources System in Zayandehrood Basin, Using Water Accounting Method
Assessment of Water Resources System in Zayandehrood Basin, Using Water Accounting Method Najmeh Mohammadi Khozani Najmeh.mohammadi@cv.iut.ac.ir Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc Language: Farsi Supervisor: Dr. Azadeh Ahmadi, aahmadi@cc.iut.ac.ir To cope with thegrowing challenges such as supply, distribution and management of water resources, especially in arid and semi-arid basins, it is necessary to use new approaches to manage water consumption and resources. One of these approaches to achieve a comprehensive understanding of the conditions of the basin, which has also been evaluated and used in this study, is System of Environmental-Economic Accounting for Water (SEEA-W) that introduced by the United Nations, which has been investigated in this study. Initially, the information required to complete the relevant tables in this method of accounting was examined. After understanding the information needed to complete the tables and realizing that the information available in the agricultural sector will increase uncertainty, the SWAT model simulation has been used to extract the information required by this section in the tables. For this, the Zayandehrood basin was simulated in 1988 to 2015 period. After basin simulation, runoff, evapotrairation and performance of dominant crops in the region were calibrated using the SUFI-2 algorithm in SWAT-CUP software for the years 1991 to 2009. The validation was taken for the years 2010 to 2015. In order to able the model to identify the basin conditions, the first three years of the simulation were considered as Warm up period. After validation, the extracted data from 2011 were used to complete the accounting tables in the agricultural sector using SWAT outputs. These tables show a water cycle for each user and the equilibrium and water exchange equation between the range of activities and the environment. In order to complete the physical tables of consumption and supply in other sectors due to the size of the area and the importance of the role of industry in it, the need for field research from relevant experts, especially in collecting information on water supply and wastewater and sewerage. After completing the physical tables using the results of the SWAT model in all fields of activities, the economic tables of the basin for 2011 were completed and indexes such as renewable water resources, dependence on groundwater resources and economic productivity, in each section for this this year was calculated. The economic productivity index, which shows the gross income of each sector divided by water consumption, was estimated at 23.401 Rials per thousand cubic meters in agriculture, 3092.8 Rials per thousand cubic meters in industries, and 1041.1 Rials per thousand cubic meters in urban drinking water and services. Industries have the highest economic productivity in the region due to the amount of water consumed (about 6%). Finally, to evaluate the basin in the agricultural sector as the biggest water consumer sector in the basin, agricultural and economic productivity indexes were examined. For 2011 in the whole basin, evapotrairation productivity index, 0.76 kg/m3, irrigation efficiency and effective rainfall index, 0.63 kg/m3, net profit index based on evapotrairation, 1786 Rials per cubic meter and net profit index based on irrigation water and rainfall, 1501 Rials was obtained per cubic meter. Rice as the product with the lowest agricultural productivity (effective rainfall productivity and irrigation and evapotrairation productivity) and alfalfa as the product with the lowest economic productivity (net profit to rainfall productivity Irrigation and the ratio of net profit to evapotrairation productivity were identified. Then, in order to increase the agricultural and economic productivity of crops in the basin, four scenarios were defined
چالشهای روزافزون در راستای تامین، توزیع و مدیریت منابع آب در کشور به ویژه در حوضههای خشک و نیمهخشک استفاده از رویکردهای جدید را برای مدیریت مصارف و منابع آب ضروری ساخته است. یکی از این رویکردها جهت دستیابی به درک جامع از شرایط حوضه که در این مطالعه نیز مورد ارزیابی و استفاده قرار گرفته است حسابداری زیستمحیطی_اقتصادی(SEEA-W) برای آب معرفی شده توسط سازمان ملل میباشد که در این پژوهش به طور مفصل به آن پرداخته شده است. همچنین به بررسی بهرهبرداری بهینه از منابع آب در بخش کشاورزی پرداخته شده است. در ابتدا اطلاعات مورد نیاز برای پر کردن جداول مربوطه به این روش از حسابداری مورد بررسی قرار گرفته است، پس از درک اطلاعات لازم برای تکمیل جداول و پی بردن به این نکته که اطلاعات موجود در بخش کشاورزی موجب افزایش عدم قطعیت خواهند شد از شبیهسازی مدل SWAT برای استخراج اطلاعات مورد نیاز این بخش در جداول استفاده شده است. به این منظور شبیهسازی حوضه زایندهرود در دوره تاریخی 1988 تا 2015 انجام گرفت. پس از شبیهسازی حوضه، رواناب، تبخیروتعرق و عملکرد محصولات غالب در منطقه با استفاده از الگوریتم SUFI-2 در نرمافزار SWAT-CUP برای سالهای 1991 تا 2009 واسنجی و برای سالهای 2010 تا 2015 اعتبار سنجی شد و سه سال اول شبیهسازی به عنوان Warm up (بهمنظور شناسایی بیشتر مدل از شرایط حوضه) در نظر گرفته شد. پس از اتمام اعتبارسنجی، اطلاعات سال 1390 برای تکمیل جداول حسابداری در بخش کشاورزی از خروجیهای SWAT استفاده شد. این جداول در هر کاربری یک چرخه آب و معادله تعادل و تبادل آب بین رشته فعالیتها و محیطزیست را نشان میدهند. به منظور تکمیل جداول مصرف و عرضه فیزیکی در سایر بخشها به علت بزرگی محدوده مورد نظر و اهمیت نقش صنعت در آن، نیاز به تحقیقات میدانی از کارشناسان مربوطه به خصوص در جمعآوری اطلاعات آب عرضه شده و پساب و زهآب فاضلاب بوده است. پس از تکمیل جداول فیزیکی با استفاده از نتایج مدل SWAT در کلیه رشته فعالیتها جداول اقتصادی حوضه برای سال 1390 تکمیل و شاخصهایی همانند منابع آب تجدید پذیر، وابستگی به منابع آب زیرزمینی، بهرهوری اقتصادی در هر بخش، کارایی به ازای آب برگشتی برای هر محصول در این سال محاسبه شد. شاخص بهرهوری اقتصادی که نشاندهنده درآمد ناخالص هر بخش به آب مصرفی میباشد در بخش کشاورزی 23.401 ریال بر هزار مترمکعب، صنایع 3092.8 ریال بر هزار مترمکعب و آب شرب شهری و خدمات 1041.1 ریال بر هزار مترمکعب برآورد شد که بخش صنایع با توجه به مقدار آب مصرفی(6 درصد) بیشترین میزان بهرهوری اقتصادی در منطقه را به خود اختصاص داده است. در نهایت برای ارزیابی حوضه در بخش کشاورزی به عنوان پر مصرفترین بخش در حوضه و همچنین بهرهبرداری بهینه از منابع آب در این بخش، شاخصهای بهرهوری کشاورزی و اقتصادی مورد بررسی قرار گرفت. شاخص بهرهوری تبخیروتعرق 0.76کیلوگرم بر مترمکعب، شاخص بهرهوری آبیاری و بارش موثر 0.63 کیلوگرم برمترمکعب، شاخص سود خالص بر اساس تبخیروتعرق 1786 ریال بر مترمکعب و شاخص سود خالص بر اساس آب آبیاری و بارش 1501 ریال بر مترمکعب برای سال پایه (1390) در کل حوضه به دست آمد که محصول برنج دارای کمترین بهرهوری کشاورزی(بهرهوری بارش موثر و آبیاری و بهرهوری تبخیروتعرق) و یونجه دارای کمترین بهرهوری اقتصادی(بهرهوری نسبت سود خالص به بارش موثر و آبیاری و بهرهوری نسبت سود خالص به تبخیروتعرق) انتخاب شد. سپس به منظور افزایش بهرهوری کشاورزی و اقتصادی محصولات در حوضه، چهار سناریو تعریف شد، سناریو اول تغییر الگوی کشت برنج به ذرت علوفهای و کاهش 50 درصدی سطح زیرکشت یونجه و اختصاص آن به ذرت علوفهای و سناریو دوم تغییر آبیاری سطحی به آبیاری تحت فشار و سناریو سوم اثر توامان سناریو یک و دو در بخش کشاورزی مورد بررسی قرار گرفت. سناریو چهارم پیشبینی شرایط آتی در کلیه رشتهفعالیتهای موجود در حوضه با انتخاب سناریو سوم (اثر تومان تغییر الگوی کشت و تغییر آبیاری سطحی به زیرزمینی) به عنوان مبنا در بخش کشاورزی و ارزیابی مصرف سایر رشته فعالیت ها با توجه به جمعیت پیشبینی شده و روند مصرف سالهای اخیر تحلیل شد. نتایج سناریو چهارم نشان داد که با فرض افزایش بهکارگیری استفاده مجدد از آب در چرخه صنعت، افزایش 22 درصدی جمعیت حوضه، حفظ سطح کشت و تغییر الگوی کشت مطابق با سناریو سوم، مصرف آب در کلیه بخشهای حوضه 10 درصد کاهش خواهد یافت.