نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• علیرضا شاه محمدی ¹
• هادی ویسی ²
• کوروس خوشبخت ³
• محمد رضا نظری ⁴

¹ دانشجوی دکترا

² گروه اگرواکولوژی، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی

³ دانشیار گروه کشاورزی اکولوژیک دانشگاه شهید بهشتی

⁴ پژوهشکده علوم محیطی دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

سابقه و هدف: تغییرات اقلیمی و اکوسیستمی در هماهنگی با عواملی چون رشد جمعیت و مدیریت نادرست منابع، بسیاری از الگوهای مدیریت منابع طبیعی را به چالش کشیده است. تغییرات گسترده منجر به دگرگونی‌های محیط‎زیستی شده است که مدیران را ملزم به ارزیابی مدیریت و اقدامات خود می‌کند. دگرگونی‌های اکولوژیکی نوع شدیدی از تغییرات برگشت‌ناپذیر هستند که ترکیب جامعه و عملکرد اکوسیستم را به‌صورت تدریجی و پیوسته تحت تأثیر قرار می‌دهند. هدف از این تحقیق شناخت روابط همبست آب، انرژی و غذا در دشت ورامین به روش مدل ذهنی و پویایی همبست آب، انرژی و غذا تحت سناریوهای سیاستی بود.
مواد و روش: در این تحقیق با استفاده از مدل‌سازی ذهنی ذینفعان دشت ورامین و متخصصان دانشگاهی نسبت به شناخت روابط مدل همبست آب، انرژی و غذا اقدام شد. سپس با استفاده از مدل پویایی سیستم‌ها تعیین روابط علّت و معلولی بین متغیرها، کمّی کردن متغیرها صورت گرفت. داده‌های مربوط به مدل ذهنی از طریق گفتگو و مشارکت با کشاورزان و مدیران منطقه به‌وسیله نرم‌افزار Mental Modeler جمع‌آوری گردید. داده‌های مربوط به مدل پویایی همبست نیز از طریق سازمان‌ها، ذینفعان منطقه و مقالات معتبر جمع‌آوری و در نرم‌افزار Vensim شبیه‌سازی شد.
نتایج و بحث: نتایج مدل‌سازی پویایی همبست نشان داد وضعیت منابع آب سطحی، حجم آبخوان و امنیت آبی دشت طی دوره 20 سال به ترتیب برابر با 158 میلیون مترمکعب، 2700 میلیون مترمکعب و 162- میلیون مترمکعب خواهد بود؛ که نشان از کاهش منابع در مقایسه با وضعیت پایه دارد. اعمال سناریوهای تخصیص نیاز محیط‌زیستی تالاب بندعلیخان نشان داد دشت توان اکولوژیکی برای تخصیص آب به تالاب نخواهد داشت به‌طوری‌که در 20 سال آینده امنیت آبی دشت به 180- میلیون مترمکعب می‌رسد. همچنین اعمال سناریو افزایش راندمان آبیاری بدون افزایش سطح زیر کشت از 58 درصد به 70 درصد در بهبود کاهش تقاضای آب کشاورزی و افزایش سطح کشت مؤثر بود. افزایش سطح زیر کشت نیز تا مقدار 41600 هکتار اثر مثبت بر تقاضای آب کشاورزی داشت اما بیش از این مقدار سبب افزایش فشار منابع آبی گردید.
نتیجه‌گیری: بررسی نتایج و روند مقایسه داده‌ها نشان داد طی دوره 20 ساله، دشت ورامین وضعیت نامطلوبی در زمینه منابع آب و تولید غذا خواهد داشت. مدیریت منابع دشت ورامین نیازمند تغییر در باورها و ارزش‌های سازمانی، کشاورزی و توسعه‌ای دارد. توسعه سیستم‌های خورشیدی به‌منظور تأمین نیاز انرژی، راه‌اندازی تصفیه‌خانه فاضلاب شهرستان ورامین و توسعه تصفیه‌خانه جنوب تهران، حرکت به سمت فشرده‌سازی پایدار در ایجاد پایداری منابع دشت به‌منظور بهره‌برداری صحیح منابع مؤثر است.

کلیدواژه‌ها

• کلمات کلیدی: امنیت آب
• پویایی سیستم‌ها
• فشرده‌سازی پایدار
• مدل ذهنی
• منابع آب زیرزمینی

عنوان مقاله [English]

Investigating of water, energy, and food nexus with the systems dynamics approach; a case study of Varamin Plain

نویسندگان [English]

• Alireza shahmohammadi ¹
• Hadi Veisi ²
• Korous Khoshbakht ³
• Mohammad Reza Nazari ⁴

¹ دانشگاه شهید بهشتی

² Department of Agroecology, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University

³ Associate Professor, Department of Ecological Agriculture, Shahid Beheshti University

⁴ Department of Natural Resources and Environmental Economics, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University

چکیده [English]

Introduction: Climate and ecosystem changes in coordination with other factors have challenged many basic paradigms of natural resource management. Extensive changes have led to environmental transformations requiring managers to evaluate their management and actions. Ecological transformations are a severe type of irreversible change that gradually, and continuously affects community composition and ecosystem functioning. The purpose of this research was to know the correlation between water, energy, and food in Varamin Plain by the method of the mental model and the dynamics of water, energy, and food correlation under political scenarios.
Materials and methods: In this research, by using the mental modeling of the beneficiaries of Varamin Plain and university experts, it was done to know the relationships of the model of water, energy, and food nexus. Then, using the systems dynamics model to determine the cause-and-effect relationships between the variables, the variables were quantified. The data relating to the mental model were collected through dialogue and participation with the farmers and managers of the region using the Mental Modeler software. The data relating to the correlation dynamics model was also collected through organizations, regional stakeholders, and authoritative articles and simulated in Vensim software.
Results and discussion: The results of system dynamics modeling showed that the state of surface water resources, aquifer volume, and water security of the plain during a period of 20 years would be equal to -158 million cubic meters, 2700 million cubic meters, and -162 million cubic meters respectively; which shows the reduction of resources in comparison with the base situation. The application of scenarios for the allocation of the environmental needs of the Bandalikhan wetland showed that the plain would not have the ecological ability to allocate water to the wetland so in the next 20 years, the water security of the plain will reach -180 million cubic meters. Also, applying the scenario of increasing irrigation efficiency without increasing the cultivated area from 58% to 70% was effective in improving the reduction of agricultural water demand and increasing the cultivated area. The increase in the cultivated area up to 41,600 hectares had a positive effect on agricultural water demand, but more than this amount caused the pressure on water resources to increase.
Conclusion: Examining the results and comparing the data showed that during a period of 20 years, the Varamin Plain will have an unfavorable situation regarding water resources and food production. Managing the resources of Varamin Plain requires a change in organizational, agricultural, and development beliefs and values. The development of solar systems in order to meet the energy needs, the establishment of the Varamin sewage treatment plant, and the development of the refinery in the south of Tehran, moving towards sustainable intensification is effective in creating the stability of the resources of the plain in order to properly exploit the resources.

کلیدواژه‌ها [English]

• Keywords: : Mental model
• Sustainable intensification
• Systems dynamics
• Underground water resources
• Water security