مدلسازی پویای بهره برداری از پساب با رویکرد کشاورزی پایدار (مطالعه موردی: دشت ورامین)

نوع محتوی: طرح پژوهشی
زبان: فارسی
شناسه ملی سند علمی: R-1283669
تاریخ درج در سایت: 16 مهر 1400
دسته بندی علمی: مهندسی آب و هیدرولوژی
مشاهده: 830
تعداد صفحات: 208
سال انتشار: 1393

فایل این طرح پژوهشی در 208 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این طرح پژوهشی:

چکیده طرح پژوهشی:

کشاورزی دشت ورامین به سبب همسایگی با کلان شهر تهران (رقابت برای آب سد لتیان)، و رقابت با شبکه جنوب تهران در تخصیص آب سد ماملو و پساب تصفیهخانه جنوب دارای چالش های فراوانی میباشد. بر اساس سیاستگذاری های کلان کشوری قرار است آب تصفیهخانه فاضلاب جنوب جایگزین آب سد لتیان برای تامین آب کشاورزی دشت ورامین شود. در این مطالعه با استفاده از مدلسازی پویای سیستمها یک مدل جامع برای بررسی اثرات بلندمدت استفاده از فاضلاب در مصارف کشاورزی ورامین با لحاظ مجموعه عوامل موثر بر آن تدوین شد  VarSim). سپس مدل مذکور تحت انواع تستهای صحتسنجی ساختار مستقیم و غیر مستقیم قرار گرفت. نتایج ارزیابیها نشان داد که مدل قادر است متغیرهای کلیدی عملکرد محصولات زراعی، تراز آب زیرزمینی (RMSE-۰.۳۷m و ME=۰.۴۵m) و شوری آب زیرزمینی (RMSE=۵۷ μS/cm و ME=۱۴۸μS/cm) را با دقت بسیار مناسب شبیهسازی نماید. سپس به منظور آینده نگری و کاهش مشکلات سناریوهای مختلفی بر مبنای پیشبینی تغییرات محتمل نیروهای محیط بیرونی ساخته شد. مهمترین سناریوهای مورد ارزیابی شامل چهار سناریوی عرضه پساب (سناریو یک: حفظ شرایط موجود، سناریو دو: تخصیص کامل سد لتیان به شرب تهران، اختصاص ۲۰۰ میلیون مترمکعب فاضلاب تصفیه شده در فصل زراعی به کشاورزی منطقه و ۴۰ میلیون مترمکعب به تغذیه مصنوعی در فصل غیرزراعی از سال ۱۳۹۵ به بعد، سناریوی سه: سناریو دو منهای تغذیه مصنوعی و سناریو چهار: سناریو دو + تخصیص ۵۰ میلیون مترمکعب از سال ۱۴۱۰)، چهار سناریوی الگوی کشت، سه سناریوی کم آبیاری، شش سناریوی توسعه سیستم های آبیاری تحت فشار و شش سناریو قیمتگذاری آب و انرژی می باشند. نتایج ارزیابی سناریوها نشان داد حفظ شرایط موجود منجر به تخریب کامل آبخوان آب زیرزمینی دشت ورامین تا سال ۱۴۲۰ میشود. در صورت اعمال سناریوی دوم کاربرد پساب تخریب آبخوان تا سال ۱۴۵۵ به تعویق میافتد. در صورت اعمال سناریوی چهار و یا اعمال سناریو دوم و افزایش ۱۰ درصدی راندمان چه از طریق کم آبیاری و چه از طریق توسعه سیستم های تحتف شار دستیابی به پایداری منابع آب ورامین ممکن می باشد. در این تحقیق برای ارزیابی اثربخشی سناریوهای کاربرد پساب دو شاخص زیان های ملی ناشی از افت کمی و کیفی آبهای زیرزمینی و شاخص سود خالص ملی تعریف شد. نتایج نشان داد با افزایش عرضه پساب تصفیه خانه جنوب و همچنین اعمال تغذیه مصنوعی هزینههای جبران افت کمی و کیفی آبخوان کاهش و درآمد ملی افزایش می یابد. مجموع کل هزینه های جبرانی در سناریوهای یک، دو، سه و چهار عرضه پساب طی ۳۵ سال به ترتیب ۱۸۳۲۰، ۱۰۷۸۶ ۱۶۵۱۲، ۸۵۴۵ میلیارد ریال میباشد. در مجموع سناریو چهار دارای بیشترین درآمد ملی و سناریو یک دارای کمترین درآمد ملی می باشد. نتایج همچنین نشان داد از بین چهار سناریو الگوی کشت مورد ارزیابی، الگوی کشت وضع موجود دارای بیشترین درآمد ملی، کمترین هزینه ملی و بیشترین بهره وری آب میباشد. نتایج همچنین نشان داد که توسعه بدون برنامه سیستم های آبیاری تحت فشار نه تنها باعث صرفهجویی در مصرف آب نشده بلکه منجر به تخریب آبخوانهای منطقه خواهد شد. در صورت استفاده از منابع آب سطحی، توسعه سیستم های آبیاری بارانی در صورت عدم افزایش سطح کشت باعث افزایش درآمدهای ملی شده، لیکن در صورت افزایش سطح کشت منجر به کاهش درآمدهای ناخالص ملی میگردد. توسعه سیستم های آبیاری قطره ای در هر دو حالت بدون افزایش سطح کشت و با افزایش سطح کشت باعث بهبود وضعیت کمی و کیفی آب زیرزمینی خواهد شد. بنابراین ارائه تسهیلات توسعه سیستم های آبیاری بارانی فقط به شرط حفظ سطح کشت و کاهش مصرف آب به پایداری کشاورزی مملکت کمک می نماید.

فهرست مطالب طرح پژوهشی

فصل اول: مقدمه و اهداف ................................................................................................ ........................... ۱
-۱-۱ مقدمه................................................................ .............................................................................. ۲
-۲-۱ ضرورت تحقیق ................................................................ .................................................................... ۴
-۳-۱ هدف از تحقیق................................................................................................ ..................................... ۴
فصل دوم: پیشینه تحقیق ................................................................................................ ........................... ۶
-۱-۲ سابقه مطالعات در زمینه استفاده از پساب ................................................................ .......................................... ۷
-۱-۱-۲ مسائل فنی، بهرهبرداری و اقتصادی ............................................................................................................ ۷
-۲-۱-۲ مزایا و معایب استفاده از پساب................................ ................................................................................. ۱۰
-۳-۱-۲ اثرات کاربرد پساب بر خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک .................................................................................. ۱۱
-۴-۱-۲ اثرات کاربرد پساب بر مسائل زیستمحیطی و بهداشتی ....................................................................................... ۱۲
-۱-۴-۱-۲ اثرات کاربرد پساب بر آلودگیهای ناشی فلزات سنگین و مواد مغذی....................................................................... ۱۲
۱۷........................................................................................... (N.P.K) -۲-۴-۱-۲ آلودگی آبهای زیرزمینی با مواد مغذی
۲-۴-۱-۲ مسائل بهداشتی مرتبط با پاتوژنها و انگلها................................................................................................. ۲۲
-۵-۱-۲ قوانین و استانداردهای استفاده از پساب................................................................ ......................................... ۲۵
-۱-۵-۱-۲ قانون استفاده از پساب................................ ...................................................................................... ۲۵
-۲-۵-۱-۲ استانداردهای بین المللی.................................................................................................................... ۲۶
-۳-۵-۱-۲ استانداردهای ملی........................................................................................................................... ۲۸
-۲-۲ پویایی سیستمها ................................................................ .................................................................. ۲۹
-۱-۲-۲ مفهوم مدلسازی به روش پویایی سیستمها ................................................................ .................................... ۲۹
-۲-۲-۲ اصول حاکم بر پویایی سیستمها ............................................................................................................... ۳۱
-۳-۲-۲ فرایند مدلسازی با رویکرد پویایی سیستمها................................................................ .................................... ۳۱
-۴-۲-۲ رفتار سیستمهای پویا .......................................................................................................................... ۳۳
-۵-۲-۲ ابزارهای پویایی سیستم................................................................ ........................................................ ۳۴
-۶-۲-۲ مزیتهای روش پویایی سیستمها................................................................ .............................................. ۳۶
-۷-۲-۲ مروری بر کاربرد پویایی سیستمها در منابع آب ................................................................................................ ۳۶
-۸-۲-۲ مروری بر توسعه سیستمهای تحتفشار ................................ ....................................................................... ۴۲
فصل سوم: مواد و روشها ........................................................................................................................ ۴۴
-۱-۳ منطقه مورد مطالعه................................................................................................................................ ۴۵
-۱-۱-۳ موقعیت جغرافیایی، اجتماعی و اقلیمی منطقه................................ .................................................................. ۴۵
-۲-۱-۳ وضع موجود کشاورزی دشت ورامین........................................................................................................... ۴۸
-۱-۲-۱-۳ الگوی کشت و تولیدات..................................................................................................................... ۴۸
-۲-۲-۱-۳ نیاز آبی بخش کشاورزی..................................................................................................................... ۴۹
-۲-۲-۱-۳ نیاز آبی ناخالص................................................................ ............................................................. ۵۲
-۳-۲-۱-۳ مشخصات شبکه آبیاری ورامین و نظام بهرهبرداری آن..................................................................................... ۵۳
-۳-۱-۳ مصارف آب در بخش کشاورزی............................................................................................................... ۵۶
-۱-۳-۱-۳ منابع آب سطحی ........................................................................................................................... ۵۶
-۲-۳-۱-۳ منابع آب زیرزمینی.......................................................................................................................... ۶۱
-۳-۳-۱-۳ کیفیت منابع آب مصرفی ................................................................ ................................................... ۶۲
-۲-۳ روششناسی تدوین مدل پویای منابع آب دشت ورامین........................................................................................... ۶۵
ب
-۱-۲-۳ محیط برنامهنویسی ................................ ............................................................................................ ۶۵
۶۵.............................................................. ................................ (VARSIM) -۲-۲-۳ تدوین مدل پویای دشت ورامین
-۱-۲-۲-۳ تشریح صورت مسئله (مرزهای سیستم) ................................................................ .................................... ۶۵
-۲-۲-۲-۳ تدوین مدل مفهومی................................................................ ........................................................ ۶۸
-۳-۲-۲-۳ تبیین فرضیههای دینامیکی (رفتار متغیرهای کلیدی)....................................................................................... ۶۹
-۳-۲-۳ شبیهسازی (فرموله کردن فرضیههای دینامیکی)............................................................................................... ۷۱
-۱-۳-۲-۳ زیرمدل تقاضای آب ................................................................ ........................................................ ۷۱
-۲-۳-۲-۳ زیرسیستم عرضه آب ................................ ....................................................................................... ۷۱
-۳-۳-۲-۳ زیرمدل اقتصاد آب.......................................................................................................................... ۸۴
-۴-۳-۲-۳ زیرمدل زیستمحیطی................................ ...................................................................................... ۹۵
فصل چهارم: نتایج و بحث ................................................................ ..................................................... ۱۲۳
-۱-۴ آنالیز حساسیت................................................................................................ .................................. ۱۲۴
۱- - صحتسنجی مدل................................................................ ................................................................ ۱۲۸
-۱-۱-۴ آزمون ارزیابی ساختار ........................................................................................................................ ۱۲۸
-۲-۱-۴ آزمون صحت ابعادی......................................................................................................................... ۱۲۸
-۳-۱-۴ آزمون شرایط حدی................................ .......................................................................................... ۱۳۰
-۴-۱-۴ آزمونهای رفتار مدل ........................................................................................................................ ۱۳۴
-۲-۴ طراحی و ارزیابی سناریوها و سیاستگذاریها................................................................ .................................. ۱۳۹
-۱-۲-۴ تعریف سناریوها .............................................................................................................................. ۱۳۹
-۱-۱-۲-۴ سناریوهای بخش عرضه منابع آب........................................................................................................ ۱۳۹
-۲-۱-۲-۴ سناریوهای مدیریت تقاضا ................................ ................................................................................ ۱۴۰
-۳-۱-۲-۴ سناریوهای حاکمیتی................................................................ ...................................................... ۱۴۱
-۲-۲-۴ ارزیابی سناریوها ............................................................................................................................. ۱۴۲
-۱-۲-۲-۴ سناریوهای تخصیصپساب تصفیهخانه جنوب................................ ............................................................ ۱۴۲
-۲-۲-۲-۴ سناریوهای الگوی کشت................................................................................................ .................. ۱۵۴
-۳-۲-۲-۴ سناریوهای کم آبیاری ................................ .................................................................................... ۱۶۰
-۴-۲-۲-۴ سناریوهای توسعه سیستمهای آبیاری تحتفشار ......................................................................................... ۱۶۶
-۵-۲-۲-۴ سناریوهای افزایشقیمت انرژی................................ .......................................................................... ۱۷۴
-۶-۲-۲-۴ اثر متقابل هزینههای انرژی، آب و تسهیلات دولتی بر انتخاب سیستم آبیاری............................................................ ۱۷۸
فصل پنجم: نتیجهگیری ................................ ......................................................................................... ۱۸۴
-۱-۵ نتیجهگیری................................................................ ...................................................................... ۱۸۴
-۱-۵ پیشنهادها ................................................................................................ ....................................... ۱۸۸
فصل ششم: منابع ................................................................ ................................................................ ۱۹۰
-۱-۶ منابع فارسی ................................ .................................................................................................... ۱۹۰
-۲-۶ منابع انگلیسی ................................................................................................ .................................. ۱۹۱

نمایش کامل متن