مدیریت مصرف آب کشاورزی منطقه سیستان تحت رویکرد آب مجازی با استفاده از مدل WEAP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده اقتصاد، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 دانشیار، گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده اقتصاد،دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

3 استادیار‌، گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده علوم زیست محیطی و کشاورزی پایدار، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

4 استادیار، گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده اقتصاد، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

10.22034/jewe.2021.270472.1506

چکیده

کشاورزی بزرگ‌ترین مصرف‌کننده آب در جهان است. یکی از راه‌کارها برای مدیریت مصرف آب کشاورزی در مناطق خشک و نیمه‌خشک، محاسبه میزان مصرف آب در فرآیند تولید محصولات کشاورزی از طریق شاخص آب مجازی است. هدف از این پژوهش استفاده از شاخص آب مجازی برای مدیریت مصرف آب در بخش کشاورزی حوزه آبخیز هیرمند بود. نیاز آبیاری محصولات کشاورزی حوزه آبخیز هیرمند با استفاده از نرم‌افزار CROPWAT به‌دست آمد. سپس وضعیت حال و آینده عرضه و تقاضای آب محصولات کشاورزی حوزه در الگوی کشت فعلی منطقه با استفاده از مدل WEAP بررسی شد. پس از محاسبه محتوای آب مجازی محصولات کشاورزی، الگوی کشت بر اساس محتوای آن و با تأکید بر نیاز آبیاری ارائه شد. تقاضای آب محصولات کشاورزی در سناریو آب مجازی الگوی کشت با استفاده از مدل WEAP بررسی شد. نتایج نشان داد متوسط نیاز آبیاری محصولات کشاورزی در حوزه آبخیز هیرمند m3/ha 7847 و محتوای آب مجازی محصولات کشاورزی m3/kg 353/2 بود. از کل عرضه آب در حوزه آبخیز هیرمند، 10/70% توسط بخش کشاورزی مصرف می‌شود. در وضعیت فعلی کل تقاضای آب محصولات کشاورزی m3106 × 1011 در سال است که 13/67% تأمین‌شده و 87/32% تأمین نمی‌شود. در صورت ادامه وضعیت فعلی تا 15 سال آینده بخش کشاورزی با کمبود آب به‌اندازه m3106 × 6099 مواجه خواهد شد. با اعمال سناریوی پسشنهادی سالانه m3106 × 180 قابل­کاهش است. در نهایت مشخص شد اگر اولویت تخصیص آب بین بخش کشاورزی و بخش شرب یکسان باشد، بخش شرب با کمبود آب m3106 × 18 در سال مواجه خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Agricultural Water Use Management of Sistan Region under Virtual Water Approach Using WEAP Model

نویسندگان [English]

  • Mehran Hekmatnia 1
  • Mahdi Safdari 2
  • Seyed Mahdi Hosseini 3
  • Ali Sardar Shahraki 4
1 PhD Scholar, Department of Agricultural Economics, Faculty of Economics, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Assoc. Professor, Department of Agricultural Economics, Faculty of Economics, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 Assist. Professor, Department of Agricultural Economics, Faculty of Environmental Science and Sustainable Agriculture, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
4 Assist. Professor, Department of Agricultural Economics, Faculty of Economics, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده [English]

Agriculture is the largest user of freshwater in the world. One of the practical solutions for managing agricultural water resources in arid and semi-arid regions is to calculate the amount of water consumption in the process of agricultural crops through the virtual water index. The aim of this study was to use virtual water to manage water consumption in the agricultural sector of the Hirmand catchment. The need for irrigation of agricultural crops in the catchment was obtained using CROPWAT software. Then, the current and future status of water supply and demand was investigated using the WEAP model for agricultural crops in the catchment in the current cultivation pattern of the region. After calculating the virtual water content of the crops, the cultivation pattern was presented based on it and with emphasis on the need for irrigation. The water demand for crops in the virtual water scenario of the cultivation pattern was investigated using the WEAP model. The results showed that the need for irrigation of crops in the Hirmand catchment was 7847 m3/ha and the virtual water content of crops was 2.353 m3/kg. The agricultural sector consumes 70.10% of the total water supply in the Hirmand catchment. In the current situation, the total annual demand of water for crops is 1011×106 m3, of which 67.13% is supplied and 32.87% is not supplied. If the current situation continues for the next 15 years, the agricultural sector will face water shortages of 6099×106 m3. By applying the virtual water scenario, the demand for agricultural water could be decreased by 180×106 m3/yr. Finally, it was found that if the priority of water allocation between the agricultural sector and the drinking sector be the same, the drinking sector will face an annual water shortage of 18×106 m3.

کلیدواژه‌ها [English]

  • agriculture sector
  • Hirmand catchment
  • virtual water
  • WEAP model
Allan, J. A. (1997). Virtual water: a long term solution for water short Middle Eastern economies? London: School of Oriental and African Studies, University of London.
Allen, R. G., Smith, M., Perrier, A. and Pereira, L. S. (1994). An update for the definition of reference evapotranspiration. ICID bulletin, 43 (2), 1-34.
Anonymous. (2015). Statistic and information technology office, Ministry of Jahad agriculture statistical yearbook. Available on: https://www.maj.ir. [In Persian]
Bazzi, H., Ebrahimi, H. and Aminnejad, B. (2020). A comprehensive statistical analysis of evaporation rates under climate change in Southern Iran using WEAP (Case study: Chahnimeh Reservoirs of Sistan Plain). 
Hamlat, A., Errih, M. and Guidoum, A. (2013). Simulation of water resources management scenarios in western Algeria watersheds using WEAP model. Arab. J. Geosci., 6(7), 2225-2236.
Hekmatnia, M., Hosseini, M. and safdari, M. (2020). Determination and assessment of green, blue and gray water footprints in the international trade of agricultural products of Iran. Iranian J. Irrig. Drain., 14(2), 446-463 [In Persian].
Heshmati, S., Ghobadiyan, R. and Fatemi, S. (2019). The application of simulation – optimization approaches in water transmission line of Bistoun Dam to have integrated planning of water resource. Geogr. Sustain. Environ., 9(2), 15-28 [‌In Persian].
Hoekstra, A. Y. and Mekonnen, M. M. (2012). The water footprint of humanity. P. Nat. Acad. Sci., 109, 3232–3237.
Hoekstra, A. Y., Chapagain, A. K., Mekonnen, M. M. and Aldaya, M. M. (2011). The water footprint assessment manual: Setting the global standard. Routledge.
Hollermann, B., Giertz, S. and Diekkrüger, B. (2010). Benin 2025—Balancing future water availability and demand using the WEAP water evaluation and planning system. Water Resour. Manag., 24(13), 3591-3613.
Khalil, A., Rittima, A. and Phankamolsil, Y. (2018). The projected changes in water status of the Mae Klong Basin, Thailand, using WEAP model. Paddy Water Environ., 16(3), 439-455.
Salehi, D., Goodarzi, M. and Montaseri, H. (2019). Conflict resolution of water resources allocation in Zayandehrood Basin using game theory and WEAP model. Journal of Water and Soil Science, 23(4), 183-198. [‌In Persian].
Shahraki, A. S., Shahraki, J. and Monfared, S. A. H. (2017). Water resources management by simulation under virtual water scenario in agricultural sector, case Study: Hirmand catchment, Iran. Int. J. Agri. Manag.  Develop., 9,25-35.
Shuqair, H.  (2012)."Evaluation of Agricultural Water Management Options in the Lower Jordan Valley–Palestine Using" WEAP"." PhD diss, Faculty of Graduate Studies, An-Najah National University.
Tena, T. M., Mwaanga, P. and Nguvulu, A. (2019). Hydrological modelling and water resources assessment of Chongwe River catchment using WEAP model. Water, 11(4), 839.
Wang, K., Davies, E. G. and Liu, J. (2019). Integrated water resources management and modeling: A case study of Bow River basin, Canada. J. Clean. Product., 240, 118242.
Zeinadini, S., Anvari, S. and Zahmatkesh, Z. (2019). Investigation of water allocation conditions in Aharchay Basin under climate change impacts. Irrig. Sci. Eng., 42(4), 195-210 [‌In Persian].