بهینه‌سازی الگوی کشت دشت میناب با استفاده از برنامه‌ریزی خطی و با لحاظ محدودیت‌های طرح تعادل‌بخشی منابع آب زیرزمینی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده

گروه مدیریت و کنترل بیابان، دانشکده علوم محیط زیست، برنامه‌ریزی و توسعه پایدار، دانشگاه سراوان، سراوان، ایران

چکیده

کمبود منابع آب و افت شدید سطح آب‌های زیرزمینی در دشت میناب، پایداری کشاورزی منطقه را با چالش جدی مواجه کرده است. هدف این پژوهش، تدوین الگوی کشت بهینه با استفاده از مدل برنامه‌ریزی خطی (LP) به منظور حداکثرسازی سود خالص کشاورزان، با درنظرگرفتن محدودیت‌های منابع آب بر اساس طرح تعادل‌بخشی منابع آب زیرزمینی است. برای این منظور، اطلاعات مربوط به بیست محصول زراعی عمده منطقه شامل غلات، صیفی‌جات، سبزیجات و محصولات علوفه‌ای، جمع‌آوری شد. مدل برنامه‌ریزی خطی با تابع هدف حداکثرسازی سود و با محدودیت‌های مربوط به آب قابل‌دسترس (سطحی و زیرزمینی)، مساحت اراضی و حداقل و حداکثر سطح زیر کشت هر محصول فرموله گردید. سپس عملکرد مدل تحت دو سناریوی راندمان آبیاری ۵۳ درصد (شرایط فعلی) و ۶۵ درصد (شرایط بهبودیافته) ارزیابی شد. نتایج نشان داد که در سناریوی راندمان ۵۳ درصد، سطح زیر کشت بهینه 949/13 هکتار با سود خالص 37/8 تریلیون ریال به دست آمد. با افزایش راندمان آبیاری به ۶۵ درصد، سطح زیر کشت بهینه به 382/21 هکتار و سود خالص به 55/10 تریلیون ریال افزایش یافت. این یافته‌ها بیانگر آن است که اجرای الگوی کشت بهینه، به‌ویژه هم‌زمان با بهبود راندمان آبیاری، نه‌تنها منجر به افزایش قابل‌توجه درآمد کشاورزان می‌شود، بلکه امکان رعایت کامل محدودیت برداشت از منابع آب زیرزمینی و حرکت به‌سوی پایداری کشاورزی و احیای آبخوان دشت میناب را فراهم می‌آورد. بر این اساس، پیشنهاد کاربردی پژوهش، تدوین بسته‌های سیاستی حمایتی، شامل ارائه یارانه‌های هدفمند برای گذار به سیستم‌های نوین آبیاری و ترویج کشت محصولات شناسایی‌شده در الگوی بهینه، جهت تحقق همزمان اهداف اقتصادی و زیست‌محیطی در منطقه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  1. منابع

    آروین، مرتضی.، سلاجقه، علی.، و مهدوی، محمد. (1398). ارزیابی تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر منابع آب زیرزمینی دشت میناب. علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 13(46)، 1-12. doi: 10.22111/jneh.2018.22276.1324

    اعظمی، آزاده.، میرک زاده، علی اصغر.، و آذری، آرش. (1403). بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات زراعی شهرستان صحنه بر‌اساس محدودیت منابع. جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، 35(2)، 87-114. doi: 10.22108/gep.2024.138492.1598

    باسره، فاطمه.، احمدپری، هدیه.، و شریفی، محمدرضا. (1403). بررسی محتوای آب مجازی و شاخص های بهره وری آب کشاورزی در محصوالت زراعی (مورد مطالعه: شهرستان دهلران استان ایالم). مدل سازی و مدیریت آب و خاک، 4(3)، 1-18. doi: 10.22098/mmws.2023.13145.1309

    رستمی خلج، محمد.، نور، حمزه.، رجایی، حسین.، و باقریان کلات، علی. (1404). تأثیر الگوی کشت بر تغییرات تراز آب زیرزمینی در بخشی از آبخوان دشت مشهد-چناران. مدل سازی و مدیریت آب و خاک، 5(1)، 45-56. doi: 10.22098/mmws.2024.14408.1406

    سازمان جهاد کشاورزی استان هرمزگان. (1395). آمارنامه کشاورزی استان هرمزگان (سال‌های 1390-1394). معاونت برنامه‌ریزی و امور اقتصادی. (گزارش)

    سپاسخواه، علیرضا.، و قهرمان، بیژن. (1383). رابطه آب، خاک و گیاه. انتشارات دانشگاه شیراز. (کتاب)

    میرزائی, عبدالرحمان , سلطانی, افشین , عباسی, فریبرز , زینلی, ابراهیم و میرکریمی, شهرزاد . (1403). برآورد آب برداشت شده برای کشاورزی استان فارس بر اساس مدل‌سازی بیلان آب. تحقیقات آب و خاک ایران   doi:    10.22059/ijswr.2024.372447.669663. 55(6), 963-978.

    شرکت آب منطقه‌ای هرمزگان. (1394). گزارش طرح احیاء و تعادل‌بخشی منابع آب زیرزمینی دشت میناب. معاونت مطالعات پایه منابع آب. (گزارش)

    صالحی شفا، نیما.، بابازاده، حسین.، آقایاری، فیاض.، صارمی، علی.، غفوری، محمدرضا.، صفوی، مسعود.، و پناهدار، علی. (1401). تدوین الگوی کشت بهینه به‌منظور مدیریت تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت شهریار. مدل سازی و مدیریت آب و خاک، 3(2)، 217-235. doi: 10.22098/mmws.2022.11792.1169

    عبداله زاده کهریزی، رحیم.، کوکبی نژاد مقدم، امیرحسین.، و معروفی نیا، ادریس. (1402). بررسی آب مجازی و شاخص بهره وری آب کشاورزی در محصوالت زراعی دشت پلدشت. مدل سازی و مدیریت آب و خاک، 3(1)، 54-68. doi: 10.22098/mmws.2022.11090.1100

    گودرزی, مصطفی , قدبیک لو, جواد , غدیری, عادل و خودشناس, محمدعلی . (1402). تعیین الگوی کشت بهینه مبتنی بر هم‏بست آب، انرژی، غذا و سود اقتصادی (مطالعه موردی استان مرکزی- دشت فراهان). آب و خاک37(2), 187-202. doi: 10.22067/jsw.2023.79946.1233

    مازندرانی زاده، حامد.، و حسینی، سیده مرضیه. (1401). ارزیابی اثر پیش‌بینی قیمت محصولات کشاورزی بر کاهش افت تراز آب زیرزمینی با روش پویایی سیستم‌ها. تحقیقات آب و خاک ایران، 53(11)، 2565-2582. doi: 10.22059/ijswr.2022.345131.669305

    مرکز آمار ایران. (1395). نتایج آمارگیری از زراعت و باغداری. انتشارات مرکز آمار ایران. (گزارش)

    مهندسین مشاور آب ورزان. (1375). گزارش مطالعات طرح بهبود و توسعه مدیریت آب و خاک دشت میناب. وزارت جهاد کشاورزی. (گزارش)

    نفرزادگان, علیرضا , وقارفرد, حسن , نیکو, محمدرضا و نوحه گر, احمد . (1396). استفاده از برنامه‏ ریزی خطی بازه ‏ای تعاملی برای تخصیص بهینۀ آب و سطح کشت با توجه به محتوای آب مجازی و فاکتورهای اقتصادی‌ـ اجتماعی (مطالعۀ موردی: دشت درودزن‌ـ کربال). مجله اکوهیدرولوژی, 4(2),. doi: 10.22059/ije.2017.61498. 601-613

    عبدالهی, سنا , بذرافشان, ام البنین و شکاری, مرضیه . (1401). تحلیل روند مشخصه‌های خشکسالی در ایران با استفاده از شاخص‌های تک و چندمتغیره. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران12(4), 334-353. doi: 10.22125/iwe.2022.150751.

     

     

    Refrences

    Abdollahzadeh Kahrizi, R., Kokabinezhad Moghaddam, A. H., & Merufinia, E. (2023). Investigating virtual water and agricultural water productivity index in crops of Poldasht Plain. Water and Soil Management and Modeling, 3(1), 54-68. 68. doi: 10.22098/mmws.2022.11090.1100 [In Persian]

    Abvarzan Consulting Engineers. (1996). [Report on irrigation efficiency in Minab plain]. Ministry of Agriculture Jihad. [In Persian]

    Arvin, et al. (2019). [Comprehensive studies report on the revival and development of agriculture and natural resources in Hormozgan province]. Hormozgan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center. doi: 10.22111/jneh.2018.22276.1324. [In Persian]

    Asadzadeh Sharafeh, H., & Raoof, M. (2018). Comparison of water use efficiency in sprinkler and hydroflume irrigation systems (Case study: Ardabil Plain). Water and Irrigation Management, 8(1), 55-68. DOI: 10.22059/jwim.2018.239976.556 .[In Persian].

    Azami, A. , Mirakzadeh, A. A. and Azari, A. (2024). Optimizing the Crop Cultivation Pattern of Sahne Township Based on Limited Water Resources. Geography and Environmental Planning35(2), 87-114. doi: 10.22108/gep.2024.138492.1598

    Basereh, F., Ahmadpari, H., & Sharifi, M. (2024). Investigating virtual water content and agricultural water productivity indicators in crops Case study: Dehloran County, Ilam Province. Water and Soil Management and Modelling, 4(3), 1-18. 10.22098/mmws.2023.13145.1309 .[In Persian]

    Goodarzi, M. , Ghadbeiklou, J. , Ghadiry, A. and Khodshenas, M. (2023). Determining the Optimal Cropping Pattern Based on the Multiple Objectives of Water, Energy, Food and Economic Profit Indices (Case Study: Markazi Province - Farahan Plain). Water and Soil37(2), 187-202. doi: 10.22067/jsw.2023.79946.1233. [In Persian]

    Hormozgan Regional Water Company. (2015). Report on the revival and balancing plan for groundwater resources of Minab plain. Deputy of Water Resources Basic Studies. [In Persian]

    Jihad-e-Agriculture Organization of Hormozgan Province. (2016). Agricultural yearbook of Hormozgan province (2011-2015). Deputy of Planning and Economic Affairs. [In Persian]

    Srinivasa Raju, K., Nagesh Kumar, D. Irrigation Planning using Genetic Algorithms. Water Resources Management 18, 163–176 (2004). doi.org/10.1023/B:WARM.0000024738.72486.b2

    Mazandarani zadeh, H. and hoseini, M. (2023). Investigating the effect of agricultural product price forecasting on groundwater level using systems dynamics, in order to simultaneously maintain the welfare of farmers and groundwater resources. Iranian Journal of Soil and Water Research53(11), 2565-2582. doi: 10.22059/ijswr.2022.345131.669305. [In Persian].

    Mirzaei, A. , Soltani, A. , Abbasi, F. , Zeinali, E. and Mirkarimi, S. (2024). Estimation of withdrawal water for Fars Province agriculture based on water balance modelling. Iranian Journal of Soil and Water Research55(6), 963-978. doi: 10.22059/ijswr.2024.372447.669663. [In Persian]

    1. Pachler, E. F. Crawley and B. G. Cameron, "Mixed Integer Linear Programming for Ground Infrastructure and Inter-Satellite Link Design in Satellite Constellations," in IEEE Transactions on Vehicular Technology, doi: 10.1109/TVT.2025.3593016.

    Nafarzadegan, A. R. , Vagharfard, H. , Nikoo, M. R. and Nohegar, A. (2017). Application of interactive interval linear programming for optimal water and crop area allocation considering virtual water content and socio-economic factors (Case study: Dorudzan-Korbal Plain). Journal of Ecohydrology4(2), 601-613. doi: 10.22059/ije.2017.61498. [In Persian]

    Osama, S., Elkholy, M., & El-Alfy, M. (2017). Optimization of crop pattern in North Sinai by using linear programming. Alexandria Engineering Journal, 56(4), 559-566. doi.org/10.1016/j.aej.2017.04.015

    Rostami Khalaj, M., Noor, H., Rajayi, H., & Bagherian Kalat, A. (2025). Effect of cropping pattern on changes in groundwater level in a part of Mashhad Chenaran plain aquifer. Water and Soil Management and Modelling, 5(1), 45-56. doi: 10.22098/mmws.2024.14408.1406 [In Persian].

    Salehi Shafa, N. , Babazadeh, H. , Aghayari, F. , Saremi, A. , Ghafouri, M. R. , Safavi, M. and Panahdar, A. (2022). Formulation of an optimized Cropping pattern in order to manage groundwater level changes in Shahriar Plain. Water and Soil Management and Modelling3(2), 217-235. doi: 10.22098/mmws.2022.11792.1169. [In Persian]

    Balezentis, T., Chen, X., Galnaityte, A., & Namiotko, V. (2020). Optimizing crop mix with respect to economic and environmental constraints: An integrated MCDM approach. Science of the Total Environment705, 135896.‏ doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135896

    Statistical Center of Iran. (2016). Results of the agricultural and horticultural survey. Statistical Center of Iran Publications. [In Persian]

    Wang, L., & Zhou, H. (2004). Optimization of irrigation and cropping pattern in Chenggai irrigation area, China. Proceedings of the International Conference on Water-Saving Agriculture and Sustainable Use of Water and Land Resources, Yangling, China.

    Abdollahi, S. , Bazrafshan, O. and Shekari, M. (2022). Trend Analysis of Drought Characteristics in Iran Using Univariate and Multivariate Idices. Irrigation and Water Engineering12(4), 334-353. doi: 10.22125/iwe.2022.150751. [In Persian].

    Yang, C., Liu, C., Qiu, Z., Wang, S., Xing, X., & Ma, X. (2025). Multi-objective irrigation strategies and production prediction for winter wheat in China in future dry years using CERES-wheat model and non-dominated sorting genetic algorithm II. Computers and Electronics in Agriculture230, 109888.‏ doi.org/10.1016/j.compag.2024.109888