3-4-2– معرفی الگو برنامه ریزی ریاضی مثبت…. 4

3-5- تبیین الگوی نظری تحقیق.. 4

3-5-1 تابع هدف…. 4

3-5-2 محدودیتهای الگو. 4

3-5-2-1 محدودیت زمین زراعی.. 4

3-5-2-2 محدودیت آب… 4

3-5-2-3- محدودیت نیروی کار. 4

3-5-2-4- محدودیت ماشین آلات… 4

3-5-2-5- محدودیت تناوب زراعی.. 4

3-5-2-6- محدودیتهای کالیبراسیون.. 4

3-6- روش نمونه گیری و تعیین حجم نمونه. 4

3-6-1- روش و ابزار گردآوری اطلاعات؛ 4

3-6-2  جامعه و نمونه آماری؛ 4

3-6-3 روش نمونه گیری؛ 4

فصل چهارم……………  4

4-1- ویژگیهای جامعه آماری در هر دو گروه از بهره­برداران.. 4

4-2  برنامه ریزی خطی در بهره­بردار نماینده گروه 1. 4

4-3- برنامه ریزی خطی در بهره­بردار نماینده گروه 2. 4

4-4   برنامه ریزی ریاضی مثبت ( کالیبراسیون تابع هزینه درجه دو) در بهره­بردار نماینده گروه 1. 4

4-5    برنامه ریزی ریاضی مثبت ( کالیبراسیون تابع هزینه درجه دو) در بهره­بردار نماینده گروه 2. 4

4-6   برنامه ریزی ریاضی مثبت ( کالیبراسیون تابع تولید C.E.S) در بهره­بردار نماینده گروه 1. 4

4-7   برنامه ریزی ریاضی مثبت ( کالیبراسیون تابع تولید C.E.S) در بهره­بردار نماینده گروه2. 4

4- 8- سناریوهای افزایش راندمان آبیاری(کاهش مصرف منابع آب) در بهره­بردار نماینده گروه 1 (کالیبراسیون تابع هزینه)  4

4-9- سناریوهای افزایش راندمان آبیاری( کاهش مصرف منابع آب) در بهره­بردار نماینده گروه2 ( کالیبراسیون تابع هزینه)  4

4-10- سناریوهای افزایش در قیمت آب در بهره­بردار نماینده گروه1 (کالیبراسیون تابع هزینه). 4

4-11- سناریوهای افزایش در قیمت آب در بهره­بردار نماینده گروه2 (کالیبراسیون تابع هزینه). 4

4-12  سناریوهای افزایش راندمان آبیاری( کاهش مصرف منابع آب) در بهره­بردار نماینده گروه1 ( کالیبراسیون تابع C.E.S)  4

4- 13  سناریوهای افزایش راندمان آبیاری( کاهش مصرف منابع آب )در بهره­بردار نماینده گروه2 ( کالیبراسیون تابع C.E.S)  4

4-14 سناریوهای افزایش در قیمت آب در بهره­بردار نماینده گروه1 (کالیبراسیون تابع C.E.S). 4

4-15- سناریوهای افزایش در قیمت آب در بهره­بردار نماینده گروه2 (کالیبراسیون تابع C.E.S). 4

فصل پنجم………………….. 4

نتیجه گیری و پیشنهادات.. 4

منابع……..4

ضرورت و اهمیت مطالعه

بحران آب از چالش­های مهم زیست محیطی منطقه خاورمیانه و از جمله ایران است.بخش کشاورزی در ایران مانند بیشتر کشورها بزرگترین مصرف کننده آب است. با گسترش کشاورزی آبی در بسیاری از مناطق و بروز خشکسالی در سال­های اخیر،اقتصاد بخش کشاورزی با محدودیت­های جدی روبه شده است.راه کار سال­های گذشته برای چیره شدن بر این محدودیت­ها،بیشتر تمرکز بر افزایش عرضه آب بوده که خود سبب تخلیه آبخوان­ها و سفره ­های آب­های زیر زمینی شده است (جوان و فال سلیمان 1387).

کشور ایران به لحاظ بارش­های جوی در رتبه 84 دنیا قرار دارد و میزان كل بارندگی سالانه آن حدود 427 میلیارد مترمكعب است كه تنها 130 میلیارد مترمكعب آب تجدید می­ شود. این در حالی است كه 74 درصد مساحت ایران خشك و نیمه خشك می­باشد كه متوسط بارندگی این مناطق كمتر از 250 میلی­متر است و 13 درصد مساحت دیگر كشور كمتر از 100 میلی­متر بارندگی دارند. همچنین در ایران 59 درصد از اراضی نیاز به آبیاری دارند كه این رقم در مقایسه با متوسط جهانی (حدود 16 درصد)، رقم بسیار بالایی می­باشد (کهنسال و همکاران، 1388).

اکنون نیازهای آبی حدود 70 میلیون نفر جمعیت ایران با 93 تا 95 میلیارد متر مکعب آب قابل استحصال تأمین می­ شود.اما در 20 سال آینده با رشد جمعیت و تقاضا،ارتقاء سطح بهداشت و بالا رفتن استانداردهای سطح زندگی از این میزان بسیار فراتر خواهد رفت.به طوری که با نسبت حجم آب مورد استفاده و نرخ بهر ه­وری و رشد فعلی جمعیت، نیاز آبی آشور در سال ١٣٩٠ به ١٢٦ و در سال ١٤٠٠ به ١٥٠ میلیارد مترمكعب خواهد رسید که رقم اخیر حدود ١٥ درصد بیشتر از پتانسیل بالقوة منابع آب تجدیدشوندة کشور است (گزارش وزارت نیرو به هیئت دولت، ١٣٧٧ ). در مقابل به دلایل مختلف راندمان مصرف آب در ایران پایین و بین 30 تا 40 درصد تخمین زده می شود.این در حالی است که راندمان آبیاری در کشورهای پیشرفته بیشتر از 60 درصد می­باشد.میزان مصرف آب برای آبیاری محصولات مهم کشاورزی نیز در مقایسه با مصرف متوسط جهانی بسیار بالاست (وزارت جهاد کشاورزی).این رقم در جنوب آسیا 44 درصد،در شمال آفریقا حدود 55 درصد و در کشورهای توسعه یافته 65 تا 70 درصد است (سینگ 2007).

امروزه اکثر مناطق خشک و نیمه خشک جهان مانند اغلب نقاط ایران از یک طرف مواجه با عرضه ناکافی آب و از طرف دیگر، مواجه با تقاضای زیاد آب کشاورزی در این مناطق هستند که علت اصلی آن اختلاف زیاد میان قیمت پرداختی آب و ارزش تولید به دست آمده از آن است (شمس الدینی و همکاران، 1389). مسئله اصلی در مدیریت اقتصادی منابع آبی در هر كشور و منطقه­ای ایجاد تعادل بین عرضه و تقاضای آب می­باشد كه در برقراری این تعادل قیمت یا ارزش اقتصادی آب مانند قیمت هر كالا و نهاده دیگر نقش  تعیین­كننده­ای بر عهده دارد و اگر این قیمت به درستی تعیین گردد، انتظار می­رود كه بسیاری از مسایل موجود در مدیریت منابع آب برطرف گردد (احسانی و همکاران، 1390).

ایران در منطقه خشک و نیمه خشک قرار دارد ومنبع اصلی تأمین آب بارش­های جوی است که 429 میلیارد متر مکعب برآورد شده است.از این مقدار 305 میلیارد متر مکعب (71 درصد) به سبب تبخیر و تعرق از دسترس خارج می­گردد. 86 میلیارد متر مکعب (21 درصد) به صورت آب­های سطحی جریان پیدا می کند و 38 میلیارد متر مکعب به آب­های زیر زمینی نفوذ می­ کند.از75 میلیارد متر مکعب آب در دسترس و زیر زمینی، 72.5 میلیارد متر مکعب متر مکعب در بخش کشاورزی، 2 میلیاردمتر مکعب در بخش خانوارها و 0.5 میلیارد متر مکعب در بخش صنعت مورد استفاده قرار می­گیرد.آب مصرفی در بخش کشاورزی صرف آبیاری 7.6 میلیون هکتار زمین در سال می­­شود که آبیاری 6 میلیون هکتار آن به طور سنتی و 0.5 میلیون هکتار آن از راه آبیاری تحت فشار انجام می­گیرد و 1.1 میلیون هکتار به صورت آیش نگهداری می­ شود (Pazira & Sadeghzadeh,1999). متوسط بارندگی سالانه کشور حدود 250 میلی­متر است که 40 درصد کمتر از متوسط بارندگی سالانه آسیا و و تقریبأ 33 درصد متوسط بارندگی سالانه جهان می­باشد.افزون بر آن،توزیع بارندگی،توزیع منابع آب سطحی و زیر زمینی و توزیع جمعیت با توجه به سطح کشور به شدت نابرابر می­باشد.به طور مثال منابع بالقوه آب تهران کمتر از 2 درصد کل منابع آب کشور است در حالی که 20 درصد جمعیت کشور را در بر دارد (Vojdani, 2003).

برای رفع کمبود آب در ایران،در گذشته از سیستم قنات و احداث بندهای انحرافی بر روی رودخانه­ها استفاده می­شد که کم و بیش در بسیاری از نقاط کشور هنوز هم از این سیستم­ها استفاده می­ شود،بدون آنکه موجب نقصان و آب­کشی زیاد از آب­های زیرزمینی شود (عبدالهی و سلطانی، 1378). در سال­های اخیر توجه بیشتر به سیاست­های مدیریت منابع آب یعنی مدیریت عرضه مانند ساخت سد،شبکه­ های آبیاری و برداشت بیشتر از آب­های زیر زمینی و مانند آن بوده است.اما متأسفانه بر میزان آب­های سطحی مهار شده افزوده نشده است. آب­های زیر زمینی از منابع طبیعی تجدید شونده محسوب می­ شود که بهره ­برداری معقولانه و متعادل از آن­ها منجر به استفاده پایدار و رعایت نکردن بهره ­برداری متعادل،منجر به نابودی این منابع می­ شود.بنابراین برای بهره ­برداری پایدار از منابع آب­های زیرزمینی باید حجم بهره ­برداری برابر حجم آبی باشد که در اثر نزولات جوی به این منابع اضافه می­ شود (دومینیکو و همکاران،1968؛گایارتی و باربیر،2000 و 2002) .

محدودیت منابع آب و افزایش نیاز به آب که خود ناشی از افزایش جمعیت،توسعه شهرها و سیاست­های جدید مدیریت جوامع بشری است و نیز استفاده بی­رویه و غیر اصولی از این منابع،سبب بروز مشکلات و اختلافات روزافزونی در این خصوص گردیده و در نتیجه مسأله توسعه پایدار و شناخت و کنترل سیاست­های بهره ­برداری و مدیریت منابع آبی بیش از پیش مطرح شده است (کارآموز،2005) .

با افزایش جمعیت نیاز به آب سالم و قابل شرب افزایش می­یابد. از سوی دیگر منابع آب­های سطحی به دلیل آلودگی­ها و تغییرات آب و هوایی در حال کاهش است.در نتیجه نگاه­­ها به سوی منابع آب­های زیرزمینی سوق یافته است که در  مناطق خشک و نیمه خشکی مانند ایران (بنا به آمارهای داده شده در فوق)،منابع حیاتی محسوب می­ شود.در طول دهه آخر قرن بیستم افزایش استحصال آب­های زیر زمینی باعث افزایش بحران آب در مقیاس محلی،منطقه­ای و جهانی شده است.استفاده از آب برای آبیاری مزارع،منابع آب را تحت تنش قرار داده و سرانجام منجر به کاهش منابع آبی در منطقه می­ شود.این رویداد مدیریت بهره ­برداری از منابع آب را روز به روز پر اهمیت­تر می­ کند (پایگاه ملی داده ­های علوم زمین،1387) .

       استان خراسان جنوبی به لحاظ قرار گرفتن در اقلیم خشك و نیمه خشك و مواجهه با كاهش بارندگی در سال­های اخیر، در وضعیت بسیار نامطلوبی قرار گرفته است. در استان خراسان جنوبی به لحاظ وضعیت آن تنها 10 درصد میزان بارندگی قابل برنامه ریزی و استفاده است و 90 درصد میزان بارندگی این استان به لحاظ تبخیر بالای آن بلافاصله از بین می رود. حجم نزولات جوی استان خراسان جنوبی را به طور متوسط می توان 23/12 میلیارد متر مکعب دانست  که از این مقدار حدود 96/10 آن از دسترس خارج و تنها حدود 468 میلیون متر مکعب آب سطحی و 968 میلیون مترمکعب در قالب آبهای زیر زمینی قابل استفاده است. میزان برداشت از آب زیر زمینی استان در حال حاضر 11/1 میلیارد متر مکعب می­باشد و نیز برداشت آب در سطح استان از 3001 حلقه چاه ، 6006 قنات و 2052 چشمه انجام می شود. میزان مصرف آب استان در بخش های شرب 13/59 متر مکعب، کشاورزی 13/59 متر مکعب، صنعت 29/22 متر مکعب و مصارف غیره را 09/22 متر مکعب دانست و بنابراین 91 درصد آب های زیر زمینی استان در بخش کشاورزی، 5/5 درصد در بخش آب شرب و 5/3 درصد آن در بخش های صعنت و خدمات مصرف می شود. طبیعت خشک استان، اضافه برداشت چاه ها، توسعه شهری و صنعتی و چاه های غیر مجاز را می­توان از عوامل بروز بحران آب های زیر زمینی خراسان جنوبی عنوان کرد.

شهرستان قاین دارای تنوع آب و هوایی بسیاری بوده و این تنوع آب و هوایی زمینه کاشت 37 محصول را در این شهرستان فراهم کرده است. محصولات آبی شهرستان شامل سبزی، صیفی­جات ،سیب­زمینی،پیاز،گوجه، هندوانه، خربزه ،چغندر، خیار، لوبیا، پیاز، آفتابگردان ،گندم ­و­ جو است.سطح زیر کشت سبزی و صیفی­جات در این شهرستان 760 هکتار و تولید سالانه آن 6835 تن و نیز سطح زیر کشت گندم و جو آبی منطقه معادل 13 هزار هکتار می­باشد.در سال 1389 میزان تولید گندم از این مقدار سطح زیر کشت 26880 تن و میزان تولید جو10850 تن بوده است.سطح زیر کشت گندم دیم در این شهرستان حدود یک چهارم گندم آبی و جو دیم حدود یک پنجم جو آبی می­باشد که در سال­های اخیر به دلیل کاهش چشمگیر نزولات جوی،در مورد این محصولات دیم تولیدی وجود نداشته است. منابع آبی شهرستان شامل 16 رودخانه (دائمی و فصلی)،832 رشته قنات،381 چشمه،362 چاه عمیق و 300 حلقه چاه نیمه عمیق است.آب و هوای قاین نیمه بیابانی ملایم بوده و این شهر اغلب جزء سرترین شهرهای استان خراسان می­باشد.میانگین دمای سالانه این شهرستان 14.9 درجه سانتی ­گراد می­باشد. متوسط بارندگی این شهر 185 میلی­متر است. مقدار بارندگی در تابستان در این شهر به صفر می­رسد. با توجه به خشک بودن این منطقه،کمی ریزش­های جوی و بنابراین برداشت­های بی­رویه از منابع زیرزمینی مانند قنات،این منطقه به عنوان مطالعه موردی این پژوهش انتخاب شده است.

با توجه به محدودیت آب در منطقه و در نظر گرفتن اهداف متعدد برای منابع آبی از جمله اهداف زیست محیطی،افزایش راندمان آبیاری[1]،کاهش هزینه پمپاژ،افزایش درآمد،حداکثر کردن سود کشاورزان ، کاهش بهره ­برداری از منابع و سفره ­های آب زیرزمینی و در نهایت حداکثر سازی منافع اجتماعی بایستی از روشی استفاده کرد که بتواند ما را به تمام اهداف مدنظر برساند. در واقع به علت اینکه سیاست­های کشاورزی را نمی­توان در محیط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار داد،آثار بالقوه سیاست­ها بایستی قبل،حین یا بعد از اعمال سیاست مورد تحلیل قرار بگیرد.روش مطرح در این پژوهش این امکان سیاست­گذاری و دستیابی به اهداف فوق را برای ما میسر می­ کند. در این مطالعه تلاش شده است تا به بررسی مدیریت بهره ­برداری از منابع آب­های سطحی و زیرزمینی در چارچوب اقتصادی پرداخته شود.

1-2- اهداف پژوهش

1- حداکثر کردن درآمدخالص کشاورزان مورد مطالعه

2-  تخمین ارزش اقتصادی آب

3- مقایسه سطح زیر کشت موجود در منطقه با میزان به دست آمده از الگو

4- نشان دادن نقش افزایش راندمان آبیاری و افزایش قیمت در ایجاد تغییرات احتمالی در سطح زیر کشت

1-3- فرضیات پژوهش

فرضیه 1- ارائه سطح زیرکشت بهینه بر اساس منابع آبی محدود موجود می‌تواند سود کشاورزان را افزایش دهد.

فرضیه 2- سطح زیر کشت بهینه برای محصولات منتخب با توجه به شرایط آب و هوایی منطقه کمتر از سطح زیرکشت فعلی است.

فرضیه 3- اتخاذ سیاست افزایش قیمت آب در الگوی کشت محصولات منتخب در منطقه،تفاوت محسوسی ایجاد نمی­ کند.

فرضیه 4- افزایش راندمان آبیاری سبب افزایش سطح زیر کشت محصولات منتخب می­ شود.

[1] : هر یک درصد افزایش راندمان آب در کشور  به اندازه ذخیره آب ‌دو سد کرج صرفه جویی می شود.