سیویلیکا را در شبکه های اجتماعی دنبال نمایید.

Using the system dynamics approach for utilization of wastewater in agriculture sustainability (Case study: Varamin plain)

نوع محتوی: طرح پژوهشی
Language: Persian
Document National Code: R-1283669
Publish: 7 October 2021
دسته بندی علمی: مهندسی آب و هیدرولوژی
View: 1,233
Pages: 208
Publish Year: 1393

This Research With 208 Page And PDF Format Ready To Download

  • I'm the author of the paper

Export:

Link to this Research:

Using the system dynamics approach for utilization of wastewater in agriculture sustainability (Case study: Varamin plain) abstract

Agriculture in Varamin plain has been faced with many challenges, due to vicinity to metropolitan
Tehran the capital of Iran (competition for Latian dam reservoir), and competition with Tehran south
network in allocation of Mamlou dam reservoir and treated wastewater of south wastewater treatment
plant. Based on national policy, the treated wastewater should be replaced with Latian dam reservoir
water to supply water demand of agricultural sector. Several factors affect on wastewater management
and success of utilization plans and any change in these factors may have various feedbacks on the
other elements of wastewater use system. Hence, development of a model with capability of simulation
of all factors, aspects and interactions that affect wastewater utilization is very necessary. The main
objective of present study was to model and simulate long-term effects of irrigation with Tehran treated
wastewater on water and soil resources using System Dynamics (SD) modeling approach. The
evaluation of developed SD model (VarSim) showed that the model has capability to simulate key
variables such as crop yield, groundwater levels (RMSE=0.37m and ME=0.45m) and ground water
salinity (RMSE=57 μS/cm and ME=148μS/cm) with high accuracy. The most important scenarios
evaluated consisted of four wastewater allocation scenarios [(i) keeping the excising condition, (ii)
complete allocation of Latian dam reservoir water to Tehran domestic use, allocation of 200 MCM
treated wastewater during growing season to agricultural sector and 40 MCM to artificial aquifer
recharge during non-growing season starting year 1395, (iii) similar to scenario number two w/o
artificial aquifer recharge and (iv) similar to scenario number two plus allocating 50 MCM starting year
1410], four crop pattern scenarios, three deficit irrigation scenarios, six pressurized irrigation systems
scenarios and six water and energy pricing scenarios. Model results showed that the keeping the
current condition would lead to complete degradation of groundwater resources in the study area by
2042. In the meantime, results showed that in the case of exercising of the second scenario of
wastewater allocation, ground water resource degradation can be postponed till 2067. In the case of
exercising of fourth scenario or with second scenario along with a 10% increase in irrigation efficiency
through deficit irrigation or modern irrigation systems development can result in sustainable water
resources use in Varamin plain. In this study, for evaluation of the effectiveness of the wastewater
scenarios, two national indices resulted from groundwater quality degradation and water level decrease
and national net benefit index were defined. The result showed that with increasing wastewater supply
of southern wastewater treatment plant and also using artificial aquifer recharge, compensation costs of
aquifer quality degradation and groundwater level decrease is reduced and national income is
increased. Total compensation costs in wastewater allocation scenarios of number one, two, three and
four are, 18320, 107786, 16512 and 8545 billion Rials, respectively, in the period of 35 years. In
summary, fourth and first scenario had the most income and the lowest income, respectively. Among
the four scenarios of crop pattern, the existing crop pattern had the highest income, the lowest national
cost and highest water productivity. Results also indicated that unplanned development of pressurized
irrigation systems not only didn’t save the water resources, but it resulted in damaging groundwater
resources. While using surface water resources, if cultivated area is not increased, then development of
sprinkler systems leads to increase national income and groundwater level. Otherwise the increase of
cultivated area results in reduction of gross national income. Development of pressurized irrigation
systems leads to improvement of groundwater quality and quantity level with and w/o cultivated area
increment. Thus, the development of pressurized irrigation systems can help to sustainable
development only if cultivated area remains constant and water consumption is reduced.

فهرست مطالب Research

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

Using the system dynamics approach for utilization of wastewater in agriculture sustainability (Case study: Varamin plain) Keywords:

Treated wastewater , National income , System dynamic , Agriculture sustainability and Varamin plain

Using the system dynamics approach for utilization of wastewater in agriculture sustainability (Case study: Varamin plain) authors