توصيفگر ها :
بازار آب زيرزميني , سياست محدودسازي و تجارت , بهينهسازي متمركز , مدلسازي عاملبنيان , روشهاي چانهزني , چارچوب نظريه رفتار برنامهريزيشده , مدل هيدرولوژيكي توزيعي FlowLogo
چكيده فارسي :
سازوكار بازار آب بهعنوان يكي از راهكارهاي مديريت تقاضاي آب، ميتواند نقش مؤثري در كاهش آثار كمبود آب ايفا كند. بهطوريكه در برخي از بازارهاي آب زيرزميني، سياست محدودسازيوتجارت مجوزهاي آب، منجر به منافع اقتصادي و زيستمحيطي در شرايط كمآبي شدهاست. ازاينرو، رساله حاضر براي ارزيابي اثرات پيادهسازي سياست محدودسازيوتجارت مجوزها، به مدلسازي متمركز و غيرمتمركز بازار آب زيرزميني در بخشي از دشت اصفهان-برخوار پرداختهاست.
در چارچوب مدلسازي متمركز، ابتدا مجوزهاي آب زيرزميني براي مزارع فروشنده آب ازطريق يك سياست محدودسازي پايينبهبالا، كاهش يافتهاست. در اين سياست با توسعه مدلهاي چانهزني ايستا و پويا، فرآيند مذاكره ميان مزارع برسر راهبردهاي محدودسازي مجوزها، شبيهسازي شدهاست. سپس با استفاده از يك مدل بهينهسازي متمركز مبتنيبر بازي همكارانه، فروش مجوزهاي محدودشده مزارع به بخش صنعت، شبيهسازي و منافع حاصل از مبادلات آبي بين خريداران و فروشندگان بهصورت عادلانه بازتخصيص شدهاست. درادامه و در چارچوب مدلسازي غيرمتمركز، براي شبيهسازي تعاملهاي پيوسته در سامانه پيچيده بازار آب، از رويكرد مدلسازي عاملبنيان استفاده شدهاست. مدل عاملبنيان پيشنهادي سه زيرمدل اجتماعي، اقتصادي و هيدرولوژيكي را بهصورت پويا بههمديگر متصل نمودهاست. زيرمدل اجتماعي از نظريه رفتار برنامهريزيشده تحت مطالعات ميداني براي طراحي رفتارهاي مبتنيبر ويژگيهاي روانشناختي عاملهاي مبادلهكننده، بهره بردهاست. همچنين زيرمدل اقتصادي در تعامل پيوسته با زيرمدل هيدرولوژيكي FlowLogo، مبادلات آب را تحت يك سازوكار مزايده دوطرفه با قيمت تبعيضآميز، شبيهسازي نمودهاست.
نتايج حاصل از چارچوب متمركز آشكار ساخت كه سياست محدودسازي پايينبهبالا بهدليل لحاظنمودن مطلوبيتهاي مزارع، راهبردهاي محدودسازي قابلپذيرشتري را نسبت به رويكرد بالابهپايين (سياست دستوري) پيشنهاد ميدهد. شبيهسازي فرآيند مبادلات بينبخشي نشان داد كه اگرچه بهدليل محدوديتهاي توليد در بخش صنعت، حجم فروش آب آبياري نسبتاً پايين و حدود 217000 مترمكعب است؛ اما اغلب واحدهاي صنعتي تاحديكه ميخواهند، آب ميخرند. همچنين بخش صنعت با پرداخت انگيزشي معادل با 3242 ميليونتومان به مزارع فروشنده آب، اجراي مبادلات بينبخشي آب را تسهيل ميكند؛ بهطوريكه منافع خالص فعلي براي بخش صنعت و كشاورزي بهترتيب 27 و 55 درصد افزايش يافتهاست. درنهايت، مجموعه نتايج مدلسازي متمركز روشن ساخت كه چارچوب پيشنهادي براي مدلسازي متمركز بازار آب، اين قابليت را دارد كه علاوهبر تسهيل در اجراي راهبردهاي محدودسازي، بهرهوري استفاده از مجوزهاي آب را نيز بهبود دهد.
نتايج چارچوب مدلسازي غيرمتمركز نشان داد كه قيمت و حجم مبادلات آب در سالهاي ابتدايي نوسانهاي نسبتاً شديدي را تجربه ميكنند؛ بااينحال عاملها درطي زمان و با دريافت اطلاعات بيشتر، پيشنهادهاي خود را با شرايط بازار تطبيق ميدهند. درنتيجه نتايج مبادلات بهتدريج در سالهاي انتهايي بهصورت پايدارتري، ظهور يافتهاست. اين نتايج روشن ساخت كه حافظه يك عامل انساني كه دربردارنده تجارب و بازخوردهايش از مراحل قبلي تجارت است، نقش اساسي در شكلگيري پيشنهادهاي آتياش در بازار دارد. همچنين با بهروزرساني مؤلفههاي روانشناختي درطي زمان، تمايل عاملها به مشاركت در بازار و درنتيجه سطح رقابت در بازار (حجم مبادلات و تعداد شركتكنندگان)، افزايش يافتهاست. تحليل اقتصادي-هيدرولوژيكي نيز آشكار ساخت كه سالانه بهطورميانگين علاوهبر افزايش 27 درصدي مجموع منافع خالص شركتكنندگان بازار، افت آب زيرزميني در محدوده فعاليت بازار محلي، بهميزان 64 سانتيمتر كاهش يافتهاست.
چكيده انگليسي :
Water market mechanism as one of the water demand management tools can play an influential role in mitigating the effects of water scarcity. So that, in some groundwater markets, the cap-and-trade policy of water permits has led to economic and environmental benefits under water scarcity conditions. Hence, the present dissertation has dealt with the centralized and decentralized modeling of the groundwater market in a part of the Isfahan-Borkhar plain to evaluate the effects of implementing the cap-and-trade policy of water permits.
In the centralized modeling framework, groundwater permits for water-selling farms have been capped through a bottom-up capping (BUC) policy. With the development of static and dynamic bargaining models in this policy, the process of negotiating among farms over capping permits strategies has been simulated. Then, using a cooperative game-based centralized optimization model, the sale of capped permits of farms to the industry sector has been simulated, and the benefits of water exchanges between buyers and sellers have been fairly reallocated. Furthermore, the decentralized modeling framework has used the agent-based modeling (ABM) approach to simulate continuous interactions in a complex water market system. The proposed ABM framework has dynamically coupled the three social, economic, and hydrological sub-models. The social sub-model has benefited from the theory of planned behavior under field studies to design psychology-based behaviors of trading agents. Moreover, in continuous interaction with the FlowLogo hydrologic sub-model, the economic sub-model has simulated water trading under a discriminatory double-auction mechanism.
The results of the centralized framework revealed that the BUC policy proposes more acceptable capping strategies than the top-down (command-and-control policy) approach because it considers farmsʹ utilities. Simulation of the inter-sectoral water exchanges process showed that although due to production restrictions in the industry sector, the sales volume of irrigation water is relatively low and about 217,000 (m3), however, most industrial units purchase as much water as they want. Moreover, the industry sector facilitates the implementation of inter-sectoral water exchanges by paying an incentive payment of 3,242 (Million Tomans) to water-selling farms where the current net benefits of agriculture and industry sectors have increased by 55% and 27%, respectively. Finally, the set of centralized modeling results clarified that the proposed framework for centralized modeling of the water market can facilitate the implementation of capping strategies and improve the water permits productivity.
The results of the decentralized modeling framework showed that water trading patterns (water transactions price and volume) experienced relatively extreme variations in the first years. However, with the adaptation of the agentsʹ bids to the market conditions, they gradually have emerged in a more stable form in the last years. These results reflected that the memory of a human, which includes his/her experiences and feedback from the previous trading stages, plays a fundamental role in forming his/her next bids within the market. Furthermore, updating the psychological factors has increased the agentsʹ intention of participating in the market, and thus, the market competition level (transactions volume and number of participants) over time. The hydro-economic analysis also revealed that the total net benefits of market participants had been increased by an average of 27% per year, and the regionʹs groundwater drawdown has been reduced by 64 (cm).