27115

توسعه مدل عامل -مبنا در تحليل عدم قطعيت تصميم گيري در مديريت كمي و كيفي منابع آ ب

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران- محيط‌ زيست

1398

1401/4/28

مطهره سعادت پور - عباس افشار

مهندسي عمران

يك چالش عمده مديريت منابع آب در سيستمهاي پيچيده سازگار انساني -طبيعي، دشواري مدلسازي رفتار انساني تحت عدم قطعيتهاي نامشخص ميباشد. تعامل بين سيستمهاي انسان ي و طبيعي بايد به طور صريح با رويكردي مدلسازي شود كه بتواند تأثير اطلاعات ناقص/ مبهم بر فرآيندهاي تصميمگيري را تعيين كند. هدف اين تحقيق بررسي تصميمهاي انساني ، نحوه شكلگيري و تغيير رفتار كشاورزان و عاملهاي ديگر است كه از جريانهاي سطحي حوضه براي آبياري زمي نها و نيازهاي ديگر خود بهره ميبرند. در اين مطالعه، از يك مدل عامل بنيان (ABM) به همراه يك مدل شبي هساز منابع آب ) WEAP ( براي بررسي اين چالش استفاده گرديد. فرآيندهاي تصميمگيري انساني در مدل عامل بنيان با كمك تئوري رفتار برنام هريزي شده از علوم روا نشناسي و بهره بردن از استنباط بيزين (BI) همراه با مدل Cost-Loss توضيح داده شده است. گنجاندن BI در مدل ABM به فرآيند تفكر روانشناختي يك عامل اجازه ميدهد تا ميان تصميمات و فاكتورهاي پيشين مرتبط كه ميتواند بر تصميمگيري تأثير بگذارد، ارتباط ايجاد گردد. يك پارامتر ريسك در BI براي نشان دادن اعتقاد يك عامل به فاكتور پيشين استفاده ميشود. ادغام مدل CL به رفتار عاملها كه ناشي از تغيير شرايط اجتماعي- اقتصادي است، ميتواند عملكرد مدل را بهتر نمايد . چارچوب پيشنهادي اين تحقيق در حوضه مارون-جراحي مورد آزمون قرار گرفته است و انتقال دادهها ميان مدل شبيهساز منابع آب و مدل عامل بنيان توسط كاربر صورت ميگرد. همچنين چارچوب ABM-BC براي تحليل سناريوهاي مختلف مانند تاثيرات تغيير شرايط اجتماعي-اقتصادي و تغيير ريسك عوامل براي شرايط حدي مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتايج، مدل WEAP و مدل ABM-BC واسنجي شده از دقت بالا و عملكرد قابل قبول هم در بخش طبيعي و هم در بخش مدلسازي رفتارهاي انساني برخوردار ميباشد. چارچوب پيشنهادي ABM-BC ارائه شده با بهرهگيري از فاكتورهاي تاثيرگذار در تصميمگيري عاملها، قابليت شبيهسازي تصميمات كشاورزان در مورد افزايش يا كاهش مساحت اراضي كشاورزي در اين حوضه را دارا ميباشد. همچنين نتايج نشان ميدهد كه در شرايط كنوني، فشار اقتصادي كمي بر كشاورزان اراضي بهبهان، جايزان و شادگان اعمال ميشود. اگر فشار اقتصادي بر دشت بهبهان بسيار زياد گردد، اراضي كشاورزي 4 برابر از شرايط كنوني كاهش خواهد ي افت كه تاثير بسزايي در ذخيره آب در سد مارون ) حدود 3 برابر( خواهد داشت. كشاورزان دشتهاي بهبهان و جايران بعلت موقعيت مكاني، تصميمات مديريتي خود را بر مبناي اطلاعات جديد ميگيرند و كشاورزان اين مناطق ريسكپذير شناخته ميشوند. افزايش 50 درصدي در سطح زير كشت ناشي از ريسك پذير شدن كشاورزان اراضي رامهرمز خواهد بود و متعاقباً ذخاير سد جره كاهش بسيار شديدي )حدود 4 برابر( خواهد داشت. عامل شهري تاثير بسيار كمي بر روي سد مارون دارد اما بر روي سد جره تاثير اين عامل زياد ميباشد . اگر عامل شهري 3برابر شود ما شاهد كاهش 50 درصدي در حجم آب پشت سد خواهيم بود. در سناريو آخر، با تغيير در الگوي كشت نيازهاي آبي عاملان كشاورزي را تغيير داديم و نتايج حاكي از آن است كه كاشت محصولات پرآببر منجر به كاهش 3 برابري آب ذخيره شده سد ميشود.

1401/07/05

Development Of Agent-based Model in Decision Analysis under Uncertainty of Water Quality & Quantity Management

7/19/2023 12:00:00 AM

A major challenge for water resources management in complex human-natural adaptive systems is the difficulty of modeling human behavior under uncertainty. The interaction between human and natural systems must be explicitly modeled with an approach that can determine the impact of incomplete/ambiguous information on decision-making processes. The purpose of this study is to investigate human decisions, how to form and change the behavior of farmers, and other factors that use the surface water of the basin to irrigate their lands and other needs. In this study, we used an operating factor model (ABM) along with a hydrological model (WEAP) to investigate this challenge. Human decision-making processes in the agent-based model are explained with the help of the theory of planned behavior from the psychological sciences and the use of Bayesian inference (BI) along with the Cost-Loss model (ABM-BC). The inclusion of BI in the ABM model allows the process of psychological thinking of an agent to make connections between decisions and previous related factors that can influence decision making. A risk parameter in BI is used to indicate a factor's belief in the previous factor. The integration of the CL model which is related to changes in socio-economic conditions, into the behavior of agents can improve the performance of the model. We use the Marun-Jarahi Basin to illustrate the application of this method. The WEAP model and the calibrated ABM-BC model have high accuracy and acceptable performance in both hydrology and human behavior modeling. The results also show that the proposed ABM-BC framework has the ability to simulate farmers' decisions to increase or decrease the area of agricultural land in this basin by using the factors influencing the decision-making factors. Moreover, the ABM-BC framework was studied to analyze different scenarios such as the effects of changing socio-economic conditions and changing risk perception for extreme conditions . Also, the results show that in the current situation, there is little economic pressure on the farmers of Behbahan, Jayezan and Shadgan irrigation areas. If the economic pressure on farmers of Behbahan becomes very high, the irrigation area will decrease 4 times from the current conditions, which will have a significant impact on the water storage in the Marun Dam (about 3 times). Due to their location, the farmers of Behbahan and Jayezan land make their management decisions based on new information and the farmers of these areas are known as risk takers. A 50% increase in the irrigation area will be due to the risk-taking of the farmers of Ramhormoz lands, and subsequently, the reserves of Jare Dam will decrease very sharply about 4 times. The urban agent has a very small effect on the Marun dam, but the effect of this agent on the Jareh dam is high. If the urban agents is tripled, we will observe a 50% decrease in the volume of water behind the dam. In the last scenario, by changing the cultivation pattern, we changed the water requirements of the agricultural agents, and the results indicate that the planting of water-intensive crops leads to a 3-fold decrease in the water stored in the dam.

حوضه مارون و جراحي , تئوري رفتار برنامه ريزي شده , مدلسازي عامل بنيان , مدلWEAP , مدل طبيعي - انساني

Marun-Jarahi Basin , Theory of Planned Behavior , Agent-Based Model (ABM) , WEAP model , Natural-Human System

Sahar Darvishi

Dr. Motahare Saadatpoor