The Role of Land Use Management Optimizing on Stockholders’ Incomes Using Linear Programming, Simplex Model (Case Study: Chehel-Gazi Watershed, Sanandaj)

Archive of SID

www.SID.ir است که در برگیرنده انواع محدودیتها و روابط مکانی پیچیده بهینه سازی نشان داد که سطح اراضی آبی و مراتع کاهش می یابد و می باشد و از طرفی تغییر شکل متغیرها، محدودیتها و اهداف به در عوض سطح اراضی باغی افزایش مییابد. نتایج حاصل از تجزیه زبان ریاضی، به راحتی امکان پذیر نیست، لین و همکاران]6[. به و تحلیل حساسیت نیز نشان داد که افزایش حداقل مساحت مراتع دلیل عدم توجه به مسئله قابلیت و تناسب اراضی اکثرا از اراضی به و کاهش در حداکثر سطح اراضی باغ و کشاورزی آبیاری منجر به صورت نامناسب و نامعقول استفاده میشود که این استفاده نابهجا و کاهش سود خواهد شد. در نتیجه پايين بودن بازده متوسط توليد به نسبت كار انجام شده در در حوزه آبخیز چهلگزی به دلیل شیب باالی اراضی و سایر واحد سطح، باعث مهاجرت موقت و دائم عدهزيادي از روستائيان به محدودیتهای موروفوکلیماتیک، اراضی زراعی ًغالبا محدود شهرها شده است. در دهههای اخیر با روشها و مدلهای مختلف به کشت دیم هستند. این در حالی است که اراضی دیم بر روی و متنوعی توانستهاند با در نظر گرفتن اهداف چندگانه و نیز توجه دامنههای با شیب تند و در جهت شیب شخم خوردهاند. این مدیریت به محدودیتهای موجود در امر بهینهسازی کاربری اراضی نتایج غلط اراضی دیم، منجر به روند تدریجی کاهش حاصلخیزی خاک قابل قبولی ارائه دهند و بهينهسازي کاربري اراضي در حوزههاي شده است. از طرفی این حوزه یکی از سرشاخههای سد قشالق آبخيز با استفاده از برنامهريزي خطي و سامانه اطالعات جغرافيايي سنندج میباشد که تخریب اراضی ناشی از زراعت دیم با شیوههای و با توجه به ديدگاه متضاد نيازها و منابع محدود زمين، يکي از ناصحیح مدیریتی، در حوزه آبخیز مورد مطالعه به دلیل شیب باال و روشهاي مديريتي مناسب براي رسيدن به پايداري و نيز تخصيص سایر محدودیتهای موروفوکلیماتیک، اراضی زراعی ًغالبا محدود بهينه اراضي بهمنظور رسيدن به بيشترين سود است، لین و همکاران به کشت دیم هستند. این مدیریت غلط اراضی دیم، منجر به روند ]6[. شعبانی ]13[ تحقیقی به منظور تعیین سطح بهینه کاربریهای تدریجی کاهش حاصلخیزی خاک شده است که به نوبه خود، درآمد اراضی به منظور باال بردن درآمد ساکنین حوزه آبخیز زاخرد در استان زارعین را تحت تأثیر قرار داده است. بنابراین الزم است برنامهای فارس انجام دادند. نتایج نشان داد که در صورت بهینهسازی کاربری تدوین گردد تا با تخصیص بهینه کاربری اراضی، افزایش درآمد اراضی، میزان سوددهی کل حوزه 04/27 درصد افزایش مییابد. روستائیان را در پی داشته باشد. دراین تحقیق با مشخص شدن متکان و همکاران ]8[ به طراحی مدل بهینهسازی کاربری اراضی، نقاط ضعف الگوی موجود بهرهبرداری ازاراضی حوضه چهلگزي، در حوزه آبخیز رودبار جنوب در استان کرمان پرداختند. در این مدل روشهای اصالح الگوهای موجود، ترسیم خواهد شد. ابتدا با بررسی توان اکولوژیک منطقه، برای هر قسمت از آن یک مجموعه کاربری قابل استفاده معرفی و در ادامه با استفاده از الگوریتم مواد و روشها بهینهسازی، یک کاربری بهینه برای هر قسمت از منطقه انتخاب موقعیت جغرافیایی حوزه مورد مطالعه گردید. با بررسی نتایج مشخص شد سطح منفعت اقتصادی منطقه حوزه آبخیز چهلگزي با مساحت 3/272 کیلومترمربع يكي از حدود 40 تا 50 درصد رشد داشته است. سینگ و همکاران]15[ سه زير حوزه اصلي سد قشالق در شمال شهرستان سنندج و در بيشينهسازي توليد و سود را با برنامهريزي بهينه کشت در يک محدوده ˚ 45΄ 46 تا ˚ 57΄ 46 طول شرقی و ˚ 25΄ 35 تا ˚ مطالعه موردي در هندوستان بررسي كردند. نتايج تحقيق نشان داد 28΄ 35 عرض شمالی واقع گردیده است)شکل1(. با توجه به مدل که برنامهريزي کشت در سطح منطقه توليدات را از 60 تا 96 درصد رقومی ارتفاع، در حدود 30 درصد از سطح حوزه در کالس شیب و برگشت خالص را از 23 تا 26 درصد افزايش داده است. 30-20 درصد و حدود 26 درصد نیز در طبقه 45-30 درصد قرار نیک کامی و همکاران ]9[ در حوزه آبخیز خارستان استان فارس گرفته است. مطالعات پایه حوزه نیز نشان میدهد که در حدود 94 از مدل برنامهریزی خطی استفاده کردند. در این تحقیق از سه گزینه درصد از حوزه که ًعمدتا شامل قسمتهای شمالی، شمال غربی و شامل: 1- وضعیت کنونی کاربریها و بدون اعمال مدیریت اراضی؛ شمال شرقی میشود، کوهستانی است، زرکشت پایدار]4[. خالصه 2- وضعیت کنونی کاربریها و اعمال SIDمدیریت اراضی؛ of -3 وضعیت وضعيت فيزيوگرافي حوزه در Archiveجدول)1( نشان داده شده است. استاندارد کاربریها و مطابق با اصول و معیارهای علمی استفاده شد. نتايج نشان داد كه با اعمال مدیریت اراضی وضعیت کنونی روش تحقیق کاربریها درآمد خالص 206% افزایش خواهد يافت؛ در حالی که بهمنظور رسيدن به روشي جهت ترسيم الگوي بهينه استفاده از در وضعیت استاندارد، درآمد خالص 208% افزایش مييابد. تجزیه و اراضي براي افزايش درآمد كاربران با استفاده از مدل برنامهريزي تحلیل حساسیت مدل نیز نشان داد که تغییر در سطح اراضی باغی و چند منظوره در راستای افزایش درآمد آبخیزنشینان سه گزینه به مراتع بیشترین تأثیر را بر درآمد خالص دارد. شرح زیر مورد بررسی قرار گرفت. به طوری كه در هرگزینه درآمد اوجی و همکاران ]10[ برای تخصیص بهینه کاربری اراضی با خالص هریک از كاربریها محاسبه و به عنوان ضریب در توابع هدف به دست آوردن حداکثر سود در حوزه جاجرود، از مدل برنامه هدف استفاده شده. سپس تغییرات میزان درآمد خالص كل حوزه ریزی خطی چند هدفه به روش سیمپلکس استفاده کردند. نتایج آبخیز پس از بهینهسازی و به تفکیک هریک از سناریوها مورد

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 44 سال یازدهم- شماره 36- بهار 1396

www.SID.ir جدول1- خصوصیات فیزیوگرافی حوزه آبخیز چهلگزی Table 1.Physiographic features of Chehel-Gazi watershed

پارامتر مقدار Value parameters

مساحت )کیلومترمربع( 272.3 Area(km2)

محیط )کیلومتر( 83.8 Perimeter(km)

طول رودخانه اصلی )کیلومتر( 24.4 The length of the main river (km)

ارتفاع بیشینه )متر( 2790 شکل1- موقعیت محل مورد مطالعه Maximum height m ( ) Fig 1. Location map of the study area ارتفاع کمینه )متر( 1555 Minimum height(m)

ارتفاع متوسط)متر( 1982 The average height(m)

شیب متوسط حوزه)درصد( 24.5 Average slope(percent)

شیب متوسط رودخانه )درصد( 2.4 Average slope of river(percent)

به انواع کاربریها از طریق مصاحبه با آبخیزنشینان و همچنین بر اساس بانكهاي اطالعاتي دفتر آمار و فناوري اطالعات وزارت جهاد کشاورزی، میانگین عملکرد محصوالت مختلف و قیمت محصول و میزان درآمد ناخالص محصوالت زراعی آبی، دیم، باغی و مرتعی موجود در منطقه در سال جمعآوری دادهها)سال آبی -92 1391( محاسبه گردید. میزان هزینهها نیز با در نظر گرفتن ارزش شکل 2- پراکنش کاربری اراضی حوزه آبخیز چهلگزی زمین، هزینههای آمادهسازی زمین، کاشت، داشت و برداشت، در هر Figof 2. land use distributionSID of Chehel-Gazi watershed کاربری و برای هر محصول Archiveمحاسبه شد و ًنهایتا با توجه به سطح اختصاص یافته به هر محصول میزان کل هزینهها بدست آمد. پس از آن میزان درآمد خالص، از تفاضل درآمد ناخالص و هزینهها به بررسی قرار گرفته است. سناریوهای مورد استفاده در ادامه تشریح دست آمد. محاسبات اقتصادی با برآورد میزان علوفه تولیدی وتعیین شده است. وضعیت در هر یک از تیپهای مرتعی انجام گرفت. از آنجایی كه گزینه وضعیت فعلی کاربريها اراضی مرتعی تحت مالکیت دولت قرار دارند، هزینهای برای این بر مبنای دادههای حاصل از سنجنده موضوعی1 ماهواره لندست اراضی در نظر گرفته نشده و تنها جنبه تولید علوفه مدنظر بوده و 5 مربوط به سال 2010 و بازدید میدانی نقشه کاربری اراضی در از سایر جنبههای دیگر صرف نظر شده است. شکل)2( وضعیت مقياس 1:25000 تهیه شد. با جمعآوری دادهها و اطالعات مربوط فعلی کاربری اراضی حوزه را نشان میدهد. گزینه وضعیت فعلی کاربريها با اعمال مدیریت اراضی پس از اعمال مدیریت اراضی در 1.TM

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 45 سال یازدهم- شماره 36- بهار 1396

www.SID.ir نقشه کاربری اراضی فعلی، از جمله استفاده از شخم عمود بر جهت شیب به جای شخم در جهت شیب، كشت متراكم به جای كشت سنتی، كشت بر روی خطوط تراز به جای كشت معمولی و مدیریت صحیح چرا در اراضی مرتعی، درآمد خالص مربوط به هر كاربری در وضعیت جدید تعیین شد و در توابع هدف مورد استفاده قرار گرفت. به منظور محاسبه درآمد در شرایط اعمال مدیریت اراضی، میزان تولید در هکتار برای هر یک از محصوالت کشت دیم، آبی، باغ و مرتع تعیین شد. سپس مطابق باگزینه وضعیت موجودکاربری اراضی، درآمد ناخالص و خالص محاسبه گردید. الزم به ذکر است در حوزه آبخیز چهل گزی در حدود 35 درصد از اراضی دیم بصورت آیش است که در برنامههای مدیریت اراضی می تواند تحت کشت یونجه دیمی یکساله باشد. با توجه به برنامههای حفاظت آب و خاک بخش آبخیزداری، هزینه تهیه و تخصیص بذر یونجه در نظر گرفته نشده شکل3- نمودار محاسبات در روش سیمپلکس]3[ است و تنها هزینه شخم لحاظ شد. به دلیل چرای مستقیم دام از Fig 3.Charts of the simplex method یونجه یکساله، از هزینه برداشت نیز صرف نظر شده است. بنابراین اضافهکردن کشت یونجه دیمی یکساله در تناوب زراعی به همراه استفاده از شخم عمود بر جهت شیب به جای شخم در جهت شیب، یادآوری است که 35 درصد آیش کاربری دیم به کشت یونجه دیمی كشت متراكم به جای كشت سنتی، كشت بر روی خطوط تراز به اختصاص داده شده است. با توجه به اینکه طرحهای حفاظت آب و جای كشت معمولی و برنامههای اصالح و توسعه مراتع در این خاک بخش آبخیزداری، کشت بادام توأم با بانکت است، هزینه تهیه گزینه برای افزایش درآمد اعمال شد. و تخصیص بذر بادام همانند یونجه دیمی در نظر گرفته نشده است. گزینه وضعیت استاندارد اراضی همچنین همانند گزینههای قبلی، تنها جنبه تولید علوفه یونجه دیمی با توجه به اینکه در حوزه آبخیز مورد نظر از اراضی بدلیل مدنظر قرار گرفته است. بر اساس میزان تولید در هکتار برای هر یک وجود محدودیتها)شیب، عمق خاک، شرایط دسترسی به آب، از محصوالت در شرایط اعمال مدیریت اراضی، درآمد ناخالص و شرایط زهکشی و غیره( به صورت استاندارد استفاده نمیشود، خالص محاسبه شد. 35 درصد آیش کاربری دیم به کشت یونجه مطالعات مربوط به تناسب اراضی انجام و اولویت استفاده از اراضی دیمی اختصاص داده شده است. با توجه به اینکه طرحهای حفاظت در شرایط آتی مشخص گردید. به منظور تعیین نقشه در حالت آب و خاک بخش آبخیزداری، کشت بادام توأم با بانکت است، هزینه استاندارد، از استانداردهای ارائه شده توسط ماهلر]7[ و برنگل]1[ تهیه و تخصیص بذر بادام مانند یونجه دیمی در نظر گرفته نشده در مورد انجام هرگونه فعالیت كشت و كار بر اساس شیب زمین، است. همچنین مانند گزینههای قبلی، تنها جنبه تولید علوفه یونجه عمق خاک و منبع تأمین آب استفاده شد. در این مرحله با توجه به دیمی مدنظر قرار گرفته است. فرمول بندي مسأله در هر یک از گزینهها شرایط خاک و شیب مربوط به هر كاربری در واقع شرایط الزم برای 1 وجود یا عدم وجود هر كاربری مشخص شده و تنها وجود یا عدم »روش سیمپلکس « یک رویکرد و روشی کلی برای حل مسائل وجود آب است كه تناسب نهایی هر كاربری را مشخص مینماید. برنامهریزی خطی است. در این روش، ابتدا مدل وارد یک جدول لذا جهت تصمیمگیری برای واحدهایی كه دارای شرایط استاندارد و شده و سپس یک سری مراحل ریاضی ابتدایی بر روی جدول اجرا الزم برای كاربری خاصی هستند، قابلیت SID دسترسی به آب راof مدنظر میگردد. مراحل روش Archiveسیمپلکس به نحو اثربخشی بیانگر فرآیند قرار داده و در مورد آن تصمیم گیری شده است)جدول3(. به عنوان روش ماتریسی میباشد که حرکت از یک گوشه به گوشهای با تابع مثال واحدی كه شرایط الزم از جهت عمق خاک و شیب رابرای هدف بهتر)حداقل نه بدتر( حرکت میکند، چم حیدر]4[. درشکل)3( كشت آبی داراست اما قابلیت دسترسی به آب برای آن وجود ندارد، نمودار کلی مراحل اجرای روش سیمپلکس نشان داده شده است. واحد مناسبی برای كشت آبی نیست و كاربری دیگری باید برای از آنجا كه توابع هدف در این مطالعه از نوع خطی است، آن تعریف شود. بنابراین با همپوشانی الیههای شیب، عمق خاک برنامهریزی خطی چند هدفی به منظور حل مسأله انتخاب شده m n و منابع آب، نقشه کاربری اراضی در شرایط استاندارد تهیه شد و است. مسأله عمومی بهینه سازی چند هدفه با متغیر تصمیم، p سپس میزان درآمد در هر کاربری محاسبه گردید. در این بخش، بر محدودیت و هدف در روابط ارائه و مدل بهینهسازی با بکارگیری اساس میزان تولید در هکتار برای هر یک از محصوالت در شرایط اعمال مدیریت اراضی، درآمد ناخالص و خالص محاسبه شد. الزم به 1- Simplex

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 46 سال یازدهم- شماره 36- بهار 1396

www.SID.ir نرم افزار لینگو111 اجرا و محاسبات الزم بعمل آمد. شکل عمومی حوزه آبخیز چهلگزی در خصوص منابع مختلف و ضرایب توابع مسأله، جهت تابع بیشینهسازی درآمد در حوزه آبخیز چهلگزی به هدف برای هر یک از گزینهها انجام شد. صورت رابطه ساده شده)1( نوشته میشود: n )1( نتایج Max(Z1) = ∑[(Ai1 − Ai2 − Ai3 )X i ] i=1 تمایل بهرهبرداران به افزایش سطح اراضی دیم با توجه به بارش ًنسبتا خوب محل مورد مطالعه، موجب تبدیل اراضی مرتعی به در این رابطه، Z1 درآمد خالص ساالنه كل حوزه آبخیز بر حسب دیمزار شده است. اما بعد از گذشت چند سال، قابلیت اراضی برای میلیون ریال در سال، Ai1درآمد ناخالص ساالنه واحد سطح مربوط تولید محصول دیم به دلیل کاهش حاصلخیزی خاک کم می شود. به هر کاربری اراضی بر حسب میلیون ریال در هکتار، Ai2 هزینه سطح اراضی زیر كشت دیم در منطقه در شرایط موجود2774 هکتار تولید واحد سطح هر کاربری اراضی بر حسب میلیون ریال در است که با توجه به نقشه بهینهسازی کاربری فعلی در شکل)3( به هکتار، Ai3 خسارت فرسایش خاک در واحد سطح هر کاربری 796 هکتار کاهش یافته است. کاهش سطح کشت دیم در صورتی اراضی بر حسب میلیون ریال در هکتار و Xi مساحت مربوط به هر تحقق می یابد که توسعه اراضی ترکیبی)باغ و بادامکاری( در بخشی کاربری بر حسب هکتار میباشد. از اراضی رها شده بر اساس مرمت و احیاء منابع آب زیرسطحی و به منظور حل تابع بیشینهسازی درآمد در مدل بكارگرفته شده، زیرزمینی حوزه انجام پذیر باشد. همچنین به دلیل اینکه نمیتوان با فرمول بندي مسئله بهينه سازي كاربري اراضي حوضه در گزينه به طور یقین اطمینان نمود که زارعین عملیات خاکورزی صحیح اعمال مديريت اراضي، محدودي تهايي به شرح زير مد نظر قرار و اصولی را انجام دهند، بنابراین سطح این کاربری بیشتر از این گرفت: محدوديت اول: سطح اراضی زیر كشت آبی حوضه در مقدار پیشنهاد نشده است. با تهیه جدول سیمپلکس و به کمک شرایط فعلی 449 هکتار است که بدلیل دسترسی به منابع آبی از مدل برنامهریزی خطی در نرم افزار لینگو، سطح بهینه کاربریهای ارزش باالیی برخوردار هستند. اما با توجه به نقشه پتانسیل اراضی، اراضی حوزه آبخیز چهلگزی كه میتواند میزان درآمد را حداکثر سطح بهینه این کاربری به 71 هکتار کاهش یافته که نبایستی از این نماید، تعیین شد. در ادامه مبحث با توجه به محدودیت و بمنظور مقدار بیشتر باشد. محدوديت دوم: سطح اراضی باغی در شرایط جلوگیری از طوالنیشدن مقاله از ذکر روابط تعریف شده مدل و فعلی 293 هکتار است، اما با توجه به نقشه پتانسیل اراضی، سطح جداول مربوطه خودداری و مهمترین بخش نتایج ارائه میشود. بهینه این کاربری تا 568 هکتار قابل افزایش بود. محدوديت سوم: بر اساس نتایج، بعد از بهینهسازی اراضی موجود، سطح اراضی با توجه به محدودیتهای اعمال شده در نقشه پتانسیل اراضی در آبی با 71 درصد کاهش، از 449 هکتار به 71 هکتار رسید. مساحت مورد شیب، عمق خاک و دسترسی به منابع آبی، مجموع اراضی آبی اراضی باغی با 9/93 درصد افزایش از 293 به 568 هکتار رسید. و باغی نبايد از 639 هکتار بیشتر باشد. محدوديت چهارم: سطح سطح اراضی دیم با 3/71 درصد کاهش، از 2774 هکتار به 796 اراضی زیر كشت دیم در منطقه در شرایط فعلی 2774 هکتار است هکتار رسید. مساحت اراضی مرتعی با 8/8 درصد افزایش، از که با توجه به نقشه پتانسیل اراضی و با توجه به میانگین بارش 23581 هکتار به 25662 هکتار رسید. این نتایج نشان میدهد که 446 میلیمتر در سال، این مقدار به 796 هکتار کاهش یافته است. بیشترین درصد تغییرات مربوط به افزایش کاربری باغ است و در محدوديت پنجم: در ارتباط با سطح اراضی مرتعی كه در شرایط جدول راهنمای اراضی، دامنه های با شیب باال که فاقد محدودیت فعلی 23581 هکتار است، بر اساس ماده 56 قانون ملی شدن مراتع، و یا محدودیت متوسط خاک و دسترسی به آب هستند، به کاربری این اراضی ملی بوده و نمی توان هیچ گونه تغییری در کاهش آن باغ اختصاص داده شدهاند. این مسئله موجب آن شده تا درآمد داشت. محدوديت ششم: حداكثر سطح اراضی منطقه كه می تواند افزایش و فرسایش کاهش یابد. سطح بهینه كاربریهای اراضی در به چهار کاربری آبی، باغ، دیم و مرتع اختصاص یابد برابر مجموع of SID جدول)2( برای کاربری اراضی Archiveفعلی قبل و بعد از بهینهسازی ارائه مساحت فعلی این چهار کاربری یعنی 27097 هکتار است. شده است. شکل)4( نقشه وضعیت استاندارد و مدیریت کاربریهای فعلی حوزه را نشان میدهد. تحلیل حساسیت توابع هدف در حالت استاندارد اراضی، سه کاربری ترکیبی شامل دیم- باغ، به منظور تجزیه و تحلیل حساسیت و بررسی اثر تغییرات ضرایب مرتع- باغ و مرتع- بادامکاری اضافه شد. در این گزینه با توجه به بر جواب بهینه مسأله بیشینهسازی سود، نسبت 10 تا 50 درصدي محدودیت منابع، میزان تخصیص کاربریها در سطح مشترک دیم- از منابع و ضرایب کاسته و افزوده شد. سپس دامنه مجاز تغییرات باغ بصورت 4 به 1 )80 درصد دیم و 20 درصد باغ(، مرتع- باغ پارامتر به شرط تأمین شرایط بهینه و عملیبودن راه حل تعیین شد بصورت 9 به 1)90 درصد مرتع و 10 درصد باغ(، مرتع- بادامکاری و حساسیت ضرائب تحلیل شد. تحلیل حساسیت مدل بهینه برای بصورت 9 به 1 )90 درصد مرتع و 10 درصد بادامکاری( لحاظ گردید. جدول)3( راهنمای تهیه شده نقشه تناسب اراضی برای 1- Lingo 11

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 47 سال یازدهم- شماره 36- بهار 1396

www.SID.ir شکل4- کاربری فعلی حوزه در وضعیت مدیریت اراضی Fig 4.Current land use under land management condition شکل5- کاربری حوزه در وضعیت استاندارد Fig 5. Current land use under standard condition

جدول2- مساحت کاربریهای اراضی فعلی قبل و بعد از بهینهسازی Table 2.Current land use area before and after optimization

کاربری آبی باغ دیم مرتع Rangeland Farming Dry Orchard Farming Irrigated land use )ha( )ha( )ha( )ha( قبل از بهینهسازی 449 293 2774 23581 Before Optimization

بعد از بهینهسازی 71 568 796 25662 After Optimization

تغییرات 84.2- 93.9+ 71.3- 8.8+ Difference (Percent)

حوزه آبخیز چهلگزی را نشان میدهد. of SID همچنین افزایش سطح اراضیArchive باغی نیز ناشی از کاهش سطح متوسط درآمد ناخالص، هزینهها و درآمد خالص كاربریها در اراضی آبی و دیم)به شرط توسعه و احیاء منابع آب( است. در وضعیت استاندارد برای هر کاربری همانند گزینه اعمال مدیریت کاربری آبی موجود با مساحت 449 هکتار، محصوالتی نظیر گندم، اراضی می باشد؛ ولی برای کاربریهای ترکیبی )دیم- باغ، مرتع- باغ جو، یونجه، شبدر و نخود کشت می شوند که متوسط درآمد خالص و مرتع- بادامکاری( طبق تعیین محدودیت منابع آبی، برآورد هزینه در هکتار این کاربری برابر 7011 هزار ریال است. کاربری باغ در و درآمد به تفکیک درصد سطح هر کاربری محاسبه شده است و شرایط موجود نیز مساحتی در حدود 293 هکتار دارد که درآمد ًنهایتا میانگین وزنی مقادیر برای کاربری ترکیبی تعیین شده است. با خالص آن برابر 45000 هزار ریال در هکتار است. در کاربری دیم توجه به نتایج، کمترین درصد تغییرات مربوط به کاربری مرتع است. برای شرایط موجود با مساحت 2774، عمده محصوالت قابل کشت ولی سطح تغییرات آن در حدود 2081 هکتار است که این مساحت شامل گندم، نخود، جو در تناوب با آیش است که متوسط درآمد ًعمدتا از کاربری دیم گرفته شده، زیرا درآمد کاربری دیم کمتر از خالص در هکتار این کاربری برابر 1370 هزار ریال و بیشترین سایر کاربریهاست. سطح حوزه آبخیز چهلگزی نیز به کاربری مرتع اختصاص دارد که

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 48 سال یازدهم- شماره 36- بهار 1396

www.SID.ir جدول3- راهنمای تهیه نقشه تناسب اراضی برای حوزه Table 3.Guidelines for land suitability map Soil Depth شيب )درصد( عمق خاک- Slope وضعیت آب Water Condition کم متوسط زیاد High (>80 cm) Medium (30-80 cm) Low (0-30 cm) (percent)

بدون محدودیت آبی Irrigated Farming * * No Constraint

5-0 محدودیت متوسط * * * Moderate Constraint

فاقد آب آبیاری دیم Dry Farming * * Without irrigation water

بدون محدودیت آبی آبی Irrigated Farming Irrigated Farming * No Constraint

8-5 محدودیت متوسط مرتع- باغ دیم- باغ دیم- باغ Dry- Orchard Dry- Orchard Rangeland- Orchard Moderate Constraint

فاقد آب آبیاری مرتع دیم دیم Dry Farming Dry Farming Rangeland Without irrigation water

بدون محدودیت * باغ باغ Orchard Orchard No Constraint

12-8 محدودیت متوسط مرتع- باغ دیم- باغ دیم- باغ Dry- Orchard Dry- Orchard Rangeland- Orchard Moderate Constraint

فاقد آب آبیاری مرتع دیم دیم Dry Farming Dry Farming Rangeland Without irrigation water

بدون محدودیت مرتع- باغ باغ باغ Orchard Orchard Rangeland- Orchard No Constraint

25-12 محدودیت متوسط مرتع مرتع- باغ مرتع- باغ Rangeland- Orchard Rangeland- Orchard Rangeland Moderate Constraint

فاقد آب آبیاری مرتع مرتع- بادامکاری مرتع- بادامکاری Rangeland Almond ArchiveRangeland Almond Rangeland of SIDWithout irrigation water

بدون محدودیت * * * No Constraint

<25 محدودیت متوسط مرتع- باغ مرتع- باغ * Rangeland- Orchard Rangeland- Orchard Moderate Constraint فاقد آب آبیاری مرتع مرتع- بادامکاری مرتع- بادامکاری Rangeland Almond Rangeland Almond Rangeland Without irrigation water

* فاقد اراضی متناسب- Lack of suitable land

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 49 سال یازدهم- شماره 36- بهار 1396

www.SID.ir جدول 4- مقادیر هزینه و درآمد در شرایط موجود کاربری اراضی Table 4.The amount of Costs and Income under current condition of land use

هزینه درآمد خالص کل درآمد خالص کاربری سطح زير كشت )هکتار( Allocated Area(ha) Use Land )هزار ریال در هکتار( )هزار ریال در هکتار( )هزار ريال( Total Income(tIR) Net Income (tIRha-1) Cost(tIRha-1)

آبی 3147939 7011 14823 449 Irrigated Farming

باغ 293 45000 45000 13185000 Orchard

دیم 2774 2284 1370 3800380 Farming Dry

مرتع 23581 0 725 17092490 Rangeland

جمع 27097 - - 37225809 Total

چهار تیپ مرتعی را شامل می شود و با توجه به تولید علوفه، درآمد 90212 می باشد که افزایشی در حدود 65/143 درصدی نسبت خالص این کاربری نیز 725 هزار ریال در هکتار است)جدول4(. به وضعیت موجودکاربری اراضی را نشان می دهد. با توجه به پس با لحاظ قراردادن سطح کاربریهای اراضی بدست آمده و نتایج، افزایش عملکرد در شرایط اعمال مدیریت اراضی10 درصد اعمال محدودیتهای تعریف شده در نرم افزار مطابق جدول)3(، و افزایش هزینهها 5درصد تعیین شد. خالصه نتایج در جدول)7( مقادیر درآمد در وضعیت بهینهسازی با اعمال مدیریت و وضعیت آمده است. استاندارد محاسبه شده و نتایج در جداول)5و (6 مالحظه شود. در نتایج حاصل از تحلیل حساسیت مدل بهینهسازی نشان داد كه گزینه اعمال مدیریت اراضی کاربری فعلی و گزینه استاندارد اراضی، تغيير در سطح اراضي باغي بيشترين تاثير مثبت را بر درآمد در در کاربری آبی با اعمال اصول صحیح کشت و زرع، درآمد خالص گزینه فعلی و گزینه اعمال مدیریت دارد، زيرا بر اساس نتایج، به 8454 هزار ریال در هکتار، درکاربری باغ به 51750 هزار ریال در درآمد خالص در کاربری باغ در شرايط فعلي 45000 هزار ریال هکتار و در کاربری دیم به 2672 هزار ریال در هکتار رسیده است. در هکتار و در شرايط اعمال مديريت اراضي 51750 هزار ریال در این حال درآمد خالص کاربری مرتع درگزینه فعلی برابر 724 در هکتار است كه در مقايسه با ساير كاربريها تفاوت قابل هزار ریال در هکتار و گرینه اعمال مدیریت اراضی برابر 800 هزار مالحظهاي دارد)جداول 4و5( و پس از آن مساحت اراضی مرتعی ریال در هکتار و در گزینه استاندارد به دلیل ترکیب بادامکاری در حساسیت بیشتری دارند. این در حالی است که در گزینه استاندارد مرتع، درآمد خالص به 2265 هزار ریال در SIDهکتار افزایش یافتهof است. اراضی، تغییر در سطح اراضی Archiveمرتعی حساسیت بیشتری بر روی در گزینه وضعیت استاندارد، متوسط درآمد ناخالص، هزینهها درآمد ایجاد می کند و کاربری باغ پس از آن قرار دارد. دلیل این و درآمد خالص كاربریها برای هر کاربری همانندگزینه اعمال امر هم افزایش درآمد اراضی مرتعی در این گزینه نسبت به دو مدیریت در این گزینه میزان اراضی آب، باغ و دیم به ترتیب 71، گزینه قبل است؛ زيرا در این گزینه با پیشنهاد کاربری ترکیبی 568 و 796 هکتار تعیین شده و سطح مراتع از 23581 هکتار به مرتع- بادامکاری، میزان درآمد در واحد هکتار نسبت به گزینههای 25662 هکتار افزایش یافته است. دیگر در حدود سه برابر افزایش یافته است. از طرفی با توجه به در شرایط موجودکاربری اراضی حوزه آبخیز چهلگزی، کل اینکه در این گزینه سطح اراضی مرتعی از 87 به 95 درصد از سطح درآمد خالص از تمامی کاربریها، برابر 37025 میلیون ریال است حوزه افزایش پیدا کرده است، بنابراین کل درآمد خالص حوزه نیز که در وضعیت اعمال مدیریت اراضی، میزان درآمد به 45729 از تغییرات این کاربری تأثیر میپذیرد. نمودار تحلیل حساسیت در میلیون ریال خواهد رسید که افزایشی در حدود 50/22 درصد وضعیتهای فعلی، اعمال مدیریت و استاندارد در شکلهای)5 تا خواهد داشت. همچنین در وضعیت استاندارد، افزایش درآمد برابر 7( نشان داده شده است.

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 50 سال یازدهم- شماره 36- بهار 1396

www.SID.ir جدول 5- مقادیر هزینه و درآمد در شرایط اعمال مدیریت کاربری اراضی Table 5.The amount of Costs and Income under land management condition of land use کاربری سطح زير كشت )هکتار( هزینه درآمد خالص کل درآمد خالص Allocated Area(ha) Use Land )هزار ریال در هکتار( )هزار ریال در هکتار( )هزار ريال( Total Income(tIR) Net Income (tIRha-1) Cost(tIRha-1)

آبی 3795846 8454 15564 449 Irrigated Farming باغ 15162750 51750 47250 293 Orchard

دیم 2774 2927 2672 7412128 Farming Dry مرتع 23581 0 800 18806614 Rangeland جمع 45177338 - - 27097 Total

جدول 6- درآمد خالص کل در شرایط استاندارد کاربری اراضی Table 6.Total net Income at standard conditions of land use کاربری سطح زير كشت )هکتار( هزینه درآمد خالص کل درآمد خالص Allocated Area(ha) Use Land )هزار ریال در هکتار( )هزار ریال در هکتار( )هزار ريال( Total Income(tIR) Net Income (tIRha-1) Cost(tIRha-1)

آبی 600234 8454 15564 71 Irrigated Farming

باغ 568 47250 51750 29394000 Orchard

دیم 796 2797 2672 2126912 Farming Dry

مرتع 25662 0 2265 58124430 Rangeland

جمع 27097 - - 90245576 Archive of SID Total جدول7- تغییرات درآمد خالص ساالنه بعد از بهینهسازی كاربری اراضی Table 7.The amount of annual net Income changes after land use optimization

وضعیت وضعیت اعمال وضعیت موجود مدیریت اراضی استاندارد Condition Standard After land use management condition Current

مقدار )میلیون ریال( مقدار )میلیون ریال( درصد مقدار )میلیون ریال( درصد Percent Amoun (mtIR) Percent Amoun (mtIR) Amoun (mtIR)

143.65 9024 22.5 45177 37225

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 51 سال یازدهم- شماره 36- بهار 1396

www.SID.ir شکل 5- تحلیل حساسیت نسبت به درآمد در وضعیت فعلی Fig 5. Income sensitivity analysis Due to current status شکل 6- تحلیل حساسیت نسبت به درآمد در وضعیت اعمال مدیریت Fig 6. Income sensitivity analysis Due to land management status

شکل 7- تحلیل حساسیت نسبت به درآمد در وضعیت استاندارد Fig 6. Income sensitivity analysis Due to standard status

بحث و نتیجهگیری مهمترین دلیل افزایش درآمد، افزایش سطح اراضی باغی و در این تحقیق با استفاده از مدل برنامهریزی خطی، بهینهسازی اعمال کاربریهای ترکیبی مشابه باغ همانند مرتع- بادامکاری کاربری اراضی به منظور تعیین ترکیب الگوی کشت بهینه انجام شد. است. در تحقیقات شعبانی]13[، نیککامی و همکاران]9[، اوجی هدف از انجام این تحقیق، افزایش درآمد تعریف شد. طبق نتایج، و همکاران]10[نیز در تحقیقات خود به تأثیر افزایش سطح اراضی بیشترین درآمد از کاربری باغ حاصل گردید. با توجه به نتایج، مدل باغی در بهینهسازی کاربری اراضی به منظور افزایش درآمد اشاره بهینه اقدام به افزایش سطح اراضی باغی و مرتعی و کاهش سطح داشتهاند. در گزینه اعمال مدیریت اراضی کاربری فعلی و گزینه اراضی دیم و آبی نمود تا بر این اساس، بیشینهسازی درآمد انجام استاندارد اراضی، در کاربری آبی با اعمال اصول صحیح کشت و گیرد. نتایج نشان داد که بیشترین درصد SIDتغییرات مربوط به of افزایش زرع، درآمد خالص در هکتار Archiveافزایش یافته است که با تحقیقات کاربری باغ است؛ چرا که در جدول راهنمای اراضی، دامنههای چمحیدر]3[ و شعبانی ]13[ مطابقت دارد. با شیب باال که فاقد محدودیت و یا محدودیت متوسط خاک و همچنین نتایج تحقیق نشان داد که تغییر در ترکیب کاربری اراضی دسترسی به آب هستند، به کاربری باغ اختصاص داده شدهاند. این و بهینهسازی آن در حوزه آبخیز چهلگزی، بدون اعمال برنامههای مسئله موجب آن شده تا درآمد افزایش یابد. با توجه به نتایج، کمترین مدیریتی و استفاده بر اساس استعداد و پتانسیل)استاندارد سازی( درصد تغییرات مربوط به کاربری مرتع است ولی سطح تغییرات آن نمی تواند منجر به افزایش درآمد شود. البته این افزایش درآمد نیز در حدود 2081 هکتار است که این مساحت ًعمدتا از کاربری دیم به دلیل عدم توجه به بحث مدیریت خاک نمیتواند پایدار باشد. گرفته شده است. درآمد کاربری دیم نیز کمتر از سایر کاربریهاست. چرا که با اعمال فشار در کاربریهایی که تحت مدیریت و اصول همچنین افزایش سطح اراضی باغی نیز ناشی از کاهش سطح اراضی صحیح کشت و زرع نیستند، منابع آب و خاک به عنوان منابع پایه آبی و دیم)به شرط توسعه و احیاء منابع آب( است. و بستر حوزه آبخیز رو به تخریب و انحطاط خواهند رفت. بنابراین

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 52 سال یازدهم- شماره 36- بهار 1396

www.SID.ir 6- Lin, L.Y. Wei, T.D. Feng, L.D. and Song, K.X. 2013. به منظور تحقق هدف)افزایش درآمد( بایستی بهینهسازی کاربری A land use spatial allocation model based on ant colony اراضی همراه با برنامههای مدیریتی و استفاده صحیح بر اساس optimization. Proceedings of the 12th International پتانسیل و استعداد باشد. انجام این تحقیق، ضمن تاییدکارایی مدل Conference on GeoComputation LIESMARS Wuhan برنامهریزی خطی، به خوبی توانست بخشی از برنامههای پایش University, Wuhan, China, 9p. اراضی و آمایش آن و در نهایت الگوی صحیح استفاده از اراضی 7- Mahler, P. J. 1979. Manual of land classification را در حوزه آبخیز چهلگزی نشان دهد. با انجام تحلیل حساسیت for irrigation (third revised edition). Soil Instituted of به منظور تغییر ترکیب کاربریها در دامنه مجاز و اثر آن بر درآمد، Iran, Publication No. 205, 103 P. تغییر در بیشترین سطح اراضی باغی گزینه فعلی و گزینه اعمال 8- Mtkan, A.R. Shakiba, A.R. Mirbagheri, B. مدیریت، بیشترین تأثیر را بر درآمد حوزه آبخیز چهلگزی دارد Shaigan.B. And Tanasam. M. 2013. Land use و پس از آن بیشترین سطح اراضی آبی از خود حساسیت نشان optimization model design based on NSGA-II میدهد. همچنین در هر سه گزینه، تغییر در کمترین سطح اراضی algorithm to flood management. National Conference باغی تأثیری بر درآمد ندارد؛ چرا که با توجه به درآمد باالی کاربری on Flood Management. 11 p. (In Persian) باغ، مدل بهینهسازی تمایل به حداکثر سطح اراضی باغی دارد. 9- Nikkami, D. Shabani, M. and Ahmadi, H. 2009. Land use scenarios and optimization in a watershed. تشکر و قدردانی Journal of applied Sciences. 9(2):287-295. (In Persian) بدینوسیله از پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری و مرکز 10- Owji, M.R. Nikkami, D. Mahdian, M.H. and تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی کردستان بهدلیل تامین منابع مالی، Mahmoodi, S. 2012. Land Use Management in Order امکانات عملیات صحرایی، مشاورههای علمی و حمایتهای معنوی to Maximizing Benefit and Minimizing Soil Erosion. قدردانی میشود. International Journal of Soil Science, 7(4):157-167. (In Persian) منابع 11- Riedel, C. 2003. Optimizing land use planning 1- Bringl, K. j. 2001. Principles and dryland farming for mountainous regions using LP and GIS towards operations. Translation Rashid M. M. H. And Kochaki, sustainability. Journal of soil conservation, USA, A. The Mashhad University Press, 236 p. 34(1):121-124. 2- Cao, K. Batty, M. Huang, B. Liu, Y. Yu, L. 12- Sadrolashrafi, D. 2010. Principles of management and Chen, J. 2011. Spatial multi-objective land and farm 5th Ed.). The Tehran University Press, 320 p. use optimization: extensions to the nondominated (In Persian) sorting genetic algorithm-II. International Journal of 13- Shabani, D. 2011. The Impact optimizes land Geographical Information Science, iFirst, 1–21. use in the watershed soil erosion and profitability, Case 3- Cham Heydar, E. 2011. Optimize the impact of Study: Watershed Persian Zakherd. Journal of Physical land use on soil erosion and watershed profitability, Geography 3 (8): 98-83. (In Persian) sedimentation and nutrient losses soil of Sub basin of 14- Shively,G. and Coxhead, I. 2004. Conducting Yellow River. Ph.D. thesis in agriculture Soil Science, economic policy analysis at Archivea landscape scale: examples Islamic of Azad University, SID Science and Research Branch from a Philippine watershed, Agriculture Ecosystem of Tehran, 218 pages. (In Persian) and environment, 27(2): 159-170. 4- Consulting Engineers sustainable Zarkesht 15- Singh, A.K. and Singh J.P (1999): Production and Paidar.2005. Detailed studies parcel A of Gheshlag dam. Benefit Maximization through Optimal Crop Planning: Executive watershed basin. Composed and suggestions. a Case Study of Mahi Command, Indian Journal of Soil Watershed Management Agricultural Organization of Conservation, 27(2): 157-152. Kurdistan, Volume IX, 255 p. (In Persian) 5- Ducourtieux, O. Laffort, J.R. and Sacklokham, S.2005. Land policy and farming practices in Loas, development and change, 36(3):499-526.

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 53 سال یازدهم- شماره 36- بهار 1396

www.SID.ir

نشریه علمی- پژوهشی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران Iran-Watershed Management Science & Engineering

سال یازدهم- شماره 36- بهار Vol. 11, No. 36, Spring 2017 1396

Abstract

The Role of Land Use Management Optimizing on Stockholders’ Incomes Using Linear Programming, Simplex Model (Case Study: Chehel-Gazi Watershed, Sanandaj)

H. Khaledian1 and D. Nikkami2 Received: 2016/02/06 Accepted: 2016/12/25

In watersheds, soil and water resources management and increase stockholders income is the main aims of watershed management. Provide the appropriate pattern of land use is one of the most important measures in watershed management to optimize land use. In this study, using Linear Programming Model, Simplex and GIS, optimization of land use in the current situation scenario, management scenario and Standard scenario in the Chehel-Gazi watershed, Kurdistan province, Iran, were investigated. The results showed that compared to the current situation, annual net income increases 22.50 percent under land use management scenario and 143.65 percent increase in Standard condition scenario. The results of the scenarios sensitivity analysis showed that in the current situation scenario and management scenario, changes in the area of orchards and then pasture have the greatest impact on stockholders’ incomes. However, under the optimal management scenario of land, changes in rangeland and gardens area have more impact on revenue. According to the results, 91.22 percent of annual net income in the current situation, the status of land management 42.41 percent and 47.142 percent increase in the standard setting. Also, the income per hectare in mixed - used pasture - almond, compared to other Land use, about three fold will be increased.

Keywords: Chehel-GaziArchive watershed, Land management, of Land use,SID land use optimization, linear programing

1- Researcher in Agriculture and Natural Resources Research Center of Kurdistan, Iran. Corresponding author, Email: [email protected] 2- Professor in Department of Watershed Management, Tehran University, Tehran, Iran, E-mail: [email protected]

Iran-Watershed Management Vol. 11, No. 36, Spring 2017 علوم و مهندسی آبخیزداری ایران 895 سال یازدهم- شماره 36Engineering - & بهار Science1396