مهار تنش‌های آبی حوضه‌های آبریز کشور با مکان‌یابی مناسب صنایع بزرگ با توجه به تغییر اقلیم

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

بررسی الگوهای تغییر اقلیم برای کشور ایران نشان‌دهنده کاهش میزان بارش و افزایش دما در اغلب حوضه‌های آبریز کشور است که منجر به افزایش شاخص‌های پایش تنش آبی در بلندمدت می‌گردد. علاوه بر تغییر اقلیم، برداشت قابل‌توجه آب در صنایع پرمصرفی نظیر صنعت فولاد باعث تشدید وضعیت تنش آبی در حوضه‌های‌ آبریز مربوطه می‌شود. در این مقاله، یک مدل برای مهار تنش‌های آبی حوضه‌های آبریز کشور به ­وسیله مکان‌یابی مناسب صنایع بزرگی که دولت قصد احداث آن‌ها را دارد، ارائه می‌گردد. مدل پیشنهادی به‌گونه‌ای طراحی شده که نتایج حاصله نسبت به سناریوهای تغییر اقلیم مقاوم باشند. در بخش آب، پیش‌بینی حجم آب تجدیدپذیر از طریق تخمین میزان بارش و دما به ­وسیله زیرمقیاس‌سازی سناریوهای تغییر اقلیم برای حوضه‌های مختلف آبریز با گام جغرافیایی کوچک و تخمین تبخیر واقعی از رابطه تک‌پارامتری Fu، انجام می‌شود. تأثیر ظرفیت و مکان توسعه صنایع بزرگ بر تنش‌های آبی با استفاده از شاخص تنش آبی SDG 6.4.2، که به­ عنوان نمایه توسعه پایدار منابع آب معرفی شده است، مدل می‌شود. برنامه‌ریزی بلندمدت برای تعیین ظرفیت و مکان‌ صنایع بزرگ توسط یک بهینه‌سازی چندهدفه با اهداف کمینه نمودن تنش‌های آبی و هزینه‌های توسعه صنایع بزرگ مدل می‌گردد. درنهایت، مدل پیشنهادی برای مهار تنش‌های آبی حوضه‌های آبریز کشور ایران با در نظر گرفتن پنج صنعت پرمصرف و سه سناریوی تغییر اقلیم استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Country’s Catchment Water Stress Management by Large Industries Proper Locating Considering Climate Change

نویسندگان [English]

  • MohammadAli Zangiabadi 1
  • Majid Oloomi baugi 1
  • Kamran Davari 2
  • Mohammad Hossein Javidi Dasht Bayaz 1
1 Electrical Engineering group, Engineering faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
2 Water Engineering group, Agriculture faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
چکیده [English]

The Earth’s climate has been changing since began drastically. Global warming and change in precipitation pattern are consequence of climate change. Climate change and over-withdrawal of water for industrial purposes has increase water stresses around the world. Long-term water stresses may cause disasters. Hence it is necessary to control water stress. This paper proposes a model to manage water stress of different catchments by proper locating of large industries considering climate change.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Budyko-type
  • Climate change
  • Renewable water
  • Sustainable development
  • Water-Industry Nexus
حمیدی کاریزنوئی ز، "ارزیابی روش‌های تجربی برآورد تبخیر- تعرق واقعی سالانه در مقیاس بزرگ به کمک تبخیر- تعرق برآوردی از مدل SWAT"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد، گروه مهندسی آب، 1392.
رنجبر ا، حکیم ­پور ف و طلعت­ اهری س، "ارزیابی و مقایسه الگوریتم ­های بهینه‌سازی فراابتکاری در مکان ­یابی تسهیلات مطالعه موردی: بانک­ ها"، اطلاعات جغرافیایی (سپهر)، 1396، 26 (101)، 45-59.
شرکت مدیریت منابع آب ایران، دفتر مطالعات پایه، گروه مطالعات آب‌های زیرزمینی، http://wrbs.wrm.ir، دسترسی برخط.
شرکت ملّی فولاد ایران، "نتایج مطالعات پایش طرح جامع فولاد کشور (پایش سال 1395)"، شرکت ملّی فولاد ایران، 1396.
مرکز آمار ایران، "سالنامه آماری کشور"، 1395، تهران، مرکز آمار ایران، دفتر ریاست، روابط عمومی و همکاری‌های بین‌الملل، 1397.
معاونت برنامه‌ریزی وزارت صنعت، معدن و تجارت (صمت)، "گزارش مصرف آب در بخش صنعت"، معاونت برنامه‌ریزی وزارت صنعت، معدن و تجارت، دفتر آمار و فرآوری داده‌ها.
وزارت نیرو، "سالنامه آماری آب کشور"، 1393، وزارت نیرو، دفتر برنامه‌ریزی کلان آب و آبفای وزارت نیرو، 1397.
Arnell NW, Van Vuuren DP, Isaac M, “The implications of climate policy for the impacts of climate change on global water resources”, Global Environmental Change, 2011, 21 (2), 592-603.
Abbaszadeh P, Maleki A, Alipour M, Maman YK, “Iran’s oil development scenarios by 2025”, Energy Policy, 2013, 56, 612-622.
Accenture, “Steel Demand Beyond 2030”, Accenture Sstrategy, 2017.
Akyüz MH, “The capacitated multi-facility weber problem with polyhedral barriers: efficient heuristic methods”, Computers and Industrial Engineering, 2017, 113, 221-240.
Ansari N, Seifi A, “A System Dynamics Analysis of Energy Consumption and Corrective Policies in Iranian Iron and Steel Industry”, Energy, 2012, 43 (1), 334-343.
Aras N, Altınel İ K, Orbay M, “New heuristic methods for the capacitated multi‐facility weber problem”, Naval Research Logistics (NRL), 2017, 54, 2, 21-32.
Boyd S, Vandenberghe L, “Convex Optimization”, Cambridge University Press, 2004.
British Geological Survey, “Cement Raw Materials”, British Geological Survey, 2005.
Colla V, Matino I, Branca TA, Fornai B, Romaniello L, Rosito F, “Efficient Use of Water Resources in the Steel Industry, Water, 2017, 9 (11), 874-899.
Daneshzand F, Shoeleh R, “Multifacility location problem”, Facility Location. Springer, 2009, 69-92.
Dickens C, Smakhtin V, Biancalani R, Villholth KG, Eriyagama N, “Incorporating environmental flows into “Water Stress”, Indicator 6.4. 2: Guidelines for a Minimum Standard Method for Global Reporting”, FAO, 2019.
Donovan M, “SUGAR | refining of sugarbeet and sugarcane. in: caballero b (ed) encyclopedia of food sciences and nutrition (Second Edition)”, Oxford: Academic Press, 2003, 5659-5665.
EIA, “Petroleum supply monthly archives”, U.S. Energy Information Administration (EIA), 2019.
Global Cement News, “Iranian official says trade sanctions have not slowed cement exports. global cement news”, 2019. Available at: https://www.globalcement.com/news/item/8580-iranian-official-says-trade-sanctions-have-not-slowed-cemen.
Global Cement Staff, “Analysis: gimmie water-water conservation in the cement industry”, Global Cement staff, 2013.
Hosseinian SM, Nezamoleslami R, “Water Footprint and Virtual Water Assessment in Cement Industry: A Case study in Iran”, Journal of cleaner production, 2018, 172, 2454-2463.
Imbabi MS, Carrigan C, McKenna S, “Trends and developments in green cement and concrete technology”, International Journal of Sustainable Built Environment, 2012, 1 (2), 194-216.
IPCC, “IPCC special report”, Cambridge Univirsity, Cambridge, Intergovernmental Panel on Climate Change, 2000.
IRERC, “Third national communication to united nations framework convention on climate change (UNFCCC)”, No. 152, Iran Environmental Research Center (IRERC), Pardisan Eco-park, Hakim Expressway, Tehran, Iran, 2017.
Jiang C, Xiong L, Wang D, Liu P, Guo S, Xu C-Y, “Separating the impacts of climate change and human activities on runoff using the Budyko-type equations with time-varying parameters”, Journal of Hydrology, Elsevier, 2015, 522, 326-338.
Kim K, Kim H, Lee H, Jun SM, Hwang S, Song JH, Kang MS, “Development and assessment of watershed management indicators using the budyko framework parameter”, Sustainability, 2021, 13 (7), 3864.
Lara CL, Trespalacios F, Grossmann IE, “Global optimization algorithm for capacitated multi-facility continuous location-allocation problems”, Journal of Global Optimization, 2018, 71 (4), 871-889.
Liu L, Hejazi M, Iyer G, Forman BA, “Implications of water constraints on eelectricity capacity expansion in the united states”, Nature Publishing Group, Nature Sustainability, 2019, 2 (3), 206-213.
Manda BMK, Blok K, Patel MK, “Innovations in papermaking: an lca of printing and writing paper from conventional and high yield pulp”, Science of the Total Environment, 2012, 439, 307-320.
Mena A, “The utilisation of sugarcane by-products as substitutes for cereal in animal feed”, Proceedings of the FAO Expert Consultation on the Substitution of Imported Concentrate Feeds in Animal Production Systems in Developing Countries: FAO Animal Production and Health Paper, 1987, 63.
Mianabadi A, Coenders-Gerrits M, Shirazi P, Ghahraman B, Alizadeh A, “A global budyko model to partition evaporation into interception and transpiration”, Copernicus GmbH, Hydrology and Earth System Sciences, 2019, 23 (12), 4983-5000.
Miara A, Macknick JE, Vörösmarty CJ, Tidwell VC, Newmark R, Fekete B, “Climate and water resource change impacts and adaptation potential for us power supply”, Nature Publishing Group, Nature Climate Change, 2017, 7 (11), 793-798.
Miller SA, Horvath A, Monteiro PJM, “Impacts of Booming Concrete Production on Water Resources Worldwide”, Nature Publishing Group, Nature Sustainability, 2018, 1 (1), 69-76.
OECD, “OECD-FAO agricultural outlook 2018-2027”, Organization for Economic Co-operation and Development (OECD) & Food and Agricultur Organization (FAO), 2018.
OPEC, “World oil outlook 2040”, Organization of the Petroleum Exporting Countries (OPEC), Vienna, Austria, 2017.
OPEC, “OPEC annual statistical bulletin (2019)”, Organization of the Petroleum Exporting Countries (OPEC), Vienna, Austria, 2019.
Osborne T, Pachón MC, Araya GE, “What Drives the High Price of Road Freight Transport in Central America?”, World Bank Policy Research Working Paper, 2014, 6844.
Pan SY, Snyder SW, Packman AI, Lin YJ, Chiang PC, “Cooling water use in thermoelectric power generation and its associated challenges for addressing water-energy nexus”, Water-Energy Nexus, 2018, 1 (1), 26-41.
Panahi DM, Kalantari Z, Ghajarnia N, Seifollahi-Aghmiuni S, Destouni G, “Variability and change in the hydro-climate and water resources of Iran over a recent 30-year period”, Nature Publishing Group, Scientific reports 2020, 10 (1), 1-9.
Siddiqi A, Anadon LD, “The Water-Energy Nexus in Middle East and North Africa”, Elsevier, Energy Policy, 2011, 39 (8), 4529-4540.
Smakhtin V, “Taking into account environmental water requirements in global-scale water resources assessments”, Iwmi, 2004.
Sun P, Elgowainy A, Wang M, Han J, Henderson RJ, “Estimation of US Refinery Water Consumption and Allocation to Refinery Products”, Fuel, 2018, 221, 542-557.
USGS, “2015 Minerals Yearbook, Cement [Advance Release]”, United States Geological Survey (USGS), 2018.
Van Vliet MTH, Wiberg D, Leduc S, Riahi K, “Power-Generation System Vulnerability and Adaptation to Changes in Climate and Water Resources”, Nature Publishing Group, Nature Climate Change, 2016, 6 (4), 375-380.
WSA, “Fact Sheet: Steel and Raw Materials”, World Steel Association (WSA), Brussels, Belgium, 2019.
WSA, “Water Management in the Steel Industry”, World Steel Association (WSA), Brussels, Belgium, 2015.
Yao J, Murray AT, “A spatial optimization approach for solving a multi-facility location problem with continuously distributed demand”, Springer, Innovations in Urban and Regional Systems, 2020, 113-135.
Zarei M, “The water-energy-food nexus: A holistic approach for resource security in Iran, Iraq, and Turkey”, Water-Energy Nexus, 2020, 3, 81-94.