دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 5 3 2025 11 22 Prioritization of suitable sites for subsurface water harvesting using the data envelopment analysis method (Case study: Kalat and Sarakhs border areas) اولویت‌بندی نقاط مناسب برای استحصال آب زیرسطحی با استفاده از روش تحلیل پوششی داده‌ها (مطالعه موردی: مناطق مرزی کلات و سرخس) 87 104 721593 10.22034/iwm.2025.2044609.1183 FA محمد رستمی خلج بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران حمزه نور بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران 0000-0002-7525-8351 علی باقریان کلات بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران 0000-0003-2677-8331 میر مسعود خیرخواه زرکش پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران 0000-0002-0505-154X Journal Article 2024 11 03 Extended Abstract Introduction: Groundwater resources in border areas have often been overlooked by managers and policymakers due to challenges such as wide geographical spread, and the high costs associated with their study. However, it is crucial to inform decision-makers about the potential of these resources to address water scarcity issues. In the border areas of Razavi Khorasan Province, many farmers and ranchers lack access to sufficient water for agriculture and livestock. Constructing underground dams in these regions can help store significant portions of subsurface water flow in alluvial reservoirs, making it available for use when needed. This study aims to identify and prioritize suitable sites for subsurface water harvesting using underground dams in the border areas of Kalat and Sarakhs in Khorasan Razavi Province. Materials and methods: In this study, Boolean logic was used to eliminate areas unsuitable for underground dam construction. Five criteria—slope, geology, land use, distance from villages, and distance from roads—were employed to locate potential sites. The Fuzzy-AHP method was then used to weight these factors and identify susceptible areas. To prioritize the proposed sites, the Data Envelopment Analysis (DEA) method was applied. DEA, a linear programming-based technique, categorizes suggested points into effective and ineffective categories based on inputs such as dam construction costs, watershed area, precipitation, water demand, and water supply costs. The output considered was the estimated volume of harvested water. Results and Discussion: The results indicate that 58.6% of the study area is unsuitable for underground dam construction, demonstrating the effectiveness of Boolean logic in reducing the workload of site selection. The Fuzzy-AHP analysis revealed that geology and slope are the most influential factors, with weights of 0.395 and 0.268, respectively, while land use and distance from roads have the least impact, with weights of 0.07 and 0.097, respectively. Slopes of 0–3% were found to be most suitable due to minimal water flow velocity, which facilitates the creation of effective reservoirs. Pasture land use was identified as ideal for dam construction. Approximately 6.8% of the area has very high potential, and 11.7% has high potential for underground dam construction. Using DEA, seven priority sites were identified for further investigation. Conclusion: The study concludes that: (1). Farmers and ranchers in the border areas of Khorasan Razavi Province, located on alluvial plains near dry rivers, lack access to sufficient water resources. Constructing underground dams can store significant groundwater flows in alluvial reservoirs, providing a reliable water source for agriculture and livestock. (2). Building underground dams in border areas can create employment opportunities, increase the working population, and enhance regional security. This, in turn, will boost the income and satisfaction of local residents. (3). Eliminating unsuitable areas for dam construction simplifies analysis, reduces fieldwork, and lowers costs. (4). The use of DEA for prioritizing dam construction sites represents a novel approach, offering a new perspective on site selection techniques. چکیده مبسوط مقدمه: آب‌های زیرزمینی در مناطق مرزی به دلیل مشکلاتی ازجمله گستردگی منطقه و هزینه زیاد مطالعه آن‌ها، کمتر موردتوجه مدیران و سیاستمداران قرار گرفته است و آگاه‌سازی مدیران، سیاست‌گذاران و تصمیم‌گیران کشورها در این زمینه به‌وضوح احساس می‌شود. اغلب کشاورزان و دامداران مناطق مرزی استان خراسان رضوی دسترسی مناسب به منابع آب کافی برای کشاورزی و شرب دام ندارند. در این مناطق، با احداث سد زیرزمینی می‌توان بخش قابل‌توجهی از جریان آب زیرسطحی را در مخزن آبرفتی موجود در پشت سد زیرزمینی ذخیره نمود تا در مواقع نیاز بهره‌برداری گردد. لذا هدف از این پژوهش شناسایی و اولویت‌بندی مکان‌های مناسب برای برداشت آب زیرزمینی با استفاده از سد زیرزمینی در مناطق مرزی کلات و سرخس در استان خراسان رضوی می‌باشد. مواد و روش‌ها: در این تحقیق مناطقی که پتانسیل اولیه برای ساخت سد زیرزمینی را ندارند با استفاده از منطق بولین از محدوده موردمطالعه حذف شدند. برای مکان‌یابی مناطق مستعد برای احداث سد زیرزمینی در محدوده موردمطالعه از پنج معیار شیب، زمین‌شناسی، کاربری اراضی، فاصله از روستا و فاصله از جاده استفاده شد. سپس با استفاده از روش Fuzzy-AHP، عوامل مؤثر در مکان‌یابی سد زیرزمینی وزن‌دهی و مناطق مستعد شناسایی و با استفاده از روش تحلیل پوششی داده‌ها (DEA)، نقاط پیشنهادی برای مطالعات بعدی اولویت‌بندی شدند. روش DEA بر اساس تکنیک‌های برنامه‌ریزی خطی ایجادشده و مبتنی بر یک سری بهینه‌سازی با استفاده از برنامه‌ریزی خطی است. در این روش نقاط پیشنهادی به دو دسته کارا و ناکارا تقسیم می‌شوند. ورودی‌های مورداستفاده در این تحقیق شامل هزینه ساخت سد، مساحت حوضه و میزان بارندگی، تقاضای آب در منطقه موردمطالعه و هزینه تأمین آب می‌باشد. خروجی استفاده شده نیز مقدار آب برآورد شده برای برداشت در نظر گرفته شد. نتایج و بحث: نتایج نشان داد که بیش از نیمی از محدوده موردمطالعه (6/58 درصد) پتانسیل احداث سد زیرزمینی را ندارد و حدود 4/41 درصد را مناطق مستعد تشکیل می‌دهند. درنتیجه، حجم کاری مکان‌یابی را می‌توان با استفاده از منطق بولین به میزان قابل‌توجهی کاهش داد. نتایج روش Fuzzy-AHP نشان داد زمین‌شناسی و شیب با وزنهای بهترتیب 395/0 و 268/0 دارای بیشترین اهمیت و کاربری اراضی و فاصله از جاده بهترتیب با وزن 07/0 و 097/0 کمترین تأثیر را در مکان‌یابی سد زیرزمینی دارند. همچنین شیب‌های 3-0 درصد در بین سایر کلاس‌های شیب بیشترین امتیاز را کسب کرد. زیرا در این شیب‌ها سرعت آب به حداقل می‌رسد و با توجه به نوع آبرفت‌های منطقه، مخازن مناسبی برای ذخیره آب ایجاد می‌شود. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده کاربری مرتع دارای بیشترین امتیاز برای احداث سد زیرزمینی بود و حدود 8/6 درصد از منطقه مورد مطالعه دارای پتانسیل خیلی زیاد و 7/11 درصد دارای پتانسیل زیاد برای مکان‌یابی سد زیرزمینی هستند. پس از تعیین مقادیر ورودی و خروجی، از روش تحلیل پوششی داده‌ها برای اولویت‌بندی 7 نقطه پیشنهادی استفاده شد. <span dir="RTL" lang="FA" style="font-size: 9.5pt; font-family: 'B Nazanin'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: Calibri; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; color: black; mso-themecolor: text1; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: FA;">نتیجه‌گیری: <span dir="RTL" lang="FA" style="font-size: 9.5pt; font-family: 'B Nazanin'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: Calibri; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; color: black; mso-themecolor: text1; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: FA;">دستاوردهای این تحقیق شامل موارد زیر می‌باشد: (1) اغلب کشاورزان و دامداران در مناطق مرزی استان بر مخروط افکنه‌ها و در مجاورت خشکه‌رودها زندگی می‌کنند و به منابع آب کافی برای کشاورزی و شرب دام دسترسی ندارند. در این مناطق، با احداث سد زیرزمینی می‌توان بخش قابل‌توجهی از جریان آب زیرسطحی را که بر روی سنگ‌بستر در جریان است و دارای کیفیت مناسب برای کشاورزی و شرب دام است را در مخزن آبرفتی موجود در پشت سد زیرزمینی ذخیره کرد و در مواقع نیاز مورد بهره‌برداری قرار داد. (2) اجرای پروژه سد زیرزمینی منجر به افزایش درآمد کشاورزان و دامداران برخی از مناطق مرزی استان می‌شود و درواقع به جمعیت فعال و پویای کشاورزان و دامداران این مناطق افزوده می‌گردد. از طرف دیگر، ایجاد اشتغال و افزایش جمعیت بهره‌بردار در مناطق مرزی موجب تأمین امنیت این مناطق می‌شود. لذا با افزایش درآمد ساکنین مناطق مرزی، رضایت‌مندی کشاورزان و دامداران افزایش خواهد یافت. (3) حذف مناطقی که پتانسیل ساخت سدهای زیرزمینی را ندارند، تأثیر زیادی در ساده‌سازی تحلیل و کاهش میزان کار میدانی دارد و درنتیجه باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود. (4) دلیل انتخاب روش تحلیل پوششی داده‌ها برای اولویت‌بندی مکان‌های مناسب برای احداث سد زیرزمینی عدم استفاده از نظر کارشناسان است که این موضوع یک رویکرد جدید از استفاده این تکنیک به حساب می‌آید.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_721593_71eed70ec608009560356626c3a50e2d.pdf