د عطية الجيار: إدارة المياه الجوفية بطريقة إقتصادية

معهد بحوث الاراضى والمياه والبيئة- مركز البحوث الزراعية ، الجيزة ، مصر

تحسين الإنتاجية الزراعية يكمن في تعزيز ممارسات إدارة المياه الفعالة والسليمة بيئياً، وخاصة إدارة المياه الجوفية تعد زيادة إنتاجية المياه – زيادة إنتاجية المحاصيل والقيمة لكل وحدة مياه – وسيلة فعالة لتكثيف الإنتاج الزراعي وتقليل التشبع بالمياه وتعدين المياه الجوفية في وقت واحد.

مبادئ إدارة المياه الجوفية

ربما يكون اقتصاديات الموارد الطبيعية أكثر الانضباط صلة التي يمكن من خلالها استخلاص هذه المعايير حيث أن لديها مقاييس محددة جيدًا للرفاهية المجتمعية التي تتضمن ديناميكيات الموارد الطبيعية وتسمح بإجراء مقارنات بين العديد من الأهداف البديلة. ومن أهم هذه المبادئ الكفاءة والاستدامة والإنصاف على النحو التالي:

أ- الكفاءة الاقتصادية (وعدم الكفاءة)

تتحقق الكفاءة الاقتصادية في استخدام الموارد عندما لا يمكن أن تؤدي إعادة ترتيب الموارد بين الأفراد أو عبر الزمن إلى تحسين رفاهية المجتمع. يتضمن هذا التعريف العام جانبين للكفاءة الاقتصادية: الكفاءة الثابتة (التخصيص الفعال للموارد بين المستخدمين المحتملين) والكفاءة الديناميكية (التخصيص الفعال بمرور الوقت). يمكن تطبيق كلا الجانبين على إدارة موارد المياه الجوفية واستخدامهما كمعيار لممارسات الإدارة.

يمكن تصنيف طبقات المياه الجوفية على نطاق واسع على أنها متجددة أو غير متجددة وتختلف طبيعة الاستخدام الفعال في كل حالة. ومع ذلك ، في كلتا الحالتين ، تمثل المياه الجوفية مخزونًا من الموارد يختلف عن تدفق مثل النهر. على هذا النحو ، يمكن اعتبار المياه الجوفية موردًا ديناميكيًا لأن التغيرات في المخزون التي تحدث اليوم ، نتيجة للتغذية أو الاستخراج من قبل البشر ، لها عواقب زمنية. ومن ثم ، فإن مفهوم الكفاءة الديناميكية وثيق الصلة بشكل خاص بالمياه الجوفية. بعبارة فضفاضة ، فإن الاستخدام الفعال للمياه الجوفية غير المتجددة سيعكس المدى الطويل لأنه مع الاستخدام المستمر ، سيكون في النهاية إما مستنفدًا ماديًا أو اقتصاديًا ، أي أن الاستخراج سيصبح مكلفًا للغاية. من ناحية أخرى ، فإن المياه الجوفية المتجددة لديها القدرة على استخدامها في جميع الأوقات إذا ظلت عمليات الاستخراج مساوية لإعادة الشحن.

وبالتالي ، فإن الاستخدام الفعال للموارد المتجددة سيأخذ في الاعتبار التوازن بين عمليات التجريد وإعادة الشحن (المخزونات والتدفقات). أسئلة الإدارة التي لا تزال تتعلق بالتاريخ الذي ينبغي فيه استنفاد الخزانات الجوفية ، ومسار السحب بمرور الوقت ، وما إذا كان استخدام المياه الجوفية فعالاً أم لا .

وإذا كان الأمر كذلك ، فإن مستوى مخزون الخزان الجوفي الذي يتم فيه الحفاظ على هذا الاستخدام. ومع ذلك ، كما هو موضح أعلاه ، فإن العديد من طبقات المياه الجوفية مرتبطة بالمياه السطحية  أو تلعب دورًا محوريًا في الحفاظ على وظائف بيئية أوسع. ومن ثم فإنه من غير الكافي بشكل عام اعتبار المياه الجوفية منعزلة لأن هذه التأثيرات الأوسع مهمة أيضًا في تحديد الإدارة الفعالة. يصف هذا القسم الاستخدام الفعال للمياه الجوفية التي ستختارها الحكومة الراغبة في تعظيم الرفاهية الاجتماعية بمرور الوقت وأوجه عدم الكفاءة التي تنشأ عندما يتم اتخاذ القرار في أيدي مستخدمي المياه الجوفية الفرديين.

ب- كفاءة إدارة المياه الجوفية

تعتبر إدارة موارد المياه الجوفية فعالة اقتصاديًا عند اختيار استخراج المياه الجوفية بحيث يؤدي تخصيصها بمرور الوقت (المسار الزمني) وتاريخ الاستنفاد والمخزون والتأثيرات على الموارد المرتبطة والأطراف الثالثة الأخرى إلى توفير أقصى قدر من الرفاهية للمجتمع. وبعبارة أخرى ، فإن الكفاءة الاقتصادية هي مسألة اختيار النمط الزمني للاستخراج ، والذي يزيد من TEV للمياه الجوفية. وهذا يرقى إلى تعظيم القيمة الحالية للفرق بين المزايا الاجتماعية والتكاليف الاجتماعية للتجريد.

يتم اشتقاق القيمة الاقتصادية أو الفوائد الاجتماعية للمياه الجوفية من الاستهلاك بمرور الوقت من قبل كل من القطاعات الإنتاجية التقليدية للاقتصاد ؛ المنازل ، والتصنيع ، والزراعة ، والترفيه ، وما إلى ذلك ، والقطاعات غير التقليدية مثل البيئة. على سبيل المثال ، في كولورادو يتم ضخ المياه الجوفية من أجل زيادة المياه السطحية ، والتي تحافظ أيضًا على التدفقات البيئية. ومع ذلك ، فإن التكاليف الاجتماعية للتجريد أكثر تعقيدًا ، مما يعكس الطبيعة الديناميكية للمورد ، ويمكن تصنيفها بشكل مفيد على النحو التالي:

التكاليف المعاصرة: التكاليف المعاصرة هي تلك التكاليف التي يتم تكبدها عند حدوث الضخ. وتشمل هذه تكاليف الاستخراج: تشغيل وصيانة المضخات على سبيل المثال.

التكاليف بين الفترات الزمنية: تشير التكاليف المؤقتة إلى التغيير في مستوى مخزون المياه الجوفية ، والذي يؤثر بدوره على توافر المياه الجوفية لأي من الاستخدامات المذكورة أعلاه في المستقبل. وهذا يشمل فقدان وسائل الراحة المرتبطة بمخزون المياه الجوفية. على سبيل المثال ، الينابيع التي تظهر من Edwards Aquifer في تكساس الولايات المتحدة تدعم النظم البيئية التي تحتوي على العديد من أنواع الأسماك المهددة بالانقراض. قد تشمل التكاليف بين الفترات الزمنية أيضًا قيمة المياه الجوفية كوثيقة تأمين ضد عدم اليقين المناخي أو تدفقات المياه السطحية غير المؤكدة: ما يسمى بـ “القيمة العازلة” التي تم تقديرها في المجتمعات الزراعية في العديد من البيئات القاحلة وشبه القاحلة.

التكاليف المتعلقة بالجودة: أخيرًا هناك تكاليف متعلقة بالجودة. قد تكون هذه التكاليف معاصرة أو مؤقتة وقد تنشأ نتيجة الضخ نفسه أو نتيجة للاستخدام الذي يتم وضع المياه الجوفية من أجله. يعتبر تسرب مياه البحر مثالاً على الحالة الأولى ، في حين أن تلوث المياه الجوفية نتيجة تسلل مخلفات مبيدات الأعشاب الزراعية هو مثال على الأخير. كلاهما يحد من الاستخدامات المعاصرة والمستقبلية التي يمكن أن توضع فيها المياه الجوفية.

باختصار ، بالإضافة إلى التكاليف المعاصرة التي يواجهها المستخدمون الحاليون ، فإن التجريد اليوم قد يمنع التجريد غدًا كنتيجة للإرهاق المادي أو الاقتصادي. على سبيل المثال ، قد يتسبب السحب اليوم في تغييرات لا رجعة فيها في بنية طبقة المياه الجوفية (الانهيار أو الضغط ، تقليل الجودة) ، مما قد يجعل استخراج المياه مستحيلًا أو مكلفًا للغاية غدًا.

تعكس التكاليف المؤقتة الطبيعة الديناميكية للمياه الجوفية وقيمة ترك المورد في باطن الأرض. سيتم تحديد مدى هذه التكاليف من خلال خصائص الخزان الجوفي بقدر ما يتم تحديده من خلال قرارات الاستخراج والطلب على المياه. من الشائع تصنيف تلك التكاليف التي لا يواجهها أولئك الذين يستخرجون المياه الجوفية بشكل مباشر على أنها تكلفة المستخدم أو إيجار ندرة لأن هذه القيم تمثل بشكل صحيح قيمة المورد النادر في الأرض والأثر الاقتصادي للاستخراج.

من الواضح أن تحديد الاستخدام الفعال للمياه الجوفية مهمة متعددة التخصصات وكثيفة المعلومات.

أولاً ، النماذج الهيدرولوجية مطلوبة لتوصيف طبيعة وسلوك طبقة المياه الجوفية ، على سبيل المثال مخزون الموارد ، والتخزين ، والنفاذية وما إلى ذلك.

ثانيًا ، يجب وصف البيئة الاجتماعية والاقتصادية. وهذا يتطلب تحديد ووضع قيمة اقتصادية متناسبة على جميع استخدامات ووظائف المياه الجوفية والمرتبطة بها، تتطلب الكفاءة الساكنة تخصيص المياه الجوفية لاستخدامات أعلى قيمة في نقطة زمنية معينة. من أجل تحديد مسار زمني فعال ديناميكيًا لاستخدام المياه الجوفية يتطلب الجمع بين النماذج الاقتصادية والهيدرولوجية وتحديد التفاعل بين المستخدمين / المستخدمين والمورد.

من الممكن بعد ذلك حل التخصيص الذي يزيد من القيمة الحالية للفرق بين المزايا الاجتماعية والتكاليف الاجتماعية على مدى أفق تخطيط محدد مسبقًا. يتم تنفيذ ذلك عادةً بواسطة طرق التحكم الديناميكية المثلى.

هناك العديد من العوامل المهمة في تحديد التخصيص الفعال للمياه الجوفية. ولعل الأهم هو استجابة المستخدمين للتغيرات في أسعار المياه الجوفية ، ما يسمى بمرونة الطلب السعرية (PED).

سيحدد هذا الطريقة التي سيتغير بها الطلب الفردي على المياه بمرور الوقت استجابة لتكاليف الضخ المتزايدة المرتبطة باستنفاد المياه الجوفية. وبالمثل ، سيكون من المهم فهم كيفية تغير الطلب على المياه بمرور الوقت مع الدخل. النتيجة الطبيعية هي الحاجة إلى توقعات النمو السكاني والاقتصادي.

على الرغم من أن نمذجة هذه الجوانب الموجودة فوق الأرض وتحتها والواجهة بينها محفوفة بعدم اليقين ، فقد حدثت تطورات كبيرة في النمذجة الجيولوجية المائية والنمذجة الاقتصادية وتقنيات التقييم الاقتصادي.

مكنت هذه التطورات من وضع نماذج اقتصادية مائية شاملة وتحديد خطط استخراج فعالة. تشمل الأمثلة على الأماكن التي تم فيها التحكم الديناميكي الأمثل في طبقات المياه الجوفية حوض أوغالالا ، كولورادو ، طبقة كيتي المائية ، قبرص ، جنوب شرق كالاهاري طبقة المياه الجوفية الارتوازية في ناميبيا إلخ. وقد تم تقدير القيم البيئية للعديد من جوانب مستجمعات المياه ، بما في ذلك القيم المختلفة المرتبطة المياه الجوفية.

ج- الكفاءة في عمليات نقل المياه وتقنيات الدعم

كان التحليل السابق يفترض ضمنيًا تقريبًا أن مستخدمي المياه الجوفية هم أولئك الذين يشغلون الأرض التي تعلوها. هناك قضية أخرى ذات صلة بمسألة الكفاءة وهي ما إذا كان أصحاب حقوق الملكية الحاليون للمياه الجوفية يمثلون أعلى قيمة للمجتمع أم لا. يسلط هذا الضوء على إمكانية نقل المياه خارج الأرض التي تعلو طبقة المياه الجوفية ، أو حتى إلى حوض نهر منفصل تمامًا: نقل بين الأحواض. يجب أن تكون الحكومة أو مدير المياه الجوفية على دراية بهذه القيم المجتمعية الكامنة في تحديد الاستخدام الفعال للمياه الجوفية. تتم مناقشة القضايا المحيطة بحقوق الملكية للمياه الجوفية ومدى إمكانية تحويلها إلى استخدامات ذات قيمة أعلى سواء في الموقع أو في أي مكان آخر أدناه.

علاوة على ذلك ، لا ينبغي تحديد الاستخدام الفعال للمياه الجوفية بمعزل عن مصادر المياه البديلة. على سبيل المثال ، لا ينبغي استخدام طبقات المياه الجوفية الساحلية إذا كانت تكاليف القيام بذلك أكبر من تكلفة تحلية المياه. في قبرص على سبيل المثال ، تعمل المياه الجوفية على زيادة الإمداد من تحلية المياه ، وتتم إدارة المياه الجوفية بحيث لا تزيد تكاليف الاستخراج عن تكلفة تحلية المياه. وجود تقنية مساندة ، على سبيل المثال المياه المنقولة من حوض نهر آخر ، تحدد أيضًا الاستخدام الفعال للمياه الجوفية.

د- جودة المياه الجوفية

كفرضية لتشكيل السهل الغريني في نهر السند ، تم اقتراح صورة لنظام نهر كبير ، مع دلتا واسعة ، تتقدم إلى المحيط. في العصر الجيولوجي ، حدث ترسب الرواسب في مياه البحر. تركزت مياه البحر بشكل أكبر بسبب ارتفاع معدلات التبخر في المناخ الجاف / شبه الجاف في باكستان. مع تراكم السهول الرسوبية ، تتدفق مياه الأنهار إلى التربة وتنضم إلى المياه الجوفية. بالإضافة إلى ذلك ، يحدث الترشيح من الفيضانات التي اجتاحت ضفاف النهر. نظرًا لانحدار الأرض باتجاه البحر ، هناك حركة عامة للمياه الجوفية في اتجاه أسفل الوادي ، وعلى الرغم من أن هذه الحركة بطيئة ، تتراوح من 1-2 كم لكل 100 عام ، إلا أنها تسبب تأثيرًا ملموسًا على الأزمنة الجيولوجية. يدفع تدفق الوادي السفلي مياه البحر خلف الدلتا المتقدمة ، عائداً إلى البحر ، باستثناء الجيوب المحصورة عن طريق سد التلال الصخرية في الطابق السفلي.

في كل عام تقريبًا ، كان النهر مرتفعًا ؛ غمرت المياه الأرض وجفت مرة أخرى عندما مر الطوفان. وهكذا يحدث التبخر من نفايات التربة ويترسب الملح فيها. عند وصول الفيضان التالي ، تتم إعادة إذابة الأملاح وتمريرها للأسفل لتنضم إلى المياه الجوفية. نظرًا لأن المياه الجوفية تتدفق ببطء إلى أسفل الوادي ، فإنها تلتقط المزيد والمزيد من الأملاح كلما تقدمت. بالإضافة إلى ذلك ، تتفاعل المياه الجوفية مع مادة الخزان الجوفي وتلتقط الأملاح من هذا المصدر أيضًا.

لذلك من المتوقع أنه من المصدر إلى المصب ، في نظام وادي الأنهار الغرينية ، سيكون هناك زيادة في ملوحة المياه الجوفية. لوحظ أن هذا هو الحال في سهل السند. فرضت بشكل كبير على هذا النمط العام للمياه الجوفية مناطق المياه العذبة نسبيًا المرتبطة بالتسرب المباشر من الأنهار.

إلى جانب ذلك ، يحدث تسرب المياه العذبة من الأمطار وأيضًا من نظام الري الذي يستمر في الزيادة مع انتشار نظام الري. نتيجة لهذه العملية ، تم العثور على المياه الجوفية العذبة في سهل إندوس تحت المياه الجوفية المالحة ، وطبقات المياه الجوفية العذبة تكون كثيفة بالقرب من الأنهار ومصادر أخرى للتغذية وبسمك ضئيل تقريبًا في المناطق التي تكون فيها التغذية قليلة ، في مقارنة بضخ المياه الجوفية الحالي.

لذلك توجد المياه العذبة على أعماق كبيرة في أحزمة عريضة موازية للأنهار الرئيسية. تحدث المياه الجوفية المالحة أسفل الانحدار من مصادر التغذية خاصة في الأجزاء الوسطى من Doabs. تم العثور على الزيادة التدريجية في التمعدن مع العمق والبعد عن مصادر التغذية.

في سهل السند السفلي ، يتدفق نهر السند على سلسلة من التلال ويوجد تدفق عام للمياه الجوفية بعيدًا عن النهر وترتبط مساحة واسعة من المياه الجوفية العذبة بهذا التدفق. يمكن أيضًا العثور على المياه الجوفية العذبة تحت بعض مجرى النهر المهجور مؤخرًا في سهل الفيضان المتعرج. ترجع إضافة حديثة وهامة للغاية إلى إجمالي مجمع المياه الجوفية. خلال المائة عام الماضية ، أدى التسرب من القنوات والتصفية العميقة من الحقول المروية إلى مساهمات كبيرة في المياه الجوفية.