تخمین تابع عرضه اقتصادی آب در بخش کشاورزی مطالعه موردی شهرستان ارسنجان ـ فارس

Journal of economic studies

شناسنامه علمی شماره، دوره 2، شماره 1 - شماره پیاپی 3، آذر 2012، صفحه 94-81   

نویسنده

مرتضی حسن شاهی^*

چکیده

چکیده
    در این مطالعه ، پارامترهای تابع عرضه آب در بخش کشاورزی  برآورد شده است . روش تحلیل ، روش هزینه نهایی می باشد بطوریکه ابتدا تابع هزینه کل برآورد شده و سپس با محاسبه هزینه نهایی و مساوی قرار دادن آن با قیمت آب ، ضرائب تابع عرضه آب  برآورد شده است . عوامل موثر بر هزینه تولید آب شامل ، مقدار آب تولید شده ، نوع و قدرت و دبی موتور پمپ مورد استفاده ، عمق چاه , مساحت مزرعه ومدت زمان استخراج آب می باشد .داده ها از 160مزرعه وبرای سال 1389جمع آوری شده است. نتایج حاکی از آن است, که تابع عرضه آب دارای  شیب مثبت (درجه 3 در مقدار استخراج آب) ولی ناپیوسته است.

کلیدواژه‌ها

واژه‌های کلیدی: عرضه آب در بخش کشاورزی ـ ارسنجان ـ هزینه کل و متوسط و نهایی

شناسنامه علمی شماره

1- مقدمه

    همزمان با توسعه شهرها و پیشرفت تکنولوژی در زمینه های مختلف ، بویژه کشاورزی و صنعت و در نتیجه مصرف زیادتر آب ، همراه با ثبات نسبی عرضه آن ، انسان به ارزش این ماده حیاتی بیش از پیش واقف گشته و سعی نموده با افزایش عرضه از طرق مختلف  به نیازهای بشر در این زمینه  پاسخ دهد . در زمینه تقاضای آب در بخش کشاورزی,تحقیقات متعددی انجام گردیده است. اما متاسفانه در زمینه عرضه آب ، خصوصا عرضه آب در بخش کشاورزی تحقیقات حتی در کشورهای پیشرفته بسیار ناچیز است . به دلایل فوق ما در این تحقیق به تخمین تابع عرضه اقتصادی آب در بخش کشاورزی شهرستان ارسنجان پرداخته ایم . چون بخش مرکزی این شهرستان به دو قسمت مجزای, شمال و جنوب  از لحاظ کشاورزی و آبهای زیر زمینی ، قابل تفکیک است . لذا در این تحقیق توابع عرضه بطور جداگانه برای شمال (ناحیه 1 ) و جنوب (ناحیه 2 ) تخمین زده شده است.

2- مبانی نظری  وساختارمدل

    در ارتباط با عرضه آب دو نکته در خور توجه و بررسی است اولا عرضه فیزیکی آب ، که همان متوسط جریانهای آبی در طول سالهای مختلف است که با تغییر شرایط جوی، تغییر می کند .ثانیا عرضه اقتصادی آب که شامل آن بخش از عرضه فیزیکی آب است که انسان جهت مصرف آماده می نماید (خوش اخلاق,1378). عرضه اقتصادی آب تحت تاثیر عواملی همچون, قیمت آب ,میزان بارندگی ,هزینه تهیه آب از منابع زیرزمینی و سطحی شامل هزینه پمپ آب و هزینه تامین آب از چشمه یا قنوات ,هزینه تامین آب از مناطق دیگر ،  پیشرفت تکنولوژی مربوط به آب, بهبود کیفیت آب, تعدیل هوا قرار می گیرد.  جهت تخمین عرضة اقتصادی آب بایستی  4 مرحله انجام  شود . در مرحله اول کارشناسان و مهندسین هیدرولوژی اقدام به شناسایی منابع فیزیکی آب ازطریق بررسی توزیع فراوانی جریانهای سطحی و زیرزمینی آب می کنند . در مرحله دوم ، طرحهای مختلف تنظیم جریانهای سطحی و زیر زمینی منابع آب بررسی می شود . در مرحله سوم از بین طرحهای مذکور ، طرح بهینه انتخاب و اقدامات لازم برای توزیع و انتقال آب به مصرف کنندگان طراحی و هزینه های لازم برای احداث پروژه پیش بینی می گردد و در مرحله چهارم مقدار آب قابل اتکائی که اجرای پروژه می تواند با احتمال معینی در زمان خاص تضمین نماید ، بعنوان تابعی از هزینه توسعه منابع آب مشخص می شود که این همان عرضه اقتصادی آب است . (خوش اخلاق,1378)

    جهت تخمین عرضة آب (بصورت تابعی از قیمت آب ، هزینه های تامین آب و عوامل دیگر ) دو شیوه کلی در نظریات اقتصادی وجود دارد (خوش اخلاق,1378.)  الف-روش استفاده از قیمت و مقادیر تعادلی در بازار , در این روش بااستفاده ازآمارهای مربوط به میزان آب مصرف شده یا معامله شده در بخش کشاورزی (بصورت «سری زمانی » یا «مقطع عرضی » ) به تخمین پارامترهای تابع عرضه آب پرداخته می شود . در بخش عرضه آب شهری امکان استفاده از چنین روشهایی بعلت ثبت آمارهای مربوط به میزان آب مصرف شده توسط مشترکین ، وجود دارد . اما در بخش کشاورزی بویژه در بخش کشاورزی ایران که اولا بازار مرتب و سازمان یافته ای مانند بورس و سهام یا سایر کالاها برای خرید و فروش آب وجود ندارد و ثانیا نحوه اداره بیشتر واحدهای کشاورزی در ایران ابتدائی و سنتی بوده و فاقد بخش های حسابداری و ثبت آمار مربوط به میزان آب مصرف شده و قیمت آن می باشد. ,بنابراین امکان استفاده ازاین روش وجود ندارد. ب- روش هزینه نهایی : در این روش ابتدا هزینه کل تولید آب ( یا مستقیما هزینه نهایی آب) تخمین و سپس آن قسمت از هزینه نهایی (MC ) که بالاتر از حداقل هزینه متوسط تولید (AC ) است ، بعنوان عرضه اقتصادی آب ، در شرایط رقابت کامل منظور می گردد . در این مطالعه به دلایل زیر روش دوم یعنی روش هزینه نهایی (MC ) انتخاب گردیده است .اولا مانند بیشتر نقاط کشور ، در بخش کشاورزی ارسنجان بازار مرتب شده و کلاسیکی برای آب وجود ندارد . تا بتوان از روش اول استفاده کرد ثانیا  اکثر قریب به اتفاق واحدهای کشاورزی منطقه ، تولید کننده آب مورد نیاز خویش بوده و خرید و فروش آب بندرت و آن هم زمانی که تولید آب ، یک واحد کشاورزی دچار اختلال گردد اتقاق می افتد  ثالثا در نقاطی که از آب چشمه یا قنات بصورت حقابه استفاده می شود ، مقرراتی که ثبت قیمت حقآبه ها را الزامی کند ، وجود ندارد و علاوه بر این معامله حقآبه معمولا همراه زمین انجام می شود که در چنین حالتی ، تفکیک قیمت حقابه و زمین مشکل است .

     جهت استخراج تابع عرضه همانطور که گفته شد از تئوری هزینه و رفتار تولید کننده استفاده شده است . عوامل تعیین کننده هزینه تولید یک بنگاه اقتصادی آب ، شامل ، قیمت عوامل تولید آب ، کیفیت مدیریت , هزینه های لایربی چشمه ها ،فاصله چشمه تا مزرعه ، قیمت موتورپمپ  ، هزینه های جاری وتعمیرات پمپ آب ، نوع و قدرت پمپ های مورد استفاده ، سطح زیر کشت محصولات ، ، عمق چاه و میزان نزولات جوی می باشد .  طبق  نظریات اقتصادی, قسمتی ازمنحنی هزینه نهایی که بالای هزینه متوسط قرار دارد ,بعنوان عرضه کوتاه مدت تعبیر می شود .

     (انتخاب تابع هزینه نهایی بجای تابع عرضه فقط در شرایط رقابت کامل در بازار امکان پذیر است که در منطقه مورد مطالعه با توجه به تعداد زیادتولید کنندگان آب ,همگن بودن آب,وجود اطلاعات ازبازار وامکان انتقال آب بیشتر شرایط مذکور حاکم است.)

    (در این تحقیق هر کدام از SAC ها (هزینه متوسط کوتاه مدت)بیانگر یک نوع موتور پمپ یا چاه با عمق مشخص یا اندازه لوله پمپ آب یا سطح زیر کشت باشند . بعنوان مثال یک کشاورز با موتور پمپ «نوع یانمار » با ساختار هزینه SAC₁  (طبق نمودار 1)مواجه است ولی ساختار هزینه متوسط موتور پرکنز  SAC₂ می باشد و در بلند مدت تولید کننده موتور پمپی را انتخاب می کند که ساختار هزینه SAC₃(حداقلLAC)را داشته باشد).

 

 

 

 

 

 

 

با توجه به مطالب فوق ،  توابع هزینه وعرضه آب بصورت زیر استخراج شده است.

TC= a₁W+ a² W²+a₃W³          (1)

در مدل (1) TC  هزینه کل  و W  میزان آب تولید شده را نشان می دهند . در مطالعة حاضر باتوجه به شرایط طبیعی حاکم بر منطقه  متغیر های دیگری به مدل فوق  افزوده شده ومدل بصورت زیراصلاح شده است .

TC = a₁W+a₂ W²+ a₃W³+a H+a₅ M+a₆ DAY+ a₇ S+a₈ I+           (2)

 

TC  : هزینه کل تولید آب توسط موتور پمپ معین ,W: میزان آب تولید شده توسط موتور پمپ معین ,H: قدرت موتور پمپ بر حسب اسب بخار ,M: عمق چاه ,DYA : تعداد روزههای سال که از موتورپمپ استفاده شده است ,S: مساحت اراضی تحت آبیاری توسط موتور پمپ در سال زراعی 89ـ1388 ,I: اندزه دهانه لوله پمپ (بر حسب اینچ ) ,D: متغیر مجازی برای 4 نوع موتور پمپ مورد استفاده در منطقه (برای ناحیه 1 ، چهار ، نوع ناحیه 2 دو نوع ) ,Ui : جز اخلال است و: ضرائب تابع هستند که باید تخمین زده شوند . مشتق مرتبه اول مدل (2) نسبت به W ، تابع هزینه نهایی آب (MC) را بدست می دهد .(3)

 

هزینه متوسط آب نیز بصورت زیر محاسبه می شود.

        (4)  

باتوجه به شرط تعادل تولید کننده در رقابت کامل یعنی تساوی قیمت آب با هزینه نهایی(MC=P_w ) ,بنابراین در مدل (4) قیمت آب را جایگزین هزینه نهایی کرده و تابع عرضه را استخراج می کنیم .

 (با فرض D_I=0  )

                                                      (5)

با حل رابطه ( 5) برای W خواهیم داشت :                                                                 

                        

 تابع عرضة آب بنگاه    (6)

   مدل عرضه فوق ، برای یک بنگاه صادق است .  تولید کنندگان آب براساس اندازه بنگاه به 4 گروه در ناحیه 1و2 گروه در ناحیه 2 تقسیم شده اند .

   در مطالعه حاضر از نمونه ای شامل 160 مزرعه(چاه) تولید کننده آب که به روش نمونه گیری تصادفی خوشه ای انتخاب گردیده اند , استفاده شده است .. از بین مزارع انتخاب شده چندین مزرعه به علت نداشتن شرایط لازم یا دادن پاسخ های غیر قابل قبول به سئوالات ، از مشاهدات حذف گردیده اند.

    متغیرهای مورد استفاده شامل, هزینه کل تولید آب (هزینه نگهداری و محافظت از موتور پمپ , هزینه سوخت و روغن  , هزینه تعمیرات جزئی  , هزینه تعمیرات کلی  , هزینه استهلاک  و هزینه حفرچاه (شامل دو قسمت ,هزینه اخذ پروانه حفر و , هزینه حفاری و ساختمانی چاه ) می باشد .

    برای محاسبه هزینه استهلاک سالانه موتور پمپ , ابتدا عمر مفید موتور پمپ ها برای تمامی انواع آن 5 سال در نظر گرفته شده است ,ومیزان استهلاک معادل تفاوت بین قیمت موتور پمپ نو  و موتور پمپی که عمر مفید خود را گذرانده باشد محاسبه شده است ،( قیمت موتور پمپ های نو از  فروشگاههای مربوطه در سطح شهرهای اصفهان و ارسنجان و قیمت موتور پمپ های مستهلک شده (ارزش اسقاط آنها ) از طریق دلالان اینگونه موتورها در منطقه جمع آوری شده است ). درمرحله بعد با تقسیم میزان استهلاک حاصله از مرحله قبل بر 5 (عمر مفید انواع موتور پمپ ) استهلاک سالانه و با تقسیم استهلاک سالانه بر عدد 365 روز استهلاک روزانه انواع موتور پمپ بدست آمده است .

    در مواردی که تولید کنندگان از الکتروپمپ (موتور پمپ برقی ) استفاده کرده اند ، علاوه بر هزینه استهلاک که بصورت فوق محاسبه گردید هزینه فرصت منابعی که جهت اخذ امتیاز برق پرداخت شده را(معادل نرخ بازده سرمایه) منظور کرده ایم . ) میزان آب تولید شده بصورت زیر محاسبه شده است .

دبی موتور پمپ بر حسب ثانیه × 3600 × تعداد ساعاتی که موتور پمپ در سال کار کرده است = میزان آب تولید شده

     متغیرهای دیگر شامل قدرت موتور پمپ ، عمق چاه ، تعداد روزهای سال که موتور پمپ در حال فعالیت بوده است . مساحت اراضی آبیاری شده توسط موتور پمپ مورد مطالعه و اندازه دهانه لوله از پرسشنامه های مربوطه استخراج گردیده اند .

3- برآورد مدل

    در این قسمت ابتدا تابع عرضه آب برای یک بنگاه و سپس برای گروه تولید کنندگان و نهایتا تابع عرضة کل آْب از جمع عرضة همه گروههای تولید کننده در نواحی 1 و2 ارائه می‌شود.

    نتایج  تخمین پارامتر های مدل (3)برای تولیدکنندگان آب در ناحیه1,طی جدول (1) ارائه شده است.    جدول (1):تخمین ضرائب مدل هزینه کل تولید آب «بنگاه » ـ ناحیه 1

متغیرها	ضرائب	مقدارآماره t
W	326.14	6.8
W2	-0/00286	-4
W3	77510-8	3.5
D1 W	-2.33	0.05
D1W2	0.0015	2.2
D1W3	5710-10-	-2.6
D2 W	-211.1	-4.7
D2 W2	0.0264	4
D2 W3	7510-10-	-3.5
D3W	-81.65	2
D3 W2	543210-12-	2.1
D3 W3	543210-13-	-2.5
KH	44464	4.3
	0. 97

    همانطور که گفته شد تولید کنندگان آب  در ناحیه یک ، 4 دسته هستند که با استفاده از متغیرهای مجازی D₃,D₂,D₁ (D₁=1 برای تولید کنندگانی که از موتور پمپ نوع بنز و لوو استفاده می کنند D₂=1  برای موتور پمپ های نوع پرکنز و  درمن و D₃=1  برای موتورهای یانمار ورومانی ) مجزا شده اند. در اینجا هزینه کل (TC₁₁) و هزینه متوسط (AC₁₁ ) و هزینه نهایی (MC₁₁) برای تولید کنندگان گروه یک در ناحیه 1با قرار دادن D₂=D₃=0  و D₁=1 بصورت زیر بدست می آید .

(H) 44464+ ³  W ^10- 10Í21 +²W 00133/ ـ 326 =    TC (7)

   44464+ ²W ^10- 10Í21 + W  00133/ ـ   326 = AC₁₁   (8)

²W ^10- 10Í63+   W 00266/ ـ   326  = MC₁₁     (9)

برای تخمین عرضه آب () قرار می دهیم.

²  W ^10- 10Í63+   W 00266/ ـ  326=    (10)

   340000 W>     if        

با حل مدل فوق برای W خواهیم داشت :              (11)                                                                                                                  

            

تا بع عرضه آب در یک بنگاه گروه j –ناحیه i= 

     لازم به ذکر است که در این تحقیق حد بالایی (سقف تولید ) برای هر گروه از بنگاهها در نظر گرفته شده است ، چون در منطقه مورد مطالعه بنگاهها  9 ماه از سال در حال فعالیت هستند ، با محاسبه 6 شبانه روز ,کار در هفته در طول 9 ماه مذکور و دبی متوسط هر گروه تولید کنندگان ، سقف تولید محاسبه شده است .

    نتایج تخمین توابع هزینه کل ، متوسط و نهایی تولید کنندگان گروه 2,3و4در جدول ( 2) ارائه شده است .

جدول (2) : نتایج تخمین پارامتر های توابع هزینه در ناحیه ( 1)

	H			W	مقدار ثابت	متغیر	تولید کنندگان
						تابع
ـ	44464	10- 10246	00017/ ـ	*4/115	ـ	TC12	گروه 2
44464	ـ	ـ	10- 10246	00017/ ـ	4/115	AC12
ـ	ـ	ـ	8- 10742	00034/ ـ	4/115	MC12
ـ	44464	11- 1024	0014/ ـ	5/244	ـ	TC13	گروه 3
44464	ـ	ـ	10- 1024	0014/ ـ	5/244	AC13
ـ	ـ	ـ	9- 1072	0028/ ـ	5/244	MC13
ـ	44464	9- 107784	0029/ ـ	326	ـ	TC14	گروه 4
44464	ـ	ـ	9- 107784	0029/ ـ	326	AC14
ـ	ـ	ـ	10- 1024	0058/ـ	326	MC14

     منبع: یافته های تحقیق * همه ضرائب در سطح کمتر از 7درصد معنادار هستند

    مدل( 11 ) بیانگر تابع عرضه آب توسط یک تولید کننده از گروه اول–ناحیه1است برای بدست آوردن عرضه کل تمامی این گروه بنگاهها ، مدل مذکور را در تعداد آنها ضرب می‌کنیم . براساس مارهای مراکز خدمات روستائی شهرستان از 471 حلقه چاه موجود تنها در 51 حلقه از این نوع موتور پمپ ها (بنز و ولوو ) استفاده شده است بنابراین جهت استخراج عرضه کل این گروه بنگاهها تابع مذکور در عدد 51 ضرب و نتیجه بصورت زیر ارائه می شود .

    (12)

=عرضه کل آب توسط تولید کنندگان گروه اول ـ ناحیه 1

مانند مدل (12) توابع عرضه کل آب برای بنگاههای گروه دوم W₂₁  (به تعداد 106 تولید کننده ) بصورت زیر است .

 

 

     (13)

و برای بنگاههای گروه سوم ( n=211 ) و گروه چهارم ( n=93 ) توابع عرضه کل آب                   () بصورت زیر است .                                                               

   (14) 

   (15)

4- استخراج تابع عرضه کل در ناحیه 1

    تابع عرضه کل() برابر با جمع توابع عرضه تولید گنندگان 4 گانه (,(w₁₄ ,w₁₃,w₁₂ ,w₁₁  به اضافه عرضه آب توسط  چشمه ها () و قنوات (w_g1)

  (16)

   چون آمار دقیقی از میزان تخلیه آب توسط چشمه ها و قنوات در سطح شهرستان ارسنجان نواحی 1 و 2 در دست نیست لذا برای تخمین آب این دو منبع از دبی سالانه آنها در 20سال گذشته استفاده کرده ایم . که باتوجه به کاهش 70 درصدی دبی چشمه ها وقنوات در دوره مورد مطالعه ,دبی این منابع حدود 7میلیون متر مکعب برآوردمی شود .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5- نتایج تخمین پارامترهای عرضه آب در ناحیه 2

   برای تخمین ضرائب توابع هزینه وعرضه آب در ناحیه (2) نیز مانند ناحیه (1)  کرده ایم . با این تفاوت که در اینجا فقط دو گروه تولید کننده داریم .

 

 

 

جدول (3): نتایج تخمین ضرائب مدل هزینه تولید آب ( ناحیه 2)

 

منبع:یافته های تحقیق * همه ضرائب در سطح کمتر از 7درصد معنادار هستند

توابع عرضه کل آب برای گروه یک (W₂₁) وگروه دو (W₂₂) بصورت زیر برآورد شده است.

(تعداد 438بنگاه ها درگروه 1 و 428 بنگاه در گروه 2 وجود دارد)

 

 

     عرضه کل آب در ناحیه 2(SW₂ ) برابر است با عرضه آب توسط دوگروه تولید کننده و عرضه آب چاهها و چشمه ها ،که بصورت زیر می باشد . عرضه آب توسط چشمه ها و قنوات حدود 15 میلیون متر مکعب برآورد می شود.

6- بحث ونتیجه گیری

    نتایج حاکی از این است که منحنی های هزینه متوسط ونهایی برای بنگاههای تولید کننده آب وبرای کل ناحیه مطابق انتظار Uشکل می باشد به این معنا که افزایش تولید آب ابتدا هزینه های مذکور را کاهش وسپس افزایش میدهد.همچنین منحنی عرضه آب دارای شیب مثبت ,غیر خطی وشکسته است

مراجع

منابع

1-خوش اخلاق.رحمان(1378)اقتصاد منابع طبیعی,انتشارات جهاد دانشگاهی واحد اصفهان

2-سازمان آب منطقه ای فارس . (1353) . مطالعات توسعة بهره برداری از منابع زیرزمینی آب ارسنجان . (تهران : مهندسین مشاور جویباب) .

3ـ سازمان آب منطقه ای فارس . (1366) . مطالعات توسعة بهره برداری از منابع زیرزمینی آب دشت توابع ارسنجان .

4- سازمان آب منطقه ای فارس . (1372) . ادامة مطالعات توسعة بهره برداری از منابع زیرزمینی آب دشت توابع ارسنجان .

5ـ کوئیپز ، ادوارد . (1353) . اقتصاد طرحهای منابع آب (ترجمة فرهنگ فخام زاده) . تهران : انتشارت دانشگاه تهران

6-Fumitoshi. M, Takuya .U(2001) Identifying network density and scale economies for Japanese water supply organizations Regional Science .Volume 80, Issue 2, pages 211–230, April 2001

7-Mukherjee Shishir K, (1975). "Mathematical Model for Urban Water Supply and Waste Disposal Systems," IIMA Working Papers WP1975-01-01_00139, Indian Institute of Management Ahmedabad, Research and Publication Department

8-Upali A. A, Mark G, Yongsong L, Zhongping S.Water Supply,(2005)           Water Demand and Agricultural Water Scarcity in China : NTERNATIONAL COMMISSION ON IRRIGATION AND DRAINAGE (ICID).NEW DELHI.DECEMBER 2005

9- Robert. N. S, W. Michael. H and Sheila Olmstead (2005).Do Consumers React to the Shape of Supply? Water Demand under Heterogeneous Price Structures . www.google/Paper/ many services/econ-papers -Resources For the Future

10 - Sankhayan, P. L. (1988). Introduction the economics of agricultural production. New York Dehli: Prentic – Hall. Jornals : Resources Research, 9(4), 777-791.

11- Saleem, Z. A. & Jacob, C. E. (1971). Dynamic progamming model and quantitative Analysis roswell basin, New Mexico. (WRRI Report No. 10). New Mexico: Water Resorces Research Institute.

12- Steven Renzetti(1999)Municipal Water Supply and Sewage Treatment: Costs, Prices and Distortions -Canadian Journal of Economics-JEL-code: Q25 L32

13- Young, G. K., Bondelid, T. R. & Daley, S. A. (1980). Methods for water supply Forecasting. Water Resources Research, 16(3), 556-564.