סמינריון בכלכלה - ניהול משק המים בישראל בתנאי אי ודאות

מוסד לימוד
סוג העבודה
מקצוע
מילות מפתח , , , ,
שנת הגשה 2008
מספר מילים 6226
מספר מקורות 20

תקציר העבודה

ניהול משק המים בישראל בתנאי אי-ודאות הצעת מחקר המים בישראל הם משאב במחסור, שכן ישראל מצויה באזור דל במים ופיתוח המדינה מבוסס במידה רבה על צד החקלאות, הזקוקה למים.
האוכלוסייה גדלה ואיתה צריכת המים העירונית והתעשייתית. העימות בין דלות המים מחד לבין צורכי האוכלוסייה והפיתוח מאידך, מביא את נושא המים למקום מרכזי בסדר היום הלאומי. במשק המים בישראל קיים משבר חמור המתמשך זה שנים רבות, שנגרם כתוצאה משאיבת יתר ורצף של שנים שחונות.
בעקבות המשבר קיים עיסוק וטיפול רב בהקמת מפעלי התפלה.
עם זאת, גם בעידן של התפלה ויבוא, החלק הארי של אספקת המים הוא ממקורות טבעיים, ניזונים מגשמים שיבולם אקראי – שנים גשומות העשויות להתחלף בשחונות (אפילו אם אין כל מחזוריות בגשמים ואין כל קשר בכמות הגשם בשנים, צפוי שתהיינה תקופות גשומות ואחרות שחונות). בשל אקראיות זו, מתעורר צורך חיוני לחשיבה ארוכת-טווח ורב-מערכתית, הלוקחת בחשבון צרכים לאומים בכמה תחומים, אמצעים טכנולוגיים קיימים ומתפתחים וגישה כלכלית ישרה ולא פלקטית. העבודה תתמקד בתכנון ההפקה והאספקה של המים בארץ בתנאי אי- ודאות. אי-הודאות קיימת במספר הקשרים, כגון כמות המשקעים השנתית (קיימת בנוסף אי-ודאות פוליטית אם מתבססים על מים מיובאים) תוכניות רבות שהוכנו במשק המים להפקה הממוצעת ולצריכה הממוצעת, התעלמו מתנודות בהספקה או מתנאי אי-ודאות. בדרך כלל, הטיפול במשק המים באקראיות המשקעים ובאי-הודאות שנובעת מכך היה במודלים של סימולציה. שיטת הדימוי נוחה להפעלה אך היא מתעלמת מהגדרה ברורה של התהליך האקראי של ההעשרה והשינויים בכמות המים במאגרים, ואינה מכוונת לניסוח מפורש של כללי ניהול למאגרי המים. מטרת תוכנית ההספקה בתנאי אי-ודאות היא למזער את נזקי הפגיעה בהספקת המים בשנות חירום. לפי מדיניות החירום שמוצעת, הפקת המים בכל שנה תהא פונקציה של מצב המאגרים בתחילת השנה, בסתיו. מפעלי ההתפלה שיופעלו כעתודה לתקופת מחסור יקטינו במידה ניכרת את אקראיות ההספקה ואת הפגיעה בצרכנים, בעיקר בחקלאות. שאלת מדיניות הניהול של משק מים בתקופות שחונות (האם לקצץ בהספקת המים לחקלאות, ליצור מחסור במים בעיר או לנצל את המאגרים ניצול יתר?) היא שאלה מורכבת מאוד, מפני שפעולות במשק המים בשנה אחת משפיעות על מצבו בשנים הבאות והשפעה זו נתונה לתנודות חריפות בגלל אקראיות המשקעים. והשאלה אינה מצומצמת היות והתשובה לה מותנית בהיקף צריכת המים בחקלאות, ובעתיד – גם בכושר ההתפלה שיעמוד לרשות המדינה.
הניתוח בעבודה יתבסס על תכנון שנעשה בשלבים מקוננים (מחקרם של דוד דרי ואילן סולומון "אחרי המבול – אי-ודאות ומדיניות המים בישראל"), המיוצגים ע"י מעגלים. המעגל הפנימי ביותר מייצג את התכנון הדינאמי של המודל המרקוביאני, המטפל בניהול משק המים בתנאים של אי-ודאות. המעגל השני מייצג את שילוב הבחינה של אפשרויות הבנייה של מתקני ההתפלה שיסייעו למיתון התנודות בהספקה. המעגל החיצוני מייצג את שאלת הספקת המים למשק צומח, אוכלוסיה גדלה, ביקוש מתרחב למים וההתפלה שתבוא בעקבות התפתחויות אלו (השחקנים). המודל נעשה ע"י ד"ר אור גולדפרב ויואב כסלו מנציבות המים, ונמצא כיום בשימוש מעשי בהנחיית מדיניות נציבות המים. עם זאת, הוא אינו מפורט במלואו ואין התעמקות באלמנטים הטכניים של אופן החישוב, אלא הוא מותווה בקווים כלליים. אנו ננסה לחקור ולבחון, כיצד בוצעו חישובים אלו וכיצד פועל המודל המרקוביאני. מדובר במודל, המאפשר קבלת החלטות מדיניות בתנאי אי ודאות לגבי מצב המשקעים לטווח הארוך (תקופת תכנון של 20 שנה).
המודל המרקוביאני + דוגמא פשוטה לשימוש במודל:
http://en.wikipedia.org/wiki/Markov_chain http://en.wikipedia.org/wiki/Examples_of_Markov_chains הערה: הסבר על השרשרת המרקוביאנית מופיע גם באתר העברי אם כי פחות בפירוט ולכן הועדפה הגרסא האנגלית.
מקור אי-הודאות הוא בתכונות משק המים. הגשמים יורדים בחורף ועיקר השימוש במים הוא בקיץ. המים נשמרים מהחורף לקיץ ומשנה לשנה בכנרת ובמאגרים אחרים. המועד המתאים להודיע לחקלאים על צמצום בהספקת המים (אם יש צורך בכך) הוא בסתיו (על מנת שיוכלו לכלכל את צעדיהם). אולם, ההחלטה בסתיו נעשית בתנאי אי-ודאות, טרם ידוע מה כמות הגשם שירדה בחורף ומה היתה מידת ההעשרה של המאגרים. המודל המרקוביאני מנסח מדיניות מפורשת – כללי ניהול שנמסרים כקשרים כמותיים בין המים במאגרים להקצאה. התפלה עשויה לשנות את המדיניות של ניהול משק המים. מתקני ההתפלה שיבנו ויופעלו בצורה גמישה (בדרך כלל רק לתקופות חירום), יוכלו  להקטין או אולי אף לבטל את הצורך לצמצם את הספקת המים לחקלאות בשנים שחונות. כך, התכנון הכלכלי של ההספקה בתנאי אי-ודאות, מתקשר להחלטות על ההפקה הממוצעת ועל הקמת מתקני התפלה וייעודם (לפעולה רציפה או משתנה). פונקצית המטרה בתכנונים אלו, היא מזעור נזקים ועלויות במשק המים.
הרזולוציה היא רב-שנתית, לתקופת תכנון של 20 שנה. הפירוט יהיה כתמונה מצרפת כולל של משק המים בכללותו, הכולל את כלל המאגרים בישראל (כנרת, אקוויפר החוף, אקוויפר ההר והמוביל הארצי). לכן, אין חלוקה לאזורים (קיימות עבודות נוספות של נציבות המים המתבססות על מודל זה לקבלת החלטות אזוריות).
נתוני ההעשרה מפורטים בלוח 2 כדלקמן, נתוני ההיצע והביקוש בלוח 1
איכות המים נלקחת בחשבון בפונקציית המטרה תחת עלות ניצול היתר,הגורמת להמלחת מי התהום.
הצעת המחקר: מטרת המחקר תהיה תכנון מזעור העלות הקשורה במדיניות ניהול משק המים, ניהול המאגרים וההפקה במדינת ישראל,כלומר קבלת החלטה האם להקים מתקני התפלה וגודלם הרצוי וקביעת היקף החקלאות השנתית בתאם למצב מילוי המאגרים של מדינת ישראל. העלות תימדד כתוחלת ערך נוכחי לעשרים שנה.
תפיסת העלות תהיה תפיסה הפרשית, כלומר מודדים את השינויים בעלות כתוצאה משינויים בתוכנית משק המים.
פונקצית המטרה: מינימום תוחלת עלות הקמת מתקני התפלה ותפעולם (תפעול רציף או תפעול התלוי במצב מילוי המאגרים), עלות פיצוי עבור צמצום הקצאה לחקלאות באופן קבוע או לחילופין צמצום הקצאה לחקלאות באופן חד-פעמי, עלות ניצול היתר של המאגרים לצורך שיקום, עלות פגיעה בהספקה למגזר העירוני. האילוץ המרכזי: מאזן מים: העשרה טבעית+ העשרה מהתפלת מים פחות הצריכה החקלאית והצריכה העירונית=>0 אי הודאות בפונקצית המטרה נובעת מאי ידיעת מצב מילוי המאגרים בסוף החורף התלויה בהסתברות ירידת הגשמים. לסיום, נצטט מספרם של דוד דרי ואילן סולומון: "הכותרת 'אחרי המבול' מייצגת נאמנה את דרך ניהול משק המים בתקופה המאופיינת באי-ודאות גבוהה. קובעי המדיניות כלכלו צעדיהם בראייה קצרת-טווח ולא שעו למגוון האזהרות מפי אנשי מקצוע שונים, ביניהם כאלה שהוזמנו על-ידם מחוץ-לארץ.
במצבים המאופיינים ברמת אי-ודאות גבוהה, סביר שדעות המומחים תשתרענה על-פני מגוון רחב של תחזיות. אם מקבל ההחלטות אינו רוצה לקבל דעות שאינן נוחות לו, לא יתקל בקושי במציאת חוות-דעת אחרות, שאף אם אינן תומכות בדעתו, עצם קיומן משחרר אותו מן הצורך לקבל חוות-דעת בלתי-נוחות" ("אחרי המבול – אי-ודאות ומדיניות המים בישראל", בעמ' 39).
תוכן עניינים
  א.תקציר -2
ב. מבוא -.4
ג.
משק המים –..5
ד. חקלאות ..7
ד.1. קיום חקלאות בתנאי אי-וודאות –9
ה. ניהול משק המים בתנאי אי-וודאות –.10 ה.1. המודל המרקוביאני –11
ה.2. החקלאות ופונקצית הנזק לחקלאות …12
ה.3. תוכנית ההספקה בתנאי אי ודאות -.14
ה.4. הצגת התוצאות 20 ה.5. חלופת תכנון שנייה – שילוב מתקן התפלה של
1 00 מלמ”ש -.21
ו. התפלה רציפה כפתרון לנזקי החקלאות ועלויותיה -…
5 ו.1. העלות הכוללת של התפלה רציפה -.27
ז. סיכום -29
ח. ביבליוגרפיה –.30