بررسی الگوی مصرف آب خانوارهای روستایی و شهری ایران با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده اقتصاد، دانشگاه آزاد اسلامی قزوین، قزوین،‌ ایران

2 دانشیار دانشکده اقتصاد، دانشگاه علامه طباطبائی، تهران، ایران.

10.22054/ijer.2020.37561.669

چکیده

وضعیت بحرانی آب و رشد تقاضای آن در ایران، تخریب و بهرهبرداری بیرویه از منابع آبهای زیرزمینی و تداوم خشکسالی در سالهای گذشته، مدیریت تقاضای آب را در تمامی بخشهای مصرف از جمله بخش خانگی  به یک دغدغه مهم در سیاستهای کشور تبدیل کرده است. بدون شناسایی عوامل تاثیرگذار و اهمیت آنها در الگوی مصرف آب خانگی، برنامهریزی و اجرای سیاستهای کارآمد امکانپذیر نیست. در همین راستا، این پژوهش درصدد شناسایی عوامل اقتصادی اجتماعی موثر بر تقاضای آب و تعیین درجه اهمیت آنها در الگوی مصرف آب خانوار برآمده است. با توجه به عدم امکان تصریح روابط ریاضی دقیق میان این عوامل و مصرف‌ آب در این پژوهش از الگوریتم جنگل تصادفی برای شناسایی عوامل موثر  استفاده شده است. همچنین با هدف کارایی بیشتر به دلیل تفاوتهای موجود در سبک زندگی و فرهنگی خانوارهای روستایی و شهری، این دو گروه  به تفکیک مورد بررسی قرار گرفتهاند. در نهایت  17 عامل موثر در سه سطح متفاوت تاثیرگذاری شناسایی شدند که از این میان متغیرهای درآمد خانوار، مساحت خانه و سن سرپرست واستفاده از کولرهای آبی مهمترین متغیرهای کمی و کیفی اثرگذار بر مصرف خانوارهای شهری و روستایی شناسایی شدند. سایر عوامل نیز به ترتیب اثرگذاری رتبهبندی شدند.

کلیدواژه‌ها


اسمعیل‌نیا بالاگتابی، فاطمه، سرلک، احمد و غفاری، هادی (1397). بررسی و تحلیل تقاضای آب شرب با استفاده از تابع مطلوبیت استون گری: مطالعه موردی منطقه ورامین. تحقیقات اقتصاد کشاورزی، دوره 10، شماره 3، 150-131.
ادیب‌پور، مهدی و شیرآشیانی، رحیمه(1393). برآورد تابع تقاضای آب خانگی استان گلستان. فصلنامه مدلسازی اقتصادی، دوره 26، شماره 2، 106-91.
پژویان، جمشید و حسینی، سید شمس‌الدین(1382). برآورد تابع تقاضای آب خانگی )مطالعه موردی شهر تهران(. فصلنامه پژوهش‌های اقتصادی ایران، شماره 16، 67-47.
تابش، مسعود،  بهبودیان، صادق و بیگی، سهیلا (1393). پیش‌بینی بلند مدت تقاضای آب شرب (مطالعه موردی: شهر نیشابور)، تحقیقات منابع آب ایران، دوره 10، شماره 3، 25-14.
تابش، مسعود و دینی، مهدی (1389). پیش‌بینی تقاضای روزانه آب شهری با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی، مطالعه موردی: شهر تهران. آب و فاضلاب، دوره 21، شماره 1، 95-84.
جمالی، غلامرضا و زمانی، سامان (1394). عوامل موثر بر الگوی مصرف آب و بهینه‌سازی آن در بخش خانگی مناطق روستایی(مطالعه موردی: مناطق روستایی شهرستان بوشهر). آب و توسعه پایدار، دوره 2، شماره 1، 86-81.
خوش اخلاق، رحمان و شهرکی، جواد (1387). برآورد تابع تقاضای آب خانگی در شهر زاهدان. پژوهش‌های رشد و توسعه پایدار (پژوهش‌های اقتصادی)، دوره 8 شماره 4، 145-129.
سجادی‌فر، سید حسین و خیابانی، ناصر (1390). مدلسازی تقاضای آب خانگی با استفاده از روش مدل عوامل تصادفی،مطالعه موردی: شهر اراک. آب و فاضلاب، دوره 22، شماره 3، 68-59. 
فلاحی، محمدعلی، انصاری، حسین و مقدس، سعیده (1391). ارزیابی عوامل موثر بر مصرف آب شرب خانوار و پیش‌بینی تقاضای آن: روش داده‌های تابلویی. آب و فاضلاب، دوره 23، شماره 4، 87-78.
کاظمی، محمدجواد، جلیلی قاضی‌زاده، محمدرضا و دارابی، علی (1396). مروری بر برخی از روش‌های پیش‌بینی تقاضای مصرف آب شهری، شرکت آب و فاضلاب کشور. اولین همایش مدیریت مصرف و هدر رفت آب.
محمدی دینانی، منصور و اکبری، حسین (1379). تخمین تابع تقاضای آب شرب در شهر کرمان. پژوهش‌های اقتصادی ایران، شماره 7. 78-67.
Agthe, D. E., & Billings, R. B. (1980). Dynamic models of residential water demand. Water Resources Research, 16(3), 476-480.
Aho, M. I., Akpen, G. D., & Ivuwe, P. (2016). Determinants of residential per capita water demand of makurdi metropolis. Nigerian Journal of Technology, 35(2), 424-431.
Arbués, F., Garcıa-Valiñas, M. Á., & Martınez-Espiñeira, R. (2003). Estimation of residential water demand: a state-of-the-art review. The Journal of Socio-Economics, 32(1), 81-102.
Arbués, F., Villanúa, I., & Barberán, R. (2010). Household size and residential water demand: an empirical approach. Australian Journal of Agricultural and Resource Economics, 54(1), 61-80.
Arndt, C. (2003). Information measures: information and its description in science and engineering. Springer Science & Business Media.
Arouna, A., & Dabbert, S. (2010). Determinants of domestic water use by rural households without access to private improved water sources in Benin: A seemingly unrelated Tobit approach. Water Resources Management, 24(7), 1381-1398.
Baumann, D. D., Boland, J., & Hanemann, W. M. (1998). Urban water demand management and planning (pp. 1-10). New York: McGraw-Hill.
Bilal, K. K. (2018). Assessment of Domestic Water Consumption Quantity in The Jalalabad City, Afghanistan. International Journal of Scientific & Engineering Research, 9(4), 1206-1215.
Billings, R. B., & Day, W. M. (1989). Demand management factors in residential water use: The southern Arizona experience. JournalAmerican Water Works Association, 81(3), 58-64.
Carver, P. H., & Boland, J. J. (1980). Short‐and long‐run effects of price on municipal water use. Water Resources Research, 16(4), 609-616.
Cavanagh, S. M., Hanemann, W. M., & Stavins, R. N. (2002). Muffled price signals: household water demand under increasing-block prices.
Chicoine, D. L., Deller, S. C., & Ramamurthy, G. (1986). Water demand estimation under block rate pricing: a simultaneous equation approach. Water Resources Research, 22(6), 859-863.
Dagnew, D. C. (2012). Factors determining residential water demand in north western Ethiopia, the case of Merawi (Doctoral dissertation, Cornell University).
Domene, E., & Saurí, D. (2006). Urbanisation and water consumption: Influencing factors in the metropolitan region of Barcelona. Urban Studies, 43(9), 1605-1623.
Dalhuisen, J. M., Florax, R. J., De Groot, H. L., & Nijkamp, P. (2003). Price and income elasticities of residential water demand: a meta-analysis. Land Economics, 79(2), 292-308.
Edwards, K., & Martin, L. (1995). A methodology for surveying domestic water consumption. Water and Environment Journal, 9(5), 477-488.
Gardner, K. (2010). Residential water demand modelling and behavioural economics (Doctoral dissertation, University of East Anglia).
Gaudin, S., Griffin, R. C., & Sickles, R. C. (2001). Demand specification for municipal water management: evaluation of the Stone-Geary form. Land Economics, 77(3), 399-422.
Geudens, P. J. J. G., & Grootveld, J. (2012). Dutch drinking water statistics 2012. Rijswijk: Association of Dutch water companies (VEWIN).
Rathnayaka, K., Malano, H., Maheepala, S., George, B., Nawarathna, B., Arora, M., & Roberts, P. (2015). Seasonal demand dynamics of residential water end-uses. Water, 7(1), 202-216.
Ghadami, F., Takhtfiroozeh, S., Rajabi, Z., Akbari, H., & Rabbani, D. (2018). Modeling of water consumption per capita in Kashan as an Iranian desert area with a view to Global warming. Journal of Entomological Research, 42(1), 143-150.
Grafton, R. Q., Ward, M. B., To, H., & Kompas, T. (2011). Determinants of residential water consumption: Evidence and analysis from a 10‐country household survey. Water Resources Research, 47(8).
Ho, T. K. (1995, August). Random decision forests. In Proceedings of 3rd international conference on document analysis and recognition (Vol. 1, pp. 278-282). IEEE.
Hoffmann, M., Worthington, A., & Higgs, H. (2006). Urban water demand with fixed volumetric charging in a large municipality: the case of Brisbane, Australia. Australian Journal of Agricultural and Resource Economics, 50(3), 347-359.
Hewitt, J. A., & Hanemann, W. M. (1995). A discrete/continuous choice approach to residential water demand under block rate pricing. Land Economics, 173-192.
Howe, C. W., & Linaweaver Jr, F. P. (1967). The impact of price on residential water demand and its relation to system design and price structure. Water Resources Research, 3(1), 13-32.
Jansen, A., & Schulz, C. E. (2006). Water demand and the urban poor: a study of the factors influencing water consumption among households in Cape Town, South Africa. South African Journal of Economics, 74(3), 593-609.
Jorgensen, B., Graymore, M., & O'Toole, K. (2009). Household water use behavior: An integrated model. Journal of Environmental Management, 91(1), 227-236.
Kallis, G. (1999). Geography of metropolitan areas and the use of water. Report prepared for the METRON project.
Keshavarzi, A. R., Sharifzadeh, M., Haghighi, A. K., Amin, S., Keshtkar, S., & Bamdad, A. (2006). Rural domestic water consumption behavior: A case study in Ramjerd area, Fars province, IR Iran. Water Research, 40(6), 1173-1178.
Loh, M., & Coghlan, P. (2003). Domestic water use study in Perth, Western Australia, 1998-2001 (pp. 1-235). Perth: Water Corporation.
Lyman, R. A. (1992). Peak and off‐peak residential water demand. Water Resources Research, 28(9), 2159-2167.
Martínez-Espiñeira, R. (2002). Residential water demand in the Northwest of Spain. Environmental and Resource Economics, 21(2), 161-187
Mayer, P. W., DeOreo, W. B., Opitz, E. M., Kiefer, J. C., Davis, W. Y., Dziegielewski, B., & Nelson, J. O. (1999). Residential end uses of water.
Mendes-Moreira, J., Soares, C., Jorge, A. M., & Sousa, J. F. D. (2012). Ensemble approaches for regression: A survey. Acm Computing Surveys (CSUR), 45(1), 1-40.
Metcalf, L. (1926). Effect of water rates and growth in population upon per capita consumption. Journal (American Water Works Association), 15(1), 1-21.
Michelsen, A. M., McGuckin, J. T., & Stumpf, D. (1999). NONPRICE WATER CONSERVATION PROGRAMS AS A DEMAND MANAGEMENT TOOL 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 35(3), 593-602.
Millock, K., & Nauges, C. (2010). Household adoption of water-efficient equipment: the role of socio-economic factors, environmental attitudes and policy. Environmental and Resource Economics, 46(4), 539-565.
Nauges, C., & Thomas, A. (2000). Privately operated water utilities, municipal price negotiation, and estimation of residential water demand: The case of France. Land Economics, 68-85
Olmstead, S. M., Hanemann, W. M., & Stavins, R. N. (2007). Water demand under alternative price structures. Journal of Environmental Economics and Management, 54(2), 181-198.
Opitz, D., & Maclin, R. (1999). Popular ensemble methods: An empirical study. Journal of Artificial Intelligence Research, 11, 169-198.
Pint, E. M. (1999). Household responses to increased water rates during the California drought. Land Economics, 246-266.
Quinlan, J. R. (1983). Learning efficient classification procedures and their application to chess end games. In Machine learning (pp. 463-482), Berlin, Heidelberg.
Quinlan, J. R. (1986). Induction of decision trees. Machine learning, 1(1), 81-106.
Ramsey, E., Berglund, E. Z., & Goyal, R. (2017). The impact of demographic factors, beliefs, and social influences on residential water consumption and implications for non-price policies in Urban India. Water, 9(11), 844.
Reynaud, A., & Romano, G. (2018). Advances in the economic analysis of residential water use: An introduction. Water, 10(9), 1162.
Reynaud, A. (2015). Modelling household water demand in Europe. Insights from a cross-country econometric analysis of EU, 28.
Rokach, L. (2010). Ensemble-based classifiers. Artificial Intelligence Review, 33(1-2), 1-39.
Romano, G., Salvati, N., & Guerrini, A. (2014). Estimating the determinants of residential water demand in Italy. Water, 6(10), 2929-2945.
Schleich, J., & Hillenbrand, T. (2009). Determinants of residential water demand in Germany. Ecological Economics, 68(6), 1756-1769.
Shan, Y., Yang, L., Perren, K., & Zhang, Y. (2015). Household water consumption: insight from a survey in Greece and Poland. Procedia Engineering, 119, 1409-1418.
Sandiford, P., Gorter, A. C., Orozco, J. G., & Pauw, J. P. (1990). Determinants of domestic water use in rural Nicaragua. The Journal of Tropical Medicine and Hygiene, 93(6), 383-389.
Stevens, T. H., Miller, J., & Willis, C. (1992). Effect of Price Structure on Residential Water Demand 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 28(4), 681-685.
Suh, D., & Ham, S. (2016). A water demand forecasting model using BPNN for residential building. Contemp. Eng. Sci., 9(1), 1-10.
Wa’el A, H., Memon, F. A., & Savic, D. A. (2016). Assessing and modelling the influence of household characteristics on per capita water consumption. Water Resources Management, 30(9), 2931-2955.
Wang, Q. R., & Suen, C. Y. (1984). Analysis and design of a decision tree based on entropy reduction and its application to large character set recognition. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, (4), 406-417.
Worthington, A. C., & Hoffmann, M. (2006). A state of the art review of residential water demand modelling.
Worthington, A. C., & Hoffman, M. (2008). An empirical survey of residential water demand modelling. Journal of Economic Surveys, 22(5), 842-871.
Wentz, E. A., & Gober, P. (2007). Determinants of small-area water consumption for the city of Phoenix, Arizona. Water Resources Management, 21(11), 1849-1863.
Yeh, C. C., Chi, D. J., & Lin, Y. R. (2014). Going-concern prediction using hybrid random forests and rough set approach. Information Sciences, 254, 98-110.