Economic and Planning Research

fa سیاست‌گذاری بهینه آب زیرزمینی در حضور سرمایه‌گذاری بهره‌وری کشاورزان: یک رویکرد بازی پویا Optimal Groundwater Policy in the Presence of Farmers’ Productivity Investment: A Dynamic Game Approach اقتصاد انرژی، محیط زیست و منابع طبیعی Energy Economics, Environment and Natural Resources پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">در بسیاری از مناطق خشک و نیمه‌خشک، سفره‌های آب زیرزمینی مشترک نقش اساسی در تداوم تولید کشاورزی ایفا می‌کنند، در حالی که نبود نهادهای کارآمد، برداشت بی‌رویه و افت سطح آب را تشدید کرده است. این مقاله یک چارچوب نظری برای تحلیل تعامل میان سیاست‌گذاری محلی، سرمایه‌گذاری در بهره‌وری و مبادله غیررسمی آب ارائه می‌دهد. مدل به‌صورت یک بازی پویا، متوالی و با اطلاعات کامل میان سه بازیگر شامل برنامه‌ریز محلی، یک کشاورز با بهره‌وری بالا و یک کشاورز با بهره‌وری پایین طراحی شده است.برنامه‌ریز محلی با هدف بیشینه‌سازی رفاه اجتماعی تنزیل‌شده، میزان سهمیه آب زیرزمینی را تعیین می‌کند؛ کشاورز کم‌بهره بخشی از سهمیه خود را در بازار غیررسمی به فروش می‌رساند؛ و کشاورز پربهره به‌طور پویا درباره میزان سرمایه‌گذاری در بهبود بهره‌وری تصمیم می‌گیرد. پویایی انباشت سرمایه و سطح آب زیرزمینی از طریق معادلات دیفرانسیلی مدل‌سازی شده و تعادل بازی با استفاده از اصل حداکثرسازی پنتریاگین و روش استدلال معکوس استخراج می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که سرمایه‌گذاری در بهره‌وری، علاوه بر افزایش سود خصوصی، از طریق کاهش تقاضای آب، بر پایداری سفره آب نیز اثرگذار است. همچنین پارامترهای نهادی و زیست‌محیطی نظیر نرخ تنزیل، ضریب نفوذپذیری آب و ارزش اثرات خارجی زیست‌محیطی نقش تعیین‌کننده‌ای در سیاست بهینه تخصیص آب دارند. یافته‌ها بر ضرورت هم‌زمانی سیاست‌های تخصیص آب و مشوق‌های سرمایه‌گذاری در فناوری‌های بهره‌ور تأکید می‌کنند.</div> <div style="text-align: justify;">In many arid and semi-arid regions, shared groundwater aquifers play a crucial role in sustaining agricultural production, while the absence of effective institutions has exacerbated over-extraction and groundwater depletion. This paper develops a theoretical framework to analyze the interaction between local policy-making, investment in efficiency, and informal water trading. The model is formulated as a dynamic, sequential game with complete information among three players: a local planner, a high-productivity farmer, and a low-productivity farmer. The local planner determines groundwater extraction quotas to maximize discounted social welfare; the low-productivity farmer sells part of his quota in an informal market; and the high-productivity farmer dynamically decides on the level of investment in productivity-enhancing technologies. The dynamics of capital accumulation and groundwater levels are modeled through differential equations, and the game equilibrium is derived using Pontryagin’s Maximum Principle and backward induction. The results indicate that investment in productivity not only increases private profits but also contributes to aquifer sustainability by reducing water demand. Moreover, institutional and environmental parameters—such as the discount rate, aquifer recharge (or permeability) coefficient, and the valuation of environmental externalities—play a decisive role in determining optimal water allocation policies. The findings underscore the necessity of coordinating water allocation policies with investment incentives for water-efficient technologies.</div> آب زیرزمینی, بازی پویا, کنترل بهینه, سرمایه‌گذاری بهره‌وری, بازار آب, برنامه‌ریز محلی Groundwater, Dynamic Game, Optimal Control, Productivity Investment, Water Market, Local Planner. 37 57 http://eprj.ir/browse.php?a_code=A-10-985-5&slc_lang=fa&sid=1 Mehdi Fadaee مهدی فدایی m.fadaee@imps.ac.ir 100319475328460012248 100319475328460012248 Yes Associate Professor, Department of Socio-Economics Systems, Institute for Management and Planning Studies, Tehran, Iran, دانشیار گروه اقتصاد و سیستم‌ها، موسسه عالی آموزش و پژوهش برنامه‌ریزی، تهران، ایران. Maryam Asghari مریم اصغری 100319475328460012249 100319475328460012249 No M.S in Socio-Economic Systems, Institute for Management and Planning Studies, Tehran, Iran, کارشناس ارشد مهندسی سیستم های اقتصادی اجتماعی، موسسه عالی آموزش و پژوهش برنامه‌ریزی، تهران، ایران.