Published May 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

A system dynamics approach to management of water resources in Qatar

Creators

  • 1. Hamad bin Khalifa University
  • 2. Qatar Foundation
  • 3. Tunis University
  • 4. Tunis El Manar University
  • 5. University of Kent

Description

Rapid global population growth and extensive urbanization threaten water sustainability, hindering sustainable development. This issue is particularly acute in arid regions such as the Gulf Cooperation Council (GCC), where the scarce natural water resources are overexploited. Effective water resource management (WRM) is pivotal in overcoming this challenge. This holistic study presents an innovative approach to address water sustainability at a national scale by developing a WRM decision support system (DSS) leveraging system dynamics modeling (SDM). Employing a unique scenario design framework developed in this study, the DSS simulates Qatar's water resource system behavior for 2021 to 2070 according to nine clustered policy scenarios presenting different degrees of sustainability designed accounting for changes in physical, environmental, and socioeconomic patterns. Our results reveal that the "business-as-usual" (BAU) WRM policy can balance water supply and demand for only 32 years. According to the best policy scenario, the sustainability of the water supply could be ensured for up to 50 years by increasing the water supply by 10 % and reducing consumption by 10 %. Additionally, to aid policymakers in fostering water resource sustainability, groundwater conservation strategies are proposed using the unique scenario design framework by limiting the yield to the safe abstraction level and emphasizing the significance of preserving non-renewable groundwater resources as a "backstop" resource for the country. While marking the first holistic research study in Qatar by utilizing the SDM approach to tackle national-scale WRM challenges, the established WRM DSS model is equally applicable to other GCC countries and similar arid regions.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يهدد النمو السكاني العالمي السريع والتحضر الواسع استدامة المياه، مما يعوق التنمية المستدامة. هذه القضية حادة بشكل خاص في المناطق القاحلة مثل مجلس التعاون الخليجي، حيث يتم الإفراط في استغلال موارد المياه الطبيعية الشحيحة. تعد الإدارة الفعالة للموارد المائية أمرًا محوريًا في التغلب على هذا التحدي. تقدم هذه الدراسة الشاملة نهجًا مبتكرًا لمعالجة استدامة المياه على المستوى الوطني من خلال تطوير نظام دعم قرار إدارة الموارد المائية (DSS) الذي يستفيد من نمذجة ديناميكيات النظام (SDM). باستخدام إطار تصميم سيناريو فريد تم تطويره في هذه الدراسة، يحاكي نظام دعم القرار سلوك نظام الموارد المائية في قطر للفترة من 2021 إلى 2070 وفقًا لتسعة سيناريوهات سياسية مجمعة تقدم درجات مختلفة من الاستدامة مصممة لمراعاة التغيرات في الأنماط المادية والبيئية والاجتماعية والاقتصادية. تكشف نتائجنا أن سياسة "العمل كالمعتاد" يمكن أن توازن بين العرض والطلب على المياه لمدة 32 عامًا فقط. وفقًا لأفضل سيناريو للسياسة، يمكن ضمان استدامة إمدادات المياه لمدة تصل إلى 50 عامًا من خلال زيادة إمدادات المياه بنسبة 10 ٪ وتقليل الاستهلاك بنسبة 10 ٪. بالإضافة إلى ذلك، لمساعدة صانعي السياسات في تعزيز استدامة الموارد المائية، يتم اقتراح استراتيجيات الحفاظ على المياه الجوفية باستخدام إطار تصميم السيناريو الفريد من خلال الحد من العائد إلى مستوى الاستخراج الآمن والتأكيد على أهمية الحفاظ على موارد المياه الجوفية غير المتجددة كمورد "داعم" للبلد. في حين أنه يمثل أول دراسة بحثية شاملة في قطر من خلال استخدام نهج آلية التنمية المستدامة لمعالجة تحديات إدارة المخاطر على المستوى الوطني، فإن نموذج إدارة المخاطر على مستوى العالم المعمول به ينطبق بنفس القدر على دول مجلس التعاون الخليجي الأخرى والمناطق القاحلة المماثلة.

Translated Description (French)

La croissance rapide de la population mondiale et l'urbanisation étendue menacent la durabilité de l'eau, entravant le développement durable. Ce problème est particulièrement aigu dans les régions arides telles que le Conseil de coopération du Golfe (CCG), où les rares ressources naturelles en eau sont surexploitées. Une gestion efficace des ressources en eau (GRE) est essentielle pour surmonter ce défi. Cette étude holistique présente une approche innovante pour aborder la durabilité de l'eau à l'échelle nationale en développant un système d'aide à la décision (DSS) WRM s'appuyant sur la modélisation de la dynamique du système (SDM). En utilisant un cadre de conception de scénarios unique développé dans cette étude, le DSS simule le comportement du système de ressources en eau du Qatar pour 2021 à 2070 selon neuf scénarios politiques groupés présentant différents degrés de durabilité conçus en tenant compte des changements dans les modèles physiques, environnementaux et socio-économiques. Nos résultats révèlent que la politique de WRM « business-as-usual » (BAU) ne peut équilibrer l'offre et la demande d'eau que pendant 32 ans. Selon le meilleur scénario politique, la durabilité de l'approvisionnement en eau pourrait être assurée jusqu'à 50 ans en augmentant l'approvisionnement en eau de 10 % et en réduisant la consommation de 10 %. En outre, pour aider les décideurs à favoriser la durabilité des ressources en eau, des stratégies de conservation des eaux souterraines sont proposées en utilisant le cadre unique de conception de scénarios en limitant le rendement au niveau de captage sûr et en soulignant l'importance de la préservation des ressources en eaux souterraines non renouvelables en tant que ressource « de soutien » pour le pays. Tout en marquant la première étude de recherche holistique au Qatar en utilisant l'approche SDM pour relever les défis de la WRM à l'échelle nationale, le modèle DSS WRM établi est également applicable à d'autres pays du CCG et à des régions arides similaires.

Translated Description (Spanish)

El rápido crecimiento de la población mundial y la extensa urbanización amenazan la sostenibilidad del agua, lo que dificulta el desarrollo sostenible. Este problema es particularmente grave en regiones áridas como el Consejo de Cooperación del Golfo (CCG), donde los escasos recursos hídricos naturales están sobreexplotados. La gestión eficaz de los recursos hídricos es fundamental para superar este desafío. Este estudio holístico presenta un enfoque innovador para abordar la sostenibilidad del agua a escala nacional mediante el desarrollo de un sistema de apoyo a las decisiones (DSS) del WRM que aprovecha el modelado de dinámica de sistemas (SDM). Empleando un marco de diseño de escenarios único desarrollado en este estudio, el DSS simula el comportamiento del sistema de recursos hídricos de Qatar para 2021 a 2070 de acuerdo con nueve escenarios de políticas agrupadas que presentan diferentes grados de sostenibilidad diseñados para tener en cuenta los cambios en los patrones físicos, ambientales y socioeconómicos. Nuestros resultados revelan que la política de WRM "business-as-usual" (BAU) puede equilibrar el suministro y la demanda de agua durante solo 32 años. De acuerdo con el mejor escenario político, la sostenibilidad del suministro de agua podría garantizarse hasta 50 años aumentando el suministro de agua en un 10 % y reduciendo el consumo en un 10 %. Además, para ayudar a los responsables de la formulación de políticas a fomentar la sostenibilidad de los recursos hídricos, se proponen estrategias de conservación de las aguas subterráneas utilizando el marco de diseño de escenarios único, limitando el rendimiento al nivel de extracción segura y enfatizando la importancia de preservar los recursos de aguas subterráneas no renovables como un recurso de "respaldo" para el país. Si bien marca el primer estudio de investigación holística en Qatar al utilizar el enfoque de SDM para abordar los desafíos de WRM a escala nacional, el modelo establecido de WRM DSS es igualmente aplicable a otros países del CCG y regiones áridas similares.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نهج ديناميكيات النظام لإدارة الموارد المائية في قطر
Translated title (French)
Une approche de la dynamique des systèmes pour la gestion des ressources en eau au Qatar
Translated title (Spanish)
Un enfoque de dinámica de sistemas para la gestión de los recursos hídricos en Qatar

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4393167220
DOI
10.1016/j.spc.2024.03.024

Is supplement to
https://openalex.org/W2379489246 (Other)
https://openalex.org/W2725679906 (Other)
https://openalex.org/W2360519834 (Other)
https://openalex.org/W2347542722 (Other)
https://openalex.org/W3110740957 (Other)
https://openalex.org/W1988209574 (Other)
https://openalex.org/W1983872458 (Other)
https://openalex.org/W2391965275 (Other)
https://openalex.org/W2363814020 (Other)
https://openalex.org/W2354876377 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W251816126
  • https://openalex.org/W1572817382
  • https://openalex.org/W1964157894
  • https://openalex.org/W1968193023
  • https://openalex.org/W1991346513
  • https://openalex.org/W1996624883
  • https://openalex.org/W2012300349
  • https://openalex.org/W2036817306
  • https://openalex.org/W2039000086
  • https://openalex.org/W2051335173
  • https://openalex.org/W2054301465
  • https://openalex.org/W2061083072
  • https://openalex.org/W2066623523
  • https://openalex.org/W2079881246
  • https://openalex.org/W2080241461
  • https://openalex.org/W2087397837
  • https://openalex.org/W2099779069
  • https://openalex.org/W2130068839
  • https://openalex.org/W2137583221
  • https://openalex.org/W2172072003
  • https://openalex.org/W2303838400
  • https://openalex.org/W2460291833
  • https://openalex.org/W2478846266
  • https://openalex.org/W2513646582
  • https://openalex.org/W2523536348
  • https://openalex.org/W2560946359
  • https://openalex.org/W2592187897
  • https://openalex.org/W2765538501
  • https://openalex.org/W2767582563
  • https://openalex.org/W2771177763
  • https://openalex.org/W2891032498
  • https://openalex.org/W2895279317
  • https://openalex.org/W2897101960
  • https://openalex.org/W2928883905
  • https://openalex.org/W2954138331
  • https://openalex.org/W2960388292
  • https://openalex.org/W2972033029
  • https://openalex.org/W2983050038
  • https://openalex.org/W3009710845
  • https://openalex.org/W3013395099
  • https://openalex.org/W3048025577
  • https://openalex.org/W3097787763
  • https://openalex.org/W3109775843
  • https://openalex.org/W3120497596
  • https://openalex.org/W3130947129
  • https://openalex.org/W3196568259
  • https://openalex.org/W3204546085
  • https://openalex.org/W3204639961
  • https://openalex.org/W4205126199
  • https://openalex.org/W4206975155
  • https://openalex.org/W4220798126
  • https://openalex.org/W4224255310
  • https://openalex.org/W4288078127
  • https://openalex.org/W4293180257
  • https://openalex.org/W4295605402
  • https://openalex.org/W4304690709
  • https://openalex.org/W4309874404
  • https://openalex.org/W4313410668
  • https://openalex.org/W4313583826
  • https://openalex.org/W4317743475
  • https://openalex.org/W4321616909
  • https://openalex.org/W4322490148
  • https://openalex.org/W4362638595
  • https://openalex.org/W4365447982
  • https://openalex.org/W4366133855
  • https://openalex.org/W4366168953
  • https://openalex.org/W4366422575
  • https://openalex.org/W4372228011
  • https://openalex.org/W4381951492
  • https://openalex.org/W4386064858
  • https://openalex.org/W4387592046
  • https://openalex.org/W4388335277
  • https://openalex.org/W4389432186
  • https://openalex.org/W4390787609