شبیه‌سازی عددی جهت ارائه رابطه‌ای برای برداشت بهینه آب زیرزمینی (مطالعه موردی: آبخوان دامنه)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران- مدیریت منابع آب، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران، آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه قم

3 استادیار گروه مهندسی عمران و نویسنده مسئول، دانشگاه قم، قم، ایران

چکیده

هدف از این پژوهش شناخت رفتار آبخوان دامنه نسبت به تنش‌های مختلف آبی و ارائه رابطه‌ای برای برداشت بهینه آب زیرزمینی از این آبخوان می‌باشد. ابتدا از سامانه اطلاعات جغرافیایی برای پردازش داده‌های زمین‌شناسی، هیدرولوژیکی و هیدروژئولوژیکی و سپس کد MODFLOW-2000 برای شبیه‌سازی جریان استفاده شده‌است. پس از شبیه‌سازی اولیه، پارامتر هدایت هیدرولیکی در حالت پایدار (فروردین 1384) و در حالت ناپایدار (1383-1384) پارامتر هدایت هیدرولیکی و ضریب آبدهی‌ویژه واسنجی گردید. سپس برای یک دوره 18 ماهه، با داده‌های سال 91-92 و برای پارامترهای بهینه شده آزمون صحت‌سنجی انجام شد. برای پیش‌بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی و تاثیر پمپاژ آب از آبخوان دامنه، دو سناریو مدیریتی متفاوت برای یک بازه زمانی 102 ماهه، تعریف شد. نتایج تحلیل مدل عددی مبین این است که اگر با وضعیت فعلی از آبخوان بهره‌برداری شود افت شدید آب در آبخوان و خشک شدن تدریجی آبخوان در آینده ادامه پیدا خواهد-کرد بطوری که حداکثر افت در محدود چاه مشاهداتی 5 به میزان 20/12 متر و حداقل مقدار افت در محدود چاه مشاهده‌ای 3 به میزان 70/1 متر می‌باشد. البته کاهش دبی پمپاژ باعث بهبود نسبی این وضعیت می‌شود. پس با توجه به اینکه آبخوان دامنه کاملاً توسعه یافته است، نمودار تغذیه-پمپاژ استخراج گردید. نتایج نشان می‌دهد که با استفاده از نمودار تغذیه-پمپاژ می‌توان سطح آب را با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی و زیست‌محیطی در یک حد مشخصی کنترل کرد و محدوده‌هایی از آبخوان که نزدیک مرز آبخوان (مرز‌های تراوا) هستند تحت تاثیر این مرزها قرار گرفته و چاه‌های بهره‌برداری در این محدوده کمترین اثر را روی افت سطح آب دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical simulation for present a relationship for optimize exploitation groundwater (case study: Damaneh aquifer)

نویسندگان [English]

  • mehdi malekmahmoudi 1
  • ali Ahmadi Badejani 2
  • Taher Rajaee 3
  • mohammad Javadi Rad 2
1 M.Sc. Graduated Student of Civil Engineering, Water Resources Management, Yasouj University, Yasouj, Iran
2 Graduate student of Water and Hydraulic structures, Department of Civil Engineering, Qom University
3 Assistant Professor, Dept., of Civil Eng., University of Qom., Qom., Iran
چکیده [English]

In this study, an Analytical program has been conducted to identify the behavior of of amplitude aquifer to different water turbulence and find a relationship for optimal groundwater abstraction of this aquifer. The geographic information system is first used to process geological, hydrological, and hydrogeological data, and then the MODFLOW-2000 code is used to simulate the flow. After the initial simulation, the hydraulic conductivity parameter in a stabilized steady situation (April 2005) and in a unstable situation (2004-2005) The hydraulic conductivity parameter and the discharge coefficient, in particular, were measured. Then, for a period of 18 months, with the data of 2012-2013 and for the optimized parameters, the validation test was performed. Two different management scenarios for a 102-month period were defined to predict groundwater level fluctuations and the effect of water pumping from the domain aquifer. The results of the numerical model analysis show that if the aquifer is operate with the current situation, the sharp drop in water in the aquifer and the gradual drying of the aquifer will continue in the future, so that the maximum and minimum drop limit of observation wells number 5 und 3 is respectively 12/20 meters and 1.70 meters. Of course, lowering the discharge pumping rate will improve this situation. Therefore, considering that the range amplifier is fully developed, the power supply-pumping diagram was drawn. The results show that by using the nutrition-pumping diagram, the water level can be controlled to a certain extent by considering economic and environmental issues and the areas of aquifer that are close to the aquifer (trava boundaries) are affected and the wells operating in this area have the least effect on the drop in water level.

کلیدواژه‌ها [English]

  • numerical simulation
  • Groundwaters modelling
  • Damanh Aquifer
  • Water level fluctuations
  • MODFLOW2000
صفوی، ح. 1393. هیدرولوژی مهندسی، چاپ چهارم، انتشارات ارکان دانش اصفهان، 706ص.
طاهری تیزرو، ع.، و روشنی، ا. 1390. مدیریت منابع آب‌های زیرزمینی، چاپ دوم، انتشارات دانشگاه رازی، 213ص.
عطایی آشتیانی، ب.، و کتابچی، ح. 1393. هیدرولیک و آلودگی آب‌های زیرزمینی، چاپ اول، انتشارات دانشگاه صنعتی شریف، ص 917.
نظری، ر.، و جودوی، ع. 1393. مدل‌سازی کاربردی جریان و انتقال آلاینده در آبخوان، چاپ اول، انتشارات آفتاب عالمتاب مشهد، ص 230.
وزارت نیرو، شرکت مدیریت منابع ایران، معاونت پژوهش و مطالعه پایه، دفتر استانداردها ومعیارهای فنی، 1393، پیش‌نویس راهنمای تهیه مدل ریاضی آب‌های زیر زمینی.
وزارت نیرو، شرکت آب منطقه‌ای اصفهان، 1394. گزارش زمین شناسی فریدن.
وزارت نیرو، شرکت مدیریت منابع آب ایران. 1394. بهنگام‌سازی بیلان منابع آب محدوده های مطالعاتی حوضه آبریزگاو خونی منتهی به سال آبی 1389-90، (آ‌بان‌ماه 1394)، گزارش بیلان منابع آب محدوده مطالعاتی دامنه و داران، جلد پنجم، 50‌ص.
Movahedian, A., Chitsazan, M. and Nozarpour, L. 2016. Management of an aquifer with an emphasis on the interaction of the aquifer and river using MODFLOW model in Gotvand–Aghili plain, Khuzestan, Iran. Arabian Journal of Geosciences, 9(2), p.119.
Qadir, A., Ahmad, Z., Khan, T., Zafar, M., Qadir, A. and Murata, M. 2016. A spatio-temporal three-dimensional conceptualization and simulation of Dera Ismail Khan alluvial aquifer in visual MODFLOW: a case study from Pakistan. Arabian Journal of Geosciences, 9(2), p.149.
Banejad, H., Mohebzadeh, H., Ghobadi, M.H. and Heydari, M. 2014. Numerical simulation of groundwater flow and contamination transport in Nahavand Plain aquifer, west of Iran. Journal of the Geological Society of India, 83(1), pp.83-92.
Di Maio, R., Fabbrocino, S., Forte, G. and Piegari, E. 2014. A three-dimensional hydrogeological–geophysical model of a multi-layered aquifer in the coastal alluvial plain of Sarno River (southern Italy). Hydrogeology journal, 22(3), pp.691-703.
Don, N.C., Araki, H., Yamanishi, H. and Koga, K. 2005. Simulation of groundwater flow and environmental effects resulting from pumping. Environmental Geology, 47(3), pp.361-374.
Dowlatabadi, S. and Zomorodian, S.A. 2016. Conjunctive simulation of surface water and groundwater using SWAT and MODFLOW in Firoozabad watershed. KSCE Journal of Civil Engineering, 20(1), pp.485-496.
Faghihi, N., Kave, F. and Babazadeh, H. 2010. Prediction of aquifer reaction to different hydrological and management scenarios using visual MODFLOW model-Case study of Qazvin plain, Journal of Water Sciences Research, Vol.2, No.1, Fall 2010, 39-45.
Izady, A., Davary, K., Alizadeh, A., Ziaei, A.N., Alipoor, A., Joodavi, A. and Brusseau, M.L. 2014. A framework toward developing a groundwater conceptual model. Arabian Journal of Geosciences, 7(9), pp.3611-3631.
Fernández-Álvarez, J.P., Álvarez-Álvarez, L. and Díaz-Noriega, R. 2016. Groundwater numerical simulation in an open pit mine in a limestone formation using MODFLOW. Mine Water and the Environment, 35(2), pp.145-155.
Khadri, S.F.R. and Pande, C. 2016. Ground water flow modeling for calibrating steady state using MODFLOW software: a case study of Mahesh River basin, India. Modeling Earth Systems and Environment, 2(1), PP:2-39.
Surinaidu, L., Rao, V.G., Rao, N.S. and Srinu, S. 2014. Hydrogeological and groundwater modeling studies to estimate the groundwater inflows into the coal Mines at different mine development stages using MODFLOW, Andhra Pradesh, India. Water Resources and Industry, 7, pp.49-65.
El Yaouti, F., El Mandour, A., Khattach, D. and Kaufmann, O. 2008. Modelling groundwater flow and advective contaminant transport in the Bou-Areg unconfined aquifer (NE Morocco). Journal of Hydro-environment Research, 2(3), pp.192-209.
Hu, Y., Moiwo, J.P., Yang, Y., Han, S. and Yang, Y. 2010. Agricultural water-saving and sustainable groundwater management in Shijiazhuang Irrigation District, North China Plain. Journal of Hydrology, 393(3-4), pp.219-232.