تأثیر سناریو های مدیریتی و اقلیمی در تغییرات سطح آب زیرزمینی (مطالعه موردی مدل‏سازی عددی در آبخوان دشت سلماس)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

4 دکتری مهندسی منابع آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

در دهه‌های اخیر، عوامل متعددی مانند افزایش جمعیت، محدودیت منابع آب‌های سطحی به دلیل کاهش بارندگی و برداشت بیش از اندازه از آبخوان‌ها، باعث افت شدید سطح آب زیرزمینی در بسیاری از دشت‌های ایران از جمله دشت سلماس واقع در استان آذربایجان‌غربی شده‌ است. در این مطالعه، مدل عددی آبخوان دشت سلماس با استفاده از مدل MODFLOW در محیط نرم‌افزار GMS در دو حالت جریان ماندگار (شهریورماه سال آبی 95-94) و جریان غیر ماندگار (از مهرماه تا مردادماه سال آبی 96-95) تهیه گردید. پارامترهای ورودی مدل به‌ازای مقادیر اندازه‏گیری‌شده تراز آب زیرزمینی در موقعیت چاه‌های مشاهده‌ای واسنجی و در بازه زمانی شهریورماه سال آبی 96-95 تا مردادماه سال آبی 97-96 صحت‌سنجی گردید. درنهایت، سطح آب زیرزمینی با اعمال 6 سناریو شامل کاهش 10 تا 30 درصدی پمپاژ چاه‌ها و افزایش 5 تا 15 درصدی میزان بارندگی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج سناریوهای مورد مطالعه نشان داد که کاهش نرخ پمپاژ چاه‌ها، شرایط منابع آب زیرزمینی را به‌طور معنی‌دار بهبود می‌د‌هد، به‌طوریکه با کاهش نرخ پمپاژ چاه‌ها به میزان 30%‏، ضمن جبران کمبود مخزن آبخوان، حجم آب زیرزمینی به میزان 66/13 میلیون‌مترمکعب افزایش خواهد یافت. این در حالی است که افزایش 15 درصدی در میزان بارش سالانه، تنها 5/0 میلیون‌مترمکعب موجب بهبود وضعیت آبخوان خواهدشد. کاهش میزان نرخ تخلیه توسط چاه‌های بهره‌برداری، موجب کاهش میزان جریان آب زیرزمینی ورودی به محدوده آبخوان از 98/41 میلیون‌مترمکعب در شرایط واسنجی مدل به 7/38 میلیون‌مترمکعب در شرایط کاهش 30 درصدی نرخ تخلیه چاه‌ها گردید. با این حال، افزایش میزان بارندگی، موجب تغییرات قابل توجهی در میزان جریان‌های ورودی و خروجی آب زیرزمینی نگردید. همچنین، نتایج بیانگر این است که سناریوهای مدیریتی مانند جلوگیری از اضافه برداشت چاه‏های مجاز و انسداد چاه‌های غیرمجاز نسبت به سناریوهای اقلیمی محتمل اثرات قابل‌توجه‌تری بر بهبود وضعیت منابع آب زیرزمینی دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of Management and Climate Scenarios on Groundwater Level Changes: Case Numerical Modeling Study in Salmas Plain Aquifer

نویسندگان [English]

  • Mehrang Dousti Rezaie 1
  • Kamran Zeinalzadeh 2
  • Sina Besharat 3
  • Babak Amirataee 4
1 Ph.D Student of Irrigation and Drainage, Department of Water Engineering, Urmia University
2 Associate Professor, Department of Water Engineering, ََAgricultural Faculty University of Urmia., Urmia., Iran.
3 Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Urmia University
4 Ph.D. in Water Resources Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

In recent decades, several factors such as population growth, limited surface water resources due to reduced rainfall, and over-withdrawal of aquifers have caused a sharp drop in groundwater levels (GWLs) in many plains of Iran, including Salmas plain located in the province of West Azerbaijan. In this study, the numerical model of the Salmas plain aquifer was prepared using MODFLOW model in GMS software in both states of steady flow (September 2015) and non-steady flow (from September 2016 to August 2017). The input parameters of the model were calibrated for the measured values of GWL at the location of observation wells and validated from August 2016 to July 2018. Finally, the GWL was investigated applying 6 scenarios including a 10% to 30% decrease in pumping wells and a 5% to 15% increase in rainfall. The results of studied scenarios showed that reducing the pumping rate of the wells significantly improves the condition of groundwater resources. By reducing the pumping rate of the wells up to 30%, the volume of groundwater will increase by 13.66 mcm and shortage of the aquifer reservoir will be compensated. However, 15% increase in annual rainfall will improve the condition of the aquifer by only 0.5 mcm. Results show that reducing the rate of withdrawal from wells reduced the amount of groundwater flow entering the aquifer from 41.98 mcm in the calibration state of the model to 38.7 mcm in terms of 30% reduction of discharge rate in the wells. However, the increase in rainfall did not cause significant changes in the amount of groundwater inflow and outflow. The results of this study indicate that management scenarios such as preventing over-withdrawal from authorized wells and blocking unauthorized wells have more significant effects on improving the GWL than possible climatic scenarios.

کلیدواژه‌ها [English]

  • GMS
  • improvement of groundwater resources
  • steady flow
  • sustainable management
  • unsteady flow

مراجع

پارسا صدر، ح.، محمدزاده، ح. و ناصری، ح. ۱۳۹۵. شبیه‌سازی عددی آبخوان دشت روداب سبزوار و بررسی اثرات احداث سد روداب بر آن، نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. ۲۳ (۱): ۱۱۹-۱۳۵.
پورمحمدی، س.، دستورانی، م.، جعفری، ه.، رحیمیان، م.، گودرزی، م.، مسماریان، ز. و باقری، ف. ۱۳۹۴. بررسی بیلان آب زیرزمینی دشت تویسرکان همدان به کمک مدل ریاضی مادفلو. مجله اکو هیدرولوژی. ۲ (۴): ۳۷۱-382.
جبالبارزی، ب.، زهتابیان، غ.، طویلی، ع و خسروی، ح. 1399. ارزیابی تغییرات تراز سفره آب زیرزمینی دشت جعفریه با استفاده از نرم‌افزار GMS و کد MODFLOW. مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. ۱۴ (۵۰): 51-58.
رضایی، م.، پایمزد، ش و اعظمی، ا. ۱۳۹۹. بررسی اثر سد کرخه بر منابع آب زیرزمینی با استفاده از مدل GMS (مطالعه موردی: دشت عباس، دهلران). فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط‌زیست. ۲۲ (۳): ۲۶۵-۲۷۶.
زارعی، ک.، رسول‌زاده، ع.، صدیقی، م.، احمدزاده، غ. و رمضانی مقدم، ج. ۱۳۹۹. تعیین رابطه فرونشست زمین و افت سطح آب زیرزمینی با دو روش تداخل سنجی راداری و ایستگاه ثابت GPS (مطالعه موردی: دشت سلماس). مجله مهندسی آبیاری و آب ایران. ۱ (۴۱): ۱۶۸-۱۸۲.
سرچشمه، ب. و شاه‌محمدی کلالق، ش. ۱۳۹5. ارزیابی آسیب‌پذیری آلودگی آبخوان دشت سلماس با مدل دراستیک و سیستم اطلاعات جغرافیایی. فصلنامه دانش آب و خاک. ۲۶ (۴): 55-66.
شاکر سوره، ف. و اسدی، ا. ۱۳۹۸. ارتباط بین خشک‌سالی‌های هواشناسی و هیدرولوژیکی در دشت سلماس. نشریه مهندسی اکوسیستم بیابان. ۸ (۲۲): ۸۹-۱۰۰.
شایان نژاد، م، و عابدی، م.ح. 1385. نقش تغذیه مصنوعی در بهره‌برداری بهینه از منابع آب، اولین همایش منطقه‌ای بهره‌برداری از منابع آب حوضه‌های کارون و زاینده‌رود (فرصت‌ها و چالش‌ها). دانشگاه شهرکرد.
طاهری تیزرو، ع.، زارع، م. و الیاسی، م. 1390. مدل‌سازی جریان آب زیرزمینی در دشت کبودرآهنگ با استفاده از مدل ریاضی MODFLOW، چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، تهران.
عاشوری، ش. و شاه‌محمدی کلالق، ش. ۱۳۹۸. پهنه‏بندی آسیب‏پذیری آبخوان دشت سلماس با مدل سینتکس و سیستم اطلاعات جغرافیایی. فصلنامه دانش آب و خاک. ۲۹ (۲): ۱۰۱-۱۱۳.
عباس نوین پور، ا.، محمدحسین پور، م و رضایی، ح. 1398. اثر احداث سد مخزنی بر نوسانات سطح آب زیرزمینی (مطالعه موردی سد مخزنی شهرچای، دشت ارومیه، ایران). پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 26(4): 93-76.
قبادی علمداری، ش.، اصغری مقدم، ا. و شهسواری، ع. ا. ۱۳۹۸. امکان‌سنجی استفاده تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی در دشت دهلران با استفاده از مدل MODFLOW. نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی). ۲۳ (۴): ۴۵-۵۷.
قبادیان، ر.، فتاحی چقابگی، ع. و زارع، م. ۱۳۹۳. تأثیر احداث شبکه آبیاری و زهکشی سد گاوشان بر منابع آب زیرزمینی دشت میان دربند با استفاده از مدلGMS 6.5 . مجله پژوهش آب در کشاورزی. ۲۸ (۴): ۷۵۹-۷۷۲.
قره‏خانی، م.، ندیری، ع.، اصغری مقدم، ا. و صادق فام، س. ۱۴۰۰. بررسی ریسک آلودگی آبخوان دشت سلماس با استفاده از روش DRASTIC-L بهینه‌شده با الگوریتم ژنتیکی. مجله مهندسی آبیاری و آب ایران. ۱۱ (۴۴): ۱۶۰-۱۷۴.
کرونی، س.، اسدی، ن. و نصیری، م. ع. 1392. مدیریت آبخوان با استفاده از مدل ریاضی، مطالعه موردی: دشت حسن آباد-قوری. پایان‏نامه کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان.
محمد میرزایی، ف.، ذاکری نیا، م. و هزارجریبی، ا. 1399. ارزیابی سناریوهای مختلف مدیریت منابع آب حوضه گرگان رود با استفاده از مدل‌هایWEAP وMODFLOW . مجله علوم آب و خاک. ۲۴ (۲) :137-152
مفتاح هلقی، م.، ابارشی، ف.، دهقانی، ا. ا. و قربانی، خ. ۱۳۹۷. ارزیابی عملکرد آبخوان تحت تأثیر سناریوهای مختلف اقلیمی (مطالعه موردی: حوضه آبریز قره‌سو). مجله آبیاری و زهکشی ایران. ۱۲ (۵): ۱۱۴۰-۱۱۵۳.
نادری، ک.، ندیری، ع.، اصغری مقدم، ا. و کرد، م. ۱۳۹۷. ارزیابی وضعیت هیدروژئوشیمی آبخوان دشت سلماس با استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره. مجله اکو هیدرولوژی. ۵ (۳): ۷۹۱-۸۰۰.
ولیزادگان، ا. و یزدان پناه، س. ۱۳۹۷. مدل کمی بهره‌برداری تلفیقی بهینه از منابع آب­های سطحی و زیرزمینی دشت مهاباد. مجله مهندسی عمران و محیط‌زیست امیرکبیر. ۵۰ (۴): ۶۳۱-۶۴۰.
 
Ala-Aho, P., Rossi, P.M., Isokangas, E. and Kløve, B. 2015. Fully integrated surface–subsurface flow modelling of groundwater–lake interaction in an esker aquifer: Model verification with stable isotopes and airborne thermal imaging. Journal of Hydrology. 522: 391-406.
Anderson, M. P. and Woessner, W.W. 1992. Applied groundwater modeling, simulation of flow and advective transport, Academic Press, 381.
Ansarifar, M.M., Salarijazi, M., Ghorbani, K. and Kaboli, A.R. 2020a. Simulation of groundwater level in a coastal aquifer. Marine Georesources & Geotechnology. 38(3): 257-265.
Ansarifar, M.M., Salarijazi, M., Ghorbani, K. and Kaboli, A.R. 2020b. Spatial estimation of aquifer’s hydraulic parameters by a combination of borehole data and inverse solution. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 79(2): 729-738.
Cai, Z., Wang, W., Zhao, M., Ma, Z., Lu, C. and Li, Y., 2020. Interaction between Surface Water and Groundwater in Yinchuan Plain. Water, 12(9), 2635.
de Graaf, I.D., Sutanudjaja, E.H., Van Beek, L.P.H. and Bierkens, M.F.P. 2015. A high-resolution global-scale groundwater model. Hydrology and Earth System Sciences. 19(2): 823-837.
Famiglietti, J. S. 2014. The Global Groundwater Crisis. Nature Climate Change. 4(11): 945–48.
Gleeson, T., Wada, Y., Bierkens, M.F. and Van Beek, L.P. 2012. Water balance of global aquifers revealed by groundwater footprint. Nature: 488(7410): 197-200.
Konikow, L.F. 2011. Contribution of global groundwater depletion since 1900 to sea‐level rise. Geophysical Research Letters. 38(17). https://doi.org/10.1029/2011GL048604.
Wang, H.F. and Anderson, M.P. 1995. Introduction to groundwater modeling: finite difference and finite element methods. Academic Press.
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 16، شماره 2 - شماره پیاپی 92
خرداد و تیر 1401
صفحه 280-293

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار