آنالیز حساسیت و بررسی تغییر نوع سیستم آبیاری بر آبخوان دشت قزوین با استفاده از نرم افزار GMS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran Postal Code: 34148-96818

2 گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)

3 دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین

چکیده

کاهش میزان بارندگی، افزایش خشکسالی و توسعه کشاورزی در سال‎های اخیر منجر به افزایش مصرف آب زیرزمینی و افت روزافزون سطح ایستابی شده است. در این مطالعه با استفاده از نسخه 10 نرم افزار GMS، وضعیت آبخوان دشت قزوین در دو حالت پایدار برای مهر 1397 و ناپایدار از مهر 1397 تا شهریور 1398 مدلسازی گردید. آنالیز حساسیت مدل نسبت به پارامترهای هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه انجام شده و پس از واسنجی و صحت‌سنجی مدل این پارامترها تعیین گردید. آنالیز حساسیت مدل نسبت به این دو پارامتر نشان می‎دهد که مدل حساسیت بیش‌تری نسبت به تغییرات هدایت هیدرولیکی در مقایسه با تغییرات آبدهی ویژه دارد. ریشه میانگین مربعات خطا در حالت پایدار و ناپایدار به‌ترتیب 84/0 و 06/1 متر ، میانگین خطای مطلق به‌ترتیب 66/0و 75/0 متر و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده نیز به‎ترتیب 00007/0 و 0009/0 به‌دست آمد که نشان از دقت بالای شبیه‌سازی مدل دارد. مقدار متوسط هدایت هیدرولیکی در محدوده آبخوان 06/14 متر بر روز و آبدهی ویژه 064/0 تخمین زده شد. سپس سطح آب زیرزمینی در 6 سناریوی تغییر سیستم‎های آبیاری (حفظ وضعیت موجود، افزایش سطح آبیاری تحت فشار، تغییر سیستم‎ها به سطحی، تغییر سیستم‎ها به بارانی، تغییر سیستم‎ها به قطره‎ای و آبیاری با راندمان 100 درصد) شبیه‎سازی گردید. نتایج نشان داد با فرض ثابت بودن برداشت آب زیرزمینی و عدم وجود پدیده فرونشست، در سناریوی آبیاری سطحی، سطح آب زیرزمینی در بالاترین حالت خود با آب برگشتی 30 درصد و در شرایط آبیاری قطره‎ای در پایین‌ترین حالت خود با میزان آب برگشتی 6/3 درصد قرار خواهد گرفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Sensitivity analysis and study of change of irrigation system on Qazvin Plain aquifer using GMS software

نویسندگان [English]

  • Mahnoosh Jenab 1
  • Hadi Ramezani Etedali 2
  • peyman daneshkar 3
1 Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran Postal Code: 34148-96818
2 Dept. of Water Sciences and Engineering, Imam Khomeini International University
3 Qazvin
چکیده [English]

The decrease in rainfall, the increase in drought and the development of agriculture in recent years have led to an increase in the consumption of underground water and an increasing decline in water levels. In this study, using version 10 of GMS software, the condition of Qazvin Plain aquifer was modeled in two stable states for October 2017 and unstable from October 2017 to September 2018. The sensitivity analysis of the model was performed with respect to the parameters of hydraulic conductivity and specific yield, and these parameters were determined after calibration and validation of the model. The sensitivity analysis of the model with respect to the two mentioned parameters shows that the model is more sensitive to changes in hydraulic conductivity compared to changes in specific yield. The root mean square error in stable and unstable state was 0.84 and 1.06 m, respectively, and the absolute mean error was 0.66 and 0.75 m, respectively, which shows the high accuracy of the model simulation. The average value of hydraulic conductivity in the aquifer area was estimated as 14.06 m/day and specific drainage was 0.064. Then the underground water level in 6 scenarios of changing the irrigation systems (maintaining the existing situation, increasing the irrigation level under pressure, changing the systems to surface, changing the systems to rain, changing the systems to drip and irrigation with 100% efficiency) was simulated. The results showed that assuming that the underground water extraction is constant, in the surface irrigation scenario, the underground water level will be at its highest level with 30% return water and in drip irrigation conditions at its lowest level with 3.6% return water.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Return Water
  • Specific Yield
  • Sensitivity Analysis
  • Hydraulic Conductivity
  • GMS
پناهی، م.، میثاقی، ف. و عسگری، پ. 1397. شبیه‌سازی و تخمین نوسانات سطح آب زیرزمینی با استفاده از GMS (بررسی موردی دشت زنجان(. فصلنامه علوم محیطی. 16(1): 1-14.
رسول زاده، ع.، رضوی قلعه جوق، س. و نیشابوری، م. ر. 1391. ارزیابی دقت روش‎های برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع برای خاک‌های مختلف. مجله پژوهش آب در کشاورزی. 26 (3): 303-316.
ضیایی، ع. ن. و انصاری، ح. 1399. بررسی تاثیر انواع روشها و مدیریت آبیاری بر نفوذ عمقی و تغذیه آب زیرزمینی با مدل سازی عددی. طرح پژوهشی. شرکت آب منطقه‌ای خراسان رضوی.
قمری قلعه، ی.، کریمی، ح. و سعیدی، م. 1397. پیش‎بینی‌ رفتار ‌آبخوان ‌دشت ‌مهران (استان ‌ایلام) با ‌استفاده ‌ازمدل .GMS مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته. شماره 28. 8 ص.
مکوندی، ا.، محمدی، ح. ، کردوانی، پ. ، جوادی، س. و فرج زاده اصل، م. 1399. بررسی پایداری منابع آب در حوضه زاینده‌رود با استفاده از شاخص‌های پایداری و مدل GMS ( مطالعه موردی: آبخوان نجف آباد در حوضه زاینده‎رود). علوم و مهندسی آبیاری. 43 (3): 197-211.
رشمانلو، م. ، سهرابی، ت. ، آبابایی، ب. و وردی نژاد، و. 1389. ارزیابی عملکرد انواع سیستم های آبیاری بارانی (مطالعه موردی اراضی کشاورزی دشت قزوین) ، سومین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز.
ابارشی، ف.، مفتاح هلقی، م.،  دهقانی، ا. ا. و کابلی، ع. 1392. بهینه سازی ضرایب هیدرودینامیکی آبخوان دشت زرین گل با استفاده از مدل ریاضی. اولین همایش زمین شمیی کاربردی ایران. دامغان.
نخعی، م.، محمدی، خ. و رضایی، ح. 1393. بهینه‎سازی مدل عددی برداشت از آبخوان با استفاده از الگوریتم ژنتیک (مطالعه موردی: آبخوان ساحلی ارومیه). تحقیقات منابع آب ایران. 10 (2): 94-97.
عابدی کوهپایی، ج. و گلابچیان، م. 1394. برآورد ضرایب هیدرودینامیک منابع آب زیرزمینی حوضه آبخیزکوهپایه- سگزی با استفاده از مدلMODFLOW. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی-علوم آب و خاک. 19 (72): 281-293.
کتابچی، ح.، نیک‎خواه، ر. و مرید، س. 1397. شبیه سازی عددی آبخوان نمدان در استان فارس ایران: بررسی اثرات مدیریت آب سبز در احیاء آبخوان. تحقیقات منابع آب ایران. 14 (2): 119-130.
براتی، خ.، عابدی کوهپایی، ج.، آذری، آ.، درویشی، ا. و یوسفی، ع. 1398. مدل سازی آب زیرزمینی به منظور تعیین ضرایب هیدرودینامیکی در آبخوان آزاد (مطالعه موردی: دشت کرمانشاه). تحقیقات آب و خاک ایران (علوم کشاورزی ایران). 50 (3): 687-700.
یوسفی، ع.، سرائی تبریزی، م.، پرهمت، ج. و بابازاده، ح. 1401. مطالعه طرح تعادل‎بخشی منابع آب زیرزمینی تحت شرایط تغییر اقلیم (مطالعه موردی: محدوده مطالعاتی هشتگرد). مجله پژوهش آب ایران. 16 (2): 1-20.
زنگنه، م.، سرائی تبریزی، م.، خسروجردی، ا. و صارمی، ع. 1400. اثربخشی راهکارهای تعادل‌بخشی منابع آب زیرزمینی برای کنترل فرونشست (مطالعه موردی: محدوده مطالعاتی ورامین). تحقیقات آب و خاک ایران. 52 (7): 1735-1751.
حمیدپور، م.، جلالیان، ا.، افیونی، م. و قربانی، ب. 1391. تحلیل حساسیت، واسنجی و اعتبارسنجی مدل یوروسم برای پیش‌بینی رواناب در حوزه آبخیز کارون جنوبی. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. علوم آب و خاک. 16(62): 49-60.
مهندسین مشاور پندام. 1384. گزارشات مطالعات بازنگری شبکه آبیاری و زهکشی دشت قزوین.
مهندسین مشاور لار. 1389. مطالعات طرح بهنگام سازی و اجرایی نمودن سند ملی الگوی مصرف بهینه آب کشاورزی در سطح دو دشت قزوین و فومنات.
Gurwin J. and Lubczynski, M. 2005. Modeling of complex multi-aquifer systems for groundwater resources evaluation-Swidnica study case (Poland). Hydrogeology Journal. 13: 627-639.
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:  1-17.
Emace R and et al. 2000. Numerical ground water flow model of the upper and middle Trinity a quifer, Hill Country area, Texas Water Development Board. Open _ file Report 00 – 02.
Yang, F.R, Lee, C.H, Kung, W.J. and Yeh, H.F. 2009. The impact of tunneling construction on the hydrogeological environment of “Tseng-Wen Reservoir Transbasin Diversion Project” in Taiwan. Engineering Geology. 103: 39-58.
McDonald, M. G. and Harbaugh, A. W. 1988. A modular three-dimensional finite-difference ground-water flow model. United States Government Printing Office. Washington.
Zhou, Y. and Li, W. 2011. A review of Regional Groundwater Flow Modeling. Geoscience Frontiers 2(2): 205-214.
Azizian, A. and Etedali, HR. 2018. Assessing the Accuracy of European Center for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) Reanalysis Datasets for Estimation of Daily and Monthly Precipitation. 791-777.
Milan, S. G., Roozbahani, A. and Banihabib, M. E. 2018. Fuzzy optimization model and fuzzy inference system for conjunctive use of surface and groundwater resources. Journal of hydrology. 566: 421-434.
Javadi, S., Saatsaz, M., Shahdany, S. M. H., Neshat, A., Milan, S. G. and Akbari, S. 2021. A new hybrid framework of site selection for groundwater recharge. Geoscience Frontiers. 12(4): 101-144