مطالعه آبخوان بابل-آمل و ارائه سناریوهای مدیریتی آتی با هدف پایداری کمی و کیفی آبخوان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

2 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

امروزه نقش مدل‌های ریاضی در بررسی وضعیت منابع آب پررنگ‌تر از سایر روش‌ها است. بنابراین ساخت مدل ریاضی سفره آب زیرزمینی و اعمال سناریوهای مدیریتی روی آن می‌تواند تا حد زیادی یک دید بهتر از شرایط آتی آن سفره جهت مدیریت بهتر در اختیار قرار دهد. این پژوهش با هدف ساخت مدل مفهومی آبخوان دشت بابل-آمل و بررسی بیلان آب، اضافه برداشت، میزان ورود و خروج آب محدوده مورد نظر و اقدامات مدیریتی جهت پایداری وضع فعلی و آینده بر اساس داده‌های سال 1400-1364 انجام شد. نتایج بررسی‌های بیلان آب آبخوان آبرفتی بابل-آمل در دوره مورد مطالعه و آخرین اطلاعات آماری نشان می‌دهد که حجم تغذیه این آبخوان برابر 312/01 و حجم تخلیه آن 313/41 میلیون مترمکعب بوده که نمایانگر کسری حجم مخزن آبخوان به میزان 1/4 میلیون مترمکعب می‌باشد. لذا نتایج نشان داد که بیلان سفره آب زیرزمینی آبخوان بابل-آمل و به‌تبع آن سطح آب زیرزمینی آن در حالت تعادل نسبی است اما در سال‌های اخیر به دلیل افزایش سطح زیر کشت برنج در دو فصل زراعی از یک‌سو باعث پایین رفتن سطح آب آبخوان در فصل تابستان شده و از سوی دیگر میزان استفاده از کود و سموم برای مزارع برنج بسیار بیشتر شده است. سپس این مواد از مزارع برنج زهکشی شده و به لایه‌های پایین‌تر نفوذ می‌کند و در فصل‌های پر بارش با بالا آمدن سطح آب آبخوان باعث آلودگی سفره آب زیرزمینی می‌شود. همچنین در فصول پرباران، به دلیل آبشویی بیشتر، آلودگی‌های بیشتری وارد آبخوان شده و باعث انباشت مواد آلاینده در آبخوان و درنتیجه آلوده تر شدن آن می‌شود. جهت جلوگیری از بحرانی شدن این مشکلات، این آبخوان نیاز به مدیریت راهبردی داشته تا هم تعادل آبخوان حفظ و هم از لحاظ کیفی دچار آلودگی نشود که در این خصوص، زهکشی چاه در مزارع برنج به‌عنوان یک راه‌حل‌ کاربردی برای بررسی بیشتر توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Studying the Babol-Amol Aquifer and Presenting Future Management Scenarios with the Aim of Quantitative and Qualitative Stability of the Aquifer

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Khoshravesh 1
  • Masoud Pourgholam-Amiji 2
  • Morteza Moogooei 2
1 Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
2 Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

Today, the role of mathematical models in investigating the state of water resources is more prominent than other methods. Therefore, building a mathematical model of the groundwater table and applying management scenarios to it can provide a better view of the future conditions of that aquifer for better management. This research was conducted with the aim of building a conceptual model of the Babol-Amol plain aquifer and investigating the water balance, over-harvesting, the amount of water entering and leaving the study area, and management measures for the sustainability of the current and future situation based on the data of 1985-2021. The results of the water balance investigations of the Babol-Amol alluvial aquifer show that the recharge volume of this aquifer is equal to 312.01 and its discharge volume is 313.41 million cubic meters, which represents the deficit of the volume of the aquifer by 1.4 million cubic meters. It can be seen that the balance of the groundwater table of the Babol-Amol aquifer and accordingly its groundwater level is in relative harmony, but in recent years, on the one hand, due to the increase in the area under rice cultivation in two cropping seasons in the summer, the water level of the aquifer has decreased, and on the other hand, the use of fertilizers and poisons for rice fields has increased significantly. Fertilizers are also drained from the rice fields and seep into the lower layers, and in the rainy season, the rise of the aquifer water level causes the pollution of the groundwater. To prevent these problems from becoming critical, this aquifer needs strategic management in order to maintain the balance of the aquifer and not be polluted in terms of quality, so well drainage in rice fields is one of the solutions recommended for further investigation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Recharge and Discharge
  • Surface and Groundwater Interaction
  • Water Balance Modeling
  • Water Crisis

مراجع

احمدی بادجانی، ع.، ملک محمودی، م.، رجایی، ط. و جوادی راد، م. 1399. شبیه­سازی عددی جهت ارائه رابطه­ای برای برداشت بهینه آب زیرزمینی (مطالعه موردی: آبخوان دامنه)، آبیاری و زهکشی ایران. 14 (4): 1375-1362.
افضلی، آ. و شاهدی، ک. 1393. بررسی روند تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی دشت آمل-بابل. مدیریت حوزه آبخیز. 5 (10): 156-144.
جمالی­زاده، م. ع.، بذرافشان، ا.، مهدوی نجف آبادی، ر.، آذره، ع. و رفیعی ساردوئی، ا. 1399. پیش‌بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی با استفاده از مدل‌های سری زمانی و GMS (مطالعۀ موردی: دشت رفسنجان). اکوهیدرولوژی. 7 (1): 109-97.
خوش­روش، م. و نیکزاد طهرانی، ا. 1397. ارزیابی سناریوهای مختلف مدیریت منابع آب دشت تالار با استفاده از مدل‌سازی آب زیرزمینی و سیستم‌های یکپارچه منابع آب، مهندسی آبیاری و آب ایران. 9 (33): 101-89.
زینعلی، م.، گلابی، م. ر.، آذری، آ. و فرزی، س. 1397. بررسی عملکرد مدل مفهومی مادفلو و فرامدل شبیه ساز برنامه‌ریزی ژنتیک در مدل سازی هیدروگراف معرف آبخوان (مطالعه موردی: دشت لور-اندیمشک)، آبخوان و قنات. 2 (1): 15-1.
فاتحی مرج، ا.، طائی سمیرمی، م.، کلاهچی، ع. و میرنیا، س. خ. 1390. پیش بینی نوسانات سطح ایستابی آبخوان گربایگان برای دوره زمانی 1387 تا 1437 با استفاده از مدل عددی MODFLOW. علوم و مهندسی آبیاری. 32 (4): 50-41.
قبادیان، ر.، بهرامی، ز. و دباغ باقری، س. 1395. اعمال سناریوی مدیریتی در پیش‌بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی با مدل مفهومی و ریاضی MODFLOW (مطالعۀ موردی: دشت خزل‌-نهاوند. اکوهیدرولوژی. 3 (3): 319-303.
لاله‌زاری، ر. و کراچیان، ر. 1396. مدل‌سازی کمی و کیفی جریان آب زیرزمینی در آبخوان شهرکرد. آبخوان و قنات. 1 (1): 37-26.
مقامی مقیم، ع. ر. و تقی­پور، ع. ا. 1398. بررسی عوامل مؤثر در تغییرات سطح آب‌های زیرزمینی دشت صفی‌آباد شهرستان اسفراین. مهندسی اکوسیستم بیابان. 8 (22): 42-27.
ملک­زاده، م.، کاردار، س.، صائب، ک.، شعبانلو، س. و تقوی، ل. 1397. پیش­بینی تراز آب زیرزمینی با استفاده از مدل­های MODFLOW، ماشین آموزش نیرومند و ویولت-ماشین آموزش نیرومند. تحقیقات منابع آب ایران. 14 (5): 385-380.
ناصری، ا.، عباسی، ف. و اکبری، م. 1396. برآورد آب مصرفی در بخش کشاورزی به روش بیلان آب. تحقیقات مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی. 18 (68): 32-17.
یاری، ر. و درزی نفت­چالی، ع. 1396. پیش‌بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی تحت سناریوهای مختلف مدیریتی با استفاده از مدل MODFLOW. مهندسی آبیاری و آب ایران. 8 (2): 115-103.
Ahangari Hassas, M. and Taghizadegan Kalantari, N. 2022. The energy-water-food nexus: Concept, challenges and prospects. Journal of Energy Management and Technology. 6(1): 9-14.
Ahmed, S. S., Bali, R., Khan, H., Mohamed, H. I. and Sharma, S. K. 2021. Improved water resource management framework for water sustainability and security. Environmental Research. 111527.
Alcamo, J., Henrichs, T. and Rösch, T. 2017. World water in 2025: Global modeling and scenario analysis for the world commission on water for the 21st century.
Aslam, M., Arshad, M., Singh, V. P. and Shahid, M. A. 2022. Hydrological Modeling of Aquifer’s Recharge and Discharge Potential by Coupling WetSpass and MODFLOW for the Chaj Doab, Pakistan. Sustainability. 14(8): 4421.
Bakas, T., Papadimitriou, Ι. and Argyri, P. 2020. Water crisis-beyond the destruction. Open Schools Journal for Open Science, 2.
Cosgrove, W. J. and Rijsberman, F. R. 2014. World water vision: making water everybody's business. Routledge.
Dalin, C., Wada, Y., Kastner, T. and Puma, M. J. 2017. Groundwater depletion embedded in international food trade. Nature. 543(7647): 700-704.
Emadodin, I., Reinsch, T. and Taube, F. 2019. Drought and desertification in Iran. Hydrology. 6(3): 66.
Franke, O. L., Reilly, T. E., and Bennett, G. D. 1987. Definition of boundary and initial conditions in the analysis of saturated ground-water flow systems: an introduction.
Ghazi, B., Jeihouni, E. and Kalantari, Z. 2021. Predicting groundwater level fluctuations under climate change scenarios for Tasuj plain, Iran. Arabian Journal of Geosciences. 14(2): 1-12.
Harbaugh, A. W. 2005. MODFLOW-2005, the US Geological Survey modular ground-water model: the ground-water flow process (pp. 6-A16). Reston, VA, USA: US Department of the Interior, US Geological Survey.
Karay, G., and Hajnal, G. 2015. Modelling of groundwater flow in fractured rocks. Procedia Environmental Sciences, 25: 142-149.
Khoshravesh, M., Erfanian, F. and Pourgholam-Amiji, M. 2021. The Effect of Irrigation with Treated Magnetic Effluent on Yield and Yield Components of Maize. Water Management in Agriculture. 8(1): 115-128.
Kim, N. W., Chung, I. M., Won, Y. S. and Arnold, J. G. 2008. Development and application of the integrated SWAT–MODFLOW model. Journal of hydrology. 356(1-2): 1-16.
Kiraly, L. 2003. Karstification and groundwater flow. Speleogenesis and evolution of karst aquifers. 1(3): 155-192.
Konikow, L. F., Reilly, T. E., Barlow, P. M. and Voss, C. I. 2006. Groundwater modeling. In The handbook of groundwater engineering (pp. 815-866). CRC Press.
Ladi, T., Mahmoudpour, A. and Sharifi, A. 2021. Assessing impacts of the water poverty index components on the human development index in Iran. Habitat International. 113: 102375.
Liu, H. J., Hsu, N. S. and Lee, T. H. 2009. Simultaneous identification of parameter, initial condition, and boundary condition in groundwater modelling. Hydrological Processes: An International Journal. 23(16): 2358-2367.
McDonald, M. G. and Harbaugh, A. W. (2003). The history of MODFLOW. Groundwater. 41(2): 280.
Mirzaei, A., Saghafian, B., Mirchi, A., and Madani, K. 2019. The Groundwater‒Energy‒Food Nexus in Iran’s Agricultural Sector: Implications for Water Security. Water. 11(9): 1835.
Mpouras, T., Polydera, A., Dermatas, D., Verdone, N. and Vilardi, G. 2021. Multi wall carbon nanotubes application for treatment of Cr (VI)-contaminated groundwater; Modeling of batch & column experiments. Chemosphere. 269: 128749.
Owen, S. J., Jones, N. L. and Holland, J. P. 1996. A comprehensive modeling environment for the simulation of groundwater flow and transport. Engineering with computers. 12(3): 235-242.
Panahi, D. M., Kalantari, Z., Ghajarnia, N., Seifollahi-Aghmiuni, S. and Destouni, G. 2020. Variability and change in the hydro-climate and water resources of Iran over a recent 30-year period. Scientific Reports. 10(1): 1-9.
Pawels, R. and Tom, A. P. 2022. Sustainable water treatment technologies: a review. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research. 10(1): 1-11.
Pourgholam-Amiji, M., Liaghat, A., Ghameshlou, A. N. and Khoshravesh, M. 2021a. The evaluation of DRAINMOD-S and AquaCrop models for simulating the salt concentration in soil profiles in areas with a saline and shallow water table. Journal of Hydrology. 598: 126259.
Pourgholam-Amiji, M., Liaghat, A., Khoshravesh, M. and Azamathulla, H. M. 2021b. Improving rice water productivity using alternative irrigation (case study: north of Iran). Water Supply. 21(3): 1216-1227.
Priyanka, B. N., and Mahesha, A. 2015. Parametric studies on saltwater intrusion into coastal aquifers for anticipate sea level rise. Aquatic Procedia. 4: 103-108.
Rovida, E. and Zafferri, G. 2022. Human Aspects of Technology. In The Importance of Soft Skills in Engineering and Engineering Education (pp. 149-159). Springer, Cham.
Saltelli, A., Ratto, M., Andres, T., Campolongo, F., Cariboni, J., Gatelli, D. and Tarantola, S. 2008. Global sensitivity analysis: the primer. John Wiley & Sons.
Sanford, W. 2002. Recharge and groundwater models: an overview. Hydrogeology journal. 10(1): 110-120.
Sorkhabi, O. M. 2021. Iran Total Water Storage from May 2018 to 2020.
Vaghefi, S. A., Keykhai, M., Jahanbakhshi, F., Sheikholeslami, J., Ahmadi, A., Yang, H. and Abbaspour, K. C. 2019. The future of extreme climate in Iran. Scientific Reports. 9(1): 1-11.
Viswanathan, S. P., Chellian, S. K., Varghese, S. and Semeon, J. 2022. Sustainable Water for Smart Villages–A Case Study. In Smart Villages (pp. 285-299). Springer, Cham.
Worch, E. 2021. Adsorption technology in water treatment. De Gruyter.
Yang, Y., Zhu, Y., Wu, J., Mao, W., Ye, M. and Yang, J. 2022. Development and application of a new package for MODFLOW-LGR-MT3D for simulating regional groundwater and salt dynamics with subsurface drainage systems. Agricultural Water Management. 260: 107330.
Zeydalinejad, N. 2022. Artificial neural networks vis-à-vis MODFLOW in the simulation of groundwater: a review. Modeling Earth Systems and Environment. 8: 2911-2932.
Zhou, Y. and Li, W. 2011. A review of regional groundwater flow modeling. Geoscience frontiers. 2(2): 205-214.
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 17، شماره 2 - شماره پیاپی 98
خرداد و تیر 1402
صفحه 221-236

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار