مدیریت برنامه‌ریزی جهت بهره‌برداری از آبخوان آزاد با استفاده از مدل GMS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی منابع آب دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 دانشیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران،

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

4 دانشیار گروه مهندسی طبیعت دانشگاه کاشان

چکیده

بهره‌برداری و حفاظت از منابع آب به‌ویژه منابع آب زیرزمینی بسیار حائز اهمیت است. مدیریت منابع آب، نیازمند شناخت دقیق خصوصیات آبخوان، تنش‌های وارده به آن و در نهایت بیلان آب زیرزمینی است. مدل‌های شبیه‌ساز کمک شایانی به مدیران برنامه ریز جهت تعیین میزان بهره‌برداری از آبخوان برای استفاده بلند مدت و پایدار می‌نمایند. بدین منظور تغییرات تراز آبی آبخوان دشت کاشان در دوره آماری 1387-1397 توسط مدل GMS برای 125 دوره تنش شبیه‌سازی شد. مدل در دو حالت دایمی و غیر دائمی برای دوره (1395-1387) واسنجی و برای دوره (1397-1395) صحت سنجی شد. نتیجه، افت آب زیرزمینی به میزان 4.4 متر در طول 10 ساله مطالعاتی بود. برای پیش‌بینی رفتار آبخوان در آینده نزدیک، سطح ایستابی تا سال 1407 شبیه‌سازی شد. به جهت واقع شدن این دشت در کمربند خشک اقلیمی و رخ داد تغییر اقلیم و نبود بارش مؤثر جهت تغذیه مناسب آبخوان، در این مطالعه تمرکز بر روی مدیریت برداشت از آبخوان بود و بدین جهت، سه سناریوی، برداشت با روند کنونی، 15 درصد افزایش و 15 درصد کاهش در برداشت تعریف و شبیه‌سازی انجام شد. نتایج به ترتیب افت 87/9 ، 90/11 و 99/6 متری در پایان سال 1407 را نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Management of Planning for the use of unconfined aquifer by using GMS model

نویسندگان [English]

  • marzie ghorbaniaghdam 1
  • Hossein khozeymehnezhad 2
  • Mohsen Pourreza Bilondi 3
  • Hoda ghasemie 4
1 Ph.D. Student, Water Resources Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran
2 Associate professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran.
3 Associate Professor of Water Engineering Department., University of Birjand.,Birjand., Iran
4 Associate Professor of Nature engineering Department., University of Kashan
چکیده [English]

Exploitation, management and protection of water resources, especially groundwater resources, are very important. The management of water resources requires accurate knowledge of the characteristics of the aquifer, the tension to it and finally the groundwater balance. Simulation models help planning managers to determine the amount of aquifer utilization for long-term and sustainable use. For this purpose, changes in the water level of the Kashan plain aquifer in the statistical period of 1387-1397 were simulated by the GMS model for 125 stress periods. The model was calibrated in two permanent and non-permanent modes for a period of 94 months (1387-1395) and validated for a period of 31 months (1395-1397).The result was a drop of 4.4 meters of groundwater during the 10-year study period. To predict the behavior of the aquifer in the near future, the reservoir level was modeled until 1407. Due to the location of this plain in the climatic dry belt and the occurrence of climate change and the lack of effective rainfall to properly charge the aquifer, in this study the focus was on the management of extraction from the aquifer and according to these three scenarios, extraction with the current trend,15% increase and 15% reduction definition and simulation was done. The simulation results of these three scenarios showed a drop of 9.866, 11.895 and 6.993 meters at the end of 1407 respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater simulation model
  • Water table
  • Sustainable exploitation
  • GMS
  • calibration
اسکندری دامنه، ح، زهتابیان، غ، خسروی، ح، آذرنیوند، ح و براتی، ع. 1401. کمی سازی اثر تغییر اقلیم بر افت آب زیر‌زمینی در مناطق خشک و نیمه‌خشک. نشریه علمی - پژوهشی مرتع و آبخیزداری.   (2)75: 244-227.
اسماعیل­زاده نوش­آبادی، م. 1386. پیش­بینی تأثیر  شیب هیدرولیکی آب­های زیرزمینی در اثر برداشت در آبخوان­های مجاور آب شور و استفاده از آن در مدیریت منابع آب با نگرشی بر وضعیت آبخوان کاشان. پایان­نامه کارشناسی ارشد عمران - ­آب، دانشگاه صنعتی اصفهان. 97 ص.
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(1)14:16-1.
حجی پور، م. ذاکری نیا، م. ضیائی، ع نقی. و حسام، م. 1398. مدیریت تلفیقی تقاضای آب در بخش شرب و صنعت به کمک اتصال مدل‌های WEAP-MODFLOW مطالعه موردی شهر بجنورد. پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. (1)203:26-187.
حمزه، س.، باقرپورطوله لات، ز. دلقندی، م. و کاردان مقدم، ح. 1397. ارزیابی ریسک تأثیرات تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی (مطالعه ی موردی: آبخوان گتوند عقیلی). اکوهیدرولوژی،(1)5 : 122-111.
خراسانی زاده، ح. قاسمیه، ه. سلیمانی، م. و میرزاوند، م . 1401. بررسی وضعیت کمی منابع آب زیرزمینی دشت کاشان، چشم‌انداز و ارائه راه‌کارهای مناسب. فصلنامه علمی مهندسی منابع آب. (53) 47-53:15.
خواجه‌ایم مقدم، آ. ثقفیان، ب. نجارچی، م. و دلاور، م. 1400. تعیین سیاست بهره‌برداری بهینه از منابع آب با رویکرد پایداری آبخوان با شبیه‌سازی و بهینه‌سازی بروش الگوریتم ژنتیک چند هدفه. مهندسی عمران امیرکبیر. (53) 4397-4412:10.
رجا، ا. پارسی نژاد، م. و تجریشی ، م. 1401. شبیه‌سازی بیلان آب زیرزمینی با استفاده از مدل تلفیقی و جامع آب سطحی و زیرزمینی SWAT-MODFLOW-NWT  مطالعه موردی: دشت مهاباد. آب و خاک،(1)36: 52-31.
صادقی طبس، ص. اکبرپور، ا. پوررضا بیلندی، م. و صمدی، ز. 1394. کاربرد الگوریتم فاخته در واسنجی پارامترهای هیدرودینامیکی آبخوان با استفاده از مدل ریاضی. آبیاری و زهکشی ایران، (2)9: 356-345.
صمدی، گ. موسوی، ف. و کرمی، ح. 1401. مدل‌سازی آبخوان ملایر توسط مدل آب‌های زیرزمینی MODFLOW و مدل شبیه‌سازی آب سطحی. SWAT علوم آب و خاک (3)26: 209-193.‏
طاحونی، ش. 1399، اصول مهندسی ژئوتکنیک (جلد اول) مکانیک خاک، تهران، پارس آیین،
Boughariou, E., Allouche, N., Jmal, I., Mokadem, N., Ayed, B., Hajji, S. and Bouri, S. 2018. Modeling aquifer behaviour under climate change and high consumption: Case study of the Sfax region, southeast Tunisia. Journal of African Earth Sciences. 141: 118-129
Khatiri, K. N., Niksokhan, M. H., Sarang, A. and Kamali, A. 2020. Coupled Simulation-Optimization Model for the Management of Groundwater Resources by Considering Uncertainty and Conflict Resolution. Water Resources Management. 34(11): 3585-3608.‏
Saghi-Jadid, M. and Ketabchi, H. 2021. Result-based management approach for aquifer restoration problems using a combined numerical simulation–parallel evolutionary optimization model. Journal of Hydrology. 594: 125709.‏
Sridhar, N., et al. 2018. Groundwater Flow Modelling Using Visual MODFLOW - A Case Study of Lower Ponnaiyar Sub-Watershed, Tamilnadu, India. International Journal of Engineering Research in Mechanical and Civil Engineering 3(2):109-114.
Zeinali, M., Azari, A. and Heidari, M. M. 2020. Multiobjective optimization for water resource management in low-flow areas based on a coupled surface water–groundwater model. Journal of Water Resources Planning and Management. 146(5): 04020020.