نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

بررسی تأثیرات تغییر الگوی کشت زراعی بر وضعیّت کمّی منابع آب زیرزمینی آبخوان دشت قاین با استفاده ازمدل MODFLOW

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار گروه علوم ومهندسی آب ، دانشکده کشاورزی ، دانشگاه بیرجند
2 دانشیار گروه مهندسی علوم آب،دانشگاه بیرجند،بیرجند،ایران
3 دانشجوی دکترای آبیاری وزهکشی گروه مهندسی علوم آب ،دانشگاه بیرجند،بیرجند،ایران.
چکیده
محدوده مطالعاتی این پژوهش آبخوان دشت قاین در استان خراسان جنوبی است که اقلیمی گرم و خشک دارد. طی سال‌های اخیر، کاهش بارندگی، محدودیت منابع آب، حفر بی‌رویه چاه‌های کشاورزی و برداشت بیش از حد آب زیرزمینی، منجر به افت شدید سطح آب زیرزمینی در این منطقه شده است. هدف این تحقیق، بررسی مدل‌سازی منابع آب زیرزمینی و کاربرد مدل‌های کمی برای شبیه‌سازی جریان آبخوان دشت قاین و تحلیل نوسانات سطح ایستابی در چاهک‌های پیزومتری، همچنین ارائه راهکارهای مدیریتی برای مقابله با افت تراز آب زیرزمینی است. این مطالعه با بهره‌گیری از داده‌های هیدروژئولوژیکی، هیدرولوژی، هواشناسی و مطالعات پایه منابع آب زیرزمینی انجام شد. برای تحلیل دقیق هیدروژئولوژی آبخوان، مدل‌سازی کمی آب زیرزمینی با نرم‌افزار GMS و کد MODFLOW صورت گرفت و سطح آب زیرزمینی برای بازه سه‌ساله (۱۳۹۹ تا ۱۴۰۲) در ۳۶ گام زمانی ماهانه شبیه‌سازی شد. واسنجی مدل به صورت دستی برای سال‌های ۱۳۹۹ تا ۱۴۰۱ و صحّت‌سنجی آن برای سال‌های ۱۴۰۱ تا ۱۴۰۲ انجام گرفت. پس از اطمینان از دقّت مدل، سناریوی تغییر الگوی کشت در دشت قاین و تأثیر آن بر افزایش سطح تراز آب زیرزمینی (با ثابت در نظر گرفتن سایر شرایط) در پیزومترهای دشت مورد بررسی وتجزیه وتحلیل قرار گرفت.

نتایج نشان داد که اجرای سناریوی فوق وتغییر الگوی کشت دشت قاین از محصولات پر آب بر به کم آب بر سبب افزایش حجم ذخیره آب‌های زیرزمینی در دشت مذکور به میزان4969440 میلیون متر مکعب در سال خواهد گردید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The Impact Assessment of Changes in Agricultural Cropping Patterns on the Quantitative Status of Groundwater Resources in the Qaen Plain Aquifer Using the MODFLOW Model

نویسندگان English

mehdi dastourani 1
mehdi mamirabadizadeh 2
kambiz mohammadie 3
1 Assistant Prof., Dept. of Water Engineering, University of Birjand
2 Associate Professor, Department of Water Science Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran
3 - PhD Student, Irrigation and Drainage, Department of Water Science Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran
چکیده English

The study area of this research is the Qain Plain aquifer in South Khorasan Province, characterized by an arid and hot climate. In recent years, declining precipitation, limited water resources, uncontrolled drilling of agricultural wells, and excessive groundwater extraction have led to a severe drop in the groundwater level in this region. The objective of this study is to investigate groundwater resource modeling and apply quantitative models to simulate the aquifer flow of the Qain Plain, analyze water table fluctuations in piezometric wells, and propose management strategies to mitigate groundwater depletion.

This study utilized hydrogeological, hydrological, meteorological, and baseline groundwater resource data. For a detailed hydrogeological analysis, quantitative groundwater modeling was performed using the GMS software and MODFLOW code. The groundwater level was simulated over a three-year period (2020–2023) in 36 monthly time steps. The model was manually calibrated for the years 2020–2022 and validated for 2022–2023. After ensuring model accuracy, a crop pattern modification scenario for the Qain Plain was examined, and its impact on groundwater level recovery (while keeping other conditions constant) was analyzed in the plain’s piezometers.

The results indicate that implementing this scenario—shifting from high-water-demand crops to low-water-demand crops—would increase groundwater storage in the plain by 4969440 million cubic meters per year.

کلیدواژه‌ها English

: Water table fluctuations
groundwater resource modeling
piezometric well
Qain
خسروی،ح. اسکندری دامنه، ح. زهتابیان، غ. و آذرنیوند، ح. براتی، ع. 1401. پیش بینی تغییرات مکانی و زمانی پارامترهای کمیت و کیفیت آب زیرزمینی در مناطق خشک (مطالعه موردی دشت میناب). پژوهش های فرسایش محیطی. 3:12 (47). 99-78.
محمدزاده، ح.، ناصری، ح. و نظری، ر. 1391. شبیه سازی سیستم جریان آب زیرزمینی دشت زاوه - تربت حیدریه با استفاده از کد MODFLOW. شانزدهمین انجمن زمین شناسی ایران.
ساعت ساز، م. و چیت سازان، م.1384 . کاربرد مدل ریاضی MODFLOW در بررسی گزینه­های مختلف مدیریت منابع آب دشت رامهرمز. مجله علوم دانشگاه شهید چمران، شماره 14: 1-15.
عزیزی، ف.، اصغری مقدم، ا. و ناظمی، ا. 2019. تغییرات مکانی شوری آب‌زیرزمینی و ارزیابی خطر نفوذ آب شور در آبخوان دشت ملکان. تحقیقات منابع آب ایران. 15(1): 32-44.
فاتحی مرج، ا.، طائی سمیرمی، م.، کلاهچی، ع. و میرنیاپیش، س، خ. 1390. بینی نوسانات سطح ایستابی آبخوان گربایگان برای دوره زمانی 1387 تا 1437 با استفاده از مدل عددی MODFLOW. 34(2): 41-50.
نجاتی جهرمی. ز. 1388. شبیه سازی منابع آب دشت عقیلی با استفاده از مدل ریاضی تفاضلات محدود. پایان نامه کارشناسی ارشد،دانشگاه شهید چمران اهواز.
نوذرپور، ل.، چیت سازان، م. و فرهادی­منش، آ. 1393. ارزیابی ارتباط هیدرولیکی آبخوان دشت لور اندیمشک و رودخانه دز با استفاده از مدلMODFLOW. زمین شناسی کاربردی پیشرفته.
Chakraborty, S., Maity, P. K. and Das, S. 2020. Investigation, simulation, identification and prediction of groundwater levels in coastal areas of Purba Midnapur, India, using MODFLOW. Environment, development and sustainability. 22(4): 3805-3837.
Khaledi Alamdari, M. and Majnooni Heris, A. 2022. Estimation of Hydraulic conductivity and Specific storage of Shabestar Plain Aquifer Using Numerical model. Hydrogeology. 7(1): 42-52.
 Nakhaei, M., Hasani, A., Moghimi, H. and Abbasnovinpour, E. 2022. Predicting the effects of overuse on Zarandieh plain aquifer (Markazi province, Iran) using GMS software. Hydrogeology. 6(2): 13-29.
Reyhani, E., Yousefi, H., Mirzavand, M. and Sadatinejad, S. J. 2023. Modeling the Impact of Manangement Scenario on the Kashan Aquifer Using Mathematical Model of Modflow and Seawat. Iranian journal of Ecohydrology. 10(1): 17-32.
 Edalat, A., Rajabi, A.M. and khodaparast, M. 2022. Numerical modeling of groundwater flow in Ali Abad Plain of Qom to predict fluctuations of the water table and hydraulic conductivity. Scientific Quarterly Journal of Iranian Association of Engineering Geology.15 (2): 49- 67.
Wang, S., Shao, J., Song, X., Zhang, Y., Huo, Z. and Zhou, X. 2008. Application of MODFLOW and geographic information system to groundwater flow simulation in North China Plain, China. Environmental Geology. 55: 1449-1462
Yidana, S. M., Banoeng-Yakubo, B. and Akabzaa, T. M. 2010. Analysis of groundwater quality using multivariate and spatial analyses in the Keta basin, Ghana. Journal of African Earth Sciences. 58(2): 220-234.