بخشی از مقاله
چکیده
مدیریت منابع آبهای زیرزمینی در وهله اول نیازمند شناخت عملکرد آبخوان در شرایط طبیعی و سپس پیشبینی اثر برداشت و یا تغذیه است . در این پژوهش از کد MODFLOW در نرمافزار GMS، برای مدلسازی کمی دشت آبخوان ناصرآباد استفاده گردید. مدل ابتدا در مهرماه سال 89 که کمترین نوسانات را نسبت به بقیه ماهها داشت برای حالت پایدار انتخاب، اجرا گردید، هدایت هیدرولیکی در این مرحله کالیبره گردید و برای حالت نا ماندگار از آبان 89 تا مهر 91 در 24 گام زمانی مدل و اجرا گردید در این حالت نیز مقادیر ضریب ذخیره کالیبره گردید.
دقت مدل در هر دو حالت قابلقبول بود طوری که مقدار RMSE، MAE و MA به ترتیب برابر با 0/93، 0/79 و 0/11 به دست آمد برای حالت نا ماندگار نیز این مقادیر به ترتیب برابر 1/03، 0/89 و 0/09- بود. در ادامه مدل بر روی سه پارامتر هدایت هیدرولیکی، تغذیه سطحی و ضریب ذخیره تحلیل حساسیت صورت گرفت که مدل به مقادیر هدایت هیدرولیکی حساسیت بیشتری نشان داد.
مقدمه
اگر مروری بر منابع آب موجود در دنیا داشته باشیم، خواهیم دید که در حدود 97 درصد از منابع آب موجود در دنیا در دریاها و اقیانوسها متمرکزشده است و در حدود دو درصد نیز بهصورت یخچالها در مناطق قطبی تجمع یافته است، بااینوجود تنها در حدود یک درصد از منابع آب موجود در جهان ممکن است برای استفاده مستقیم در اختیار انسان قرار گیرد. از یک درصد آب موجود برای انسانها مهمترین منابع تأمین آن آب زیرزمینی است، این آبها فقط حدود چهار درصد از مجموعه آبهایی را که فعالانه در سیکل هیدرولوژی دخالت دارند تشکیل میدهد.
بااین وجود حدود 50 درصد جمعیت دنیا ازنظر آب شرب متکی به همین آبهای زیرزمینی هستند، این درصد در ایران بهمراتب بیشتر است. البته با افزایش جمعیت در حال و آینده این مقدار درصد بیشتر خواهد شد. منابع آبهای زیرزمینی در سالهای اخیر به دلیل رشد جمعیت افزایش صنعت، اثر تغییر اقلیم، خشکسالی، برداشت بیرویه موجب افت شدید تراز آب زیرزمینی و کاهش حجم آبخوان شده است، برای مدیریت، نگهداری و جلوگیری از برداشت بیرویه از منابع آب زیرزمینی لازم است شناخت کافی از این منابع داشته باشیم. مدلسازی عددی آب زیرزمینی ما را برای شناخت بهتر از منابع آب موجود و مدیریت صحیحتر و تصمیمگیری درستتر یاری میکند. به همین منظور تحقیقات زیادی در این زمینه انجامشده است.
Hong Wan et al در سال 2015 در چین به بررسی اثر شدت بارش بر رودخانه و سفره آب زیرزمینی پرداختند، آنها برای آنکه تأثیر شدت بارش بر روی سفره آب زیرزمینی را استخراج کنند از کد MODFLOW برای مدلسازی آب زیرزمینی استفاده کردند. ونگ و همکاران در سال 2008 با استفاده از تلفیق MODFLOW و برنامه سامانه اطلاعات جغرافیایی MAPGIS وضعیت آبخوان دشتی را در شمال چین موردبررسی قراردادند. در این تحقیق با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی لایههای ورودی به مدل تعریف شد. نتایج نشان داد وضعیت منابع آب زیرزمینی این دشت در اثر برداشت بیرویه در شرایطی بحرانی به سر میبرد.
پالما و همکاران در سال 2007، جریان آب زیرزمینی در سفره لئون شینادگا که یک دشت کشاورزی در شمال غربی نیکاراگوا است را با استفاده از مدلهای ناپایدار و پایدار مادفلو شبیهسازی کردند. این مدل نشان میدهد که پمپاژ سبب کاهش جریان پایه شده و کاهش دبی رودخانه را در پی دارد. این امر در طول دورههای خشک، وقتیکه آبیاری به بالاترین حد خود میرسد، بحرانی میشود. برای توسعه کشاورزی، مدل عددی ارائهشده، میتواند ابزار قوی برای مدیریت منابع آب منطقه موردنظر باشد.
نوذر پور - 1393 - بهمنظور مدیریت این آبخوان و ارزیابی پروژه پخش سیلابجارمِ واقع در شمال اندیمشک، شبیهسازی آبخوان دشت لور با استفاده از کد MODFLOW در نرمافزار GMS را انجام داد. پس از واسنجی و صحت سنجی و اطمینان از توانایی مدل در شبیهسازی شرایط واقعی آبخوان، از آن بهعنوان ابزار مدیریتی استفاده شد.
نتایج برای سناریوهای مختلف مدیریتی نظیر ارتباط آبخوان دشت لور و رودخانه دز، پیشبینی وضعیت آبخوان در شرایط خشکسالی و ترسالی، افزایش 10 درصد دبی پمپاژ، کاهش 25 درصد دبی پمپاژ و ارزیابی تغذیه مصنوعیجارمِ مورد تجزیهوتحلیل قرار گرفت. نتایج مدل آبهای زیرزمینی دشت لور نشان داد که تغذیه مصنوعی علاوه برافزایش تراز سطح ایستابی، توانسته است بیلان منفی را کاهش دهد و از این طریق به بهبود بیلان آبخوان کمک نماید.
روستا - 1394 - در تحقیقی مدلسازی نوسانات آب زیرزمینی دشت قله شور را با استفاده از مدل ریاضی GMS انجام داد. وی در این مطالعه از مدل ریاضی GMS برای بررسی عکسالعمل این آبخوان تحت سناریوهای مختلف مدیریتی استفاده کرد. شکوهی و همکاران - 1393 - مدلسازی جریان آب زیرزمینی دشت تویسرکان را با استفاده از مدل ریاضی GMS انجام دادند.
مدل ریاضی تهیهشده در یک دوره تنش یک دهه برای شرایط پایداری و برای یک دوره یکساله از آبان 1387 تا مهر 1388 با 12 دوره تنش و هر دوره تنش یک گام زمانی، اجرا و واسنجی شد. درنهایت مدل ساختهشده برای پیشبینی وضعیت آینده آبخوان با در نظر گرفتن سناریوی ادامه روند کنونی، به مدت چهار سال از تاریخ مهر 1392 تا مهر 1396 مورداستفاده قرار گرفت.
نتایج نشاندهنده ادامه افت سطح آب در تمامی دشت بهجز قسمتهای ابتدایی دشت است بیشترین افت سطح آب در قسمتهای مرکزی دشت اتفاق میافتد. قوردویی میلان و همکاران در سال 1396 با استفاده از نرمافزار GMS تحت کد MODFLOW به مدلسازی دشت آستانه -کوصفهان پرداختند. آنها در مدلسازی بسته رودخانه را نیز لحاظ کرده بودند و برای جلوگیری از افت بیشازحد و به دست آوردن برداشت بهینه از نتایج مدلسازی روابط رگرسیونی استخراج کردند تا در مدل بهینهسازی استفاده شود.
در تحقیق حاضر نیز بهمنظور ارزیابی منابع آب زیرزمینی و مدیریت آن در محدوده امامزاده جعفر، به شبیهسازی تراز آب زیرزمینی پرداخته و شبیه-سازی آب زیرزمینی در دو حالت پایدار و ناپایدار انجام و مقادیر هدایت هیدرولیکی و ضریب ذخیره کالیبره خواهند شد. در ادامه نیز تحلیلی حساسیت روی مدل آب زیرزمینی موردنظر انجام خواهد گرفت.
مواد و روشها
محدوده مطالعاتی
محدوده ناصرآباد در استان کهگیلویه و بویر احمد قرارگرفته است. استان کهگیلویه و بویراحمد ازجمله استانهای جنوبی ایران به مرکزیت شهر یاسوج است. محدوده مطالعاتی ناصرآباد با کد 2417 در محدوده بین طولهای جغرافیایی 50°-15´ تا 51°-21´ شرقی و عرضهای جغرافیایی 30°-10´ تا 30°-27´ شمالی گسترده شده است. به دلیل ارتفاعات فراوانی که در استان کهگیلویه و بویراحمد وجود دارند، میزان دریافت نزولات جوی نسبتاً زیاد است، بهطوریکه میانگین سالانه بارندگی نسبتاً زیاد و حدود 589/5 میلیمتر است و میانگین دمای سالیانه در این منطقه 15/2 درجه سانتیگراد است. شکل 1 محدوده مطالعاتی و حد آبخوان را نشان میدهد. مساحت این محدوده مطالعاتی 2402 کیلومترمربع است که درواقع قسمت اعظم آن 98 - درصد مساحت - معادل 2347/9 کیلومتر آن در ارتفاعات و حدود 2 درصد معادل 54/1 کیلومتر آن را نیز دشت تشکیل میدهد.
شکل -1 محدوده مطالعاتی و حد آبخوان ناصرآباد
مدلسازی آب زیرزمینی
در مباحث مربوط به آب زیرزمینی، هرگونه سیستمی که تخمینی نزدیک به واقعیت از شرایط طبیعی حاکم بر جریان آب زیرزمینی در محیط متخلخل را ارائه دهد و بتواند رفتار آن را پیشبینی نماید، مدل نامیده میشود - تاد و لاری1، . - 2005 این مدل اگر به نحو مطلوب بنا شود با تقریبنسبتاً خوب همبستگی بین عمل و عکسالعمل هیدرودینامیکی را در یک آبخوان نشان میدهد و میتوان از آن برای پیشبینی رفتار آبخوان و مدیریت منابع آب زیرزمینی استفاده نمود.
