بخشی از مقاله
خلاصه
روشهای ریاضی شبیهسازی آبزیرزمینی امروزه نقش قاطعی را در توسعه و کاربرد خط و مشی ها و تدابیر مستدل و منطقی آبهایزیرزمینی ایفا می کند اهداف اصلی تهیه مدل آب زیرزمینی دشت اردبیل درک کمی جریان آبزیرزمینی و مؤلفههای گوناگون بیلان دشت اردبیل است که فرایند بهینه تصمیم گیری مدیریت آبخوان براساس آنها خواهد بود در این تحقیق سیستم جریان آبزیرزمینی در آبخوان دشت اردبیل به وسیله مدل سازی عددی تفاضل محدود، توسط نرم افزار GMS7.1 شبیهسازی شده است پس از واسنجی مدل سال آبی 86-92، آنالیز حساسیت بر مدل اعمال گردید. که مدل ریاضی با بهینهسازی دادهها و تعریف زونهای متفاوت هیدروژئولوژیکی توانایی بالایی را در شبیهسازی آبخوان نشان می دهد. و دادههای مناسبتری را ارائه می دهد.
مقدمه
یکی از اهداف بلند مدت مدیریت راهبردی آب کشور تعادل بر قرار کردن بین تقاضای آب و منابع آب موجود با کمترین هزینه ممکن می باشد. برای پاسخ گویی به نیاز روز افزون تقاضای آب درکشور، در نظر گرفتن راهبردهای مناسب در بخش های مختلف توسعه روشهای مدیریتی کارآمد جدید می تواند راهگشا باشد. یکی از راههای مدیریتی مناسب برای شناخت و در نتیجه مدیریتی منابع آبی کشور که وابستگی زیاد به آبهای زیرزمینی دارد، استفاده از مدل ریاضی عددی می باشد.
میزان سودمند یا قابل استفاده بودن یک مدل وابسته به این است که معادله ریاضی تا چه اندازه توانسته باشد واقعیت موجود را شبیه سازی کند. منطقه مدلسازی شامل محدوده مطالعاتی اردبیل می باشد که این 47 درجه و 46 دقیقه تا 48 درجه 41 دقیقه طول شرقی و 37 درجه 55 دقیقه تا 38 درجه تا 48 دقیقه عرض شمالی واقع شده است دشت اردبیل با میانگین بارندگی 318 میلی متر بر سال و دمای متوسط سالانه 18 درجه سانتی گراد براساس اقلیم نمای دومارتن اصلاح شده، درتیپ اقلیم نیمه خشک قرار دارد. محدود مدل آبخوان به مساحت 782 کیلومتر مربع می باشد به طوری که 38 پیزومتر حفر شده در دشت را پوشش می دهد - شکل . - 1
مساحت حوضه آبریز اردبیل حدود 4790 کیلومتر مربع است. که از این مقدار مساحت کوهستانی آن 3781 کیلومتر مربع و مساحت دشت آن در حدود 1009 کیلومتر مربع می باشد. اولین مطالعات آب در دشت اردبیل توسط دفتر بررسی منابع آب زیر زمینی وزارت نیرو در سال 1350 در طی این مطالعات خصوصیات هیدروژئولوژی،هیدرولوژی، اقلیم شناسی و ژئوفیزیکی دشت اردبیل مورد بررسی قرار گرفته است شرکت مهندسین مشاور بند آب مدل ریاضی جریان آب زیرزمینی آبخوان دشت اردبیل درسال طی دوره آماری 1352 - ؛ - 1374 را به صورت دستی محاسبه کرده است.
درسال 1384 شرکت مهندسین مشاور قدس نیرو مطالعات نیمه تفصیلی حوضه آبریز دشت اردبیل و دوره بیلان سال آبی 1366-1365 تا 1381؛1380 را به دست آورده است. درسال 1391 مطالعات تعیین کمبودهای مدل ریاضی و تهیه مدل کمی و کیفی محدوده مطالعاتی اردبیل توسط شرکت آبان رود تدبیر به منظور دست یابی به مدیریت پایدار، شبیه سازی هیدرولیک آبهای زیرزمینی دشت اردبیل با استفاده از کد Modflowکه گنجانده شده در نرم افزار GMSانجام داده است.
بحث
هدف از تهیه مدل مفهومی ساده کردن شرایط واقعی مورد مطالعه و سازماندهی دادههای صحرایی است.[1] پس از گردآوری تمامی اطلاعات موجود - دادههای پیزومتری، سنگ کف، توپوگرافی سطحی، چاههای بهرهبرداری و شرایط مرزی - مدل مفهومی سه بعدی آبخوان با استفاده از نرم افزار GMS7. تهیه شده - شکل . - 2 برای محدوده مورد مطالعه، شبکه با سلولهای به ابعاد 250 × 250 متر در یک لایه طراحی گردید - شکل . - 3
بنا به نتایج مطالعات هیدروژئولوژی و استفاده از نقشه هم تراز عمده ترین منبع تغذیه آبخوان جبهههای ورودی آبزیرزمینی می باشد که براساس میزان میانگین تراز سطح آبزیرزمینی در سال آبی 91-92 و تعیین خطوط جریان، تغذیه آبزیرزمینی عمدتا از ناحیه جنوب غربی و جنوب شرقی و غرب و تا حدودی شمال شرقی وارد محدوده مدل می شود - شکل . - 4 مرز های مدل در سرتاسر حاشیه ارتفاعات و مناطق تغذیه و تخلیه با استفاده از بستههای نرم افزاری با عنوان Well و Time Variants Specified Head شبیهسازی شده است .[2] روند کلی جهت جریان آبزیرزمینی از جنوب غربی، جنوب شرق، غرب و شمال شرقی به مرکز و از آنجا به سمت شمال شرقی که خروجی دشت می باشد تغییر می کند - شکل. - 5
برای ایجاد کردن مدل جریان در نرمافزار GMS از روش مدل مفهومی Conceptual model approach استفاده شده است. در این روش ابزار-های GIS و ماژول Map به کاربرده می شود. موقعیت منابع تغذیه و تخلیه مانند موقعیت چاهها و تغذیه سطحی، پارامترهای لایه از قبیل هدایت هیدرولیکی، مرزهای مدل و اطلاعات دیگر مورد نیاز برای مدل سازی در سطح مدل مفهومی به نرم افزار داده شده بعد از اتمام این مرحله شبکه ایجاد و مدل مفهومی به مدل شبکه تبدیل گردید.[3]
درگام بعدی اطلاعات ارتفاع بالا و پایین لایه و سطح آب اولیه و - میانگین - 86-92 به مدل وارد شده برای اعمال توپوگرافی سطح زمین و تراز سطح آب به سلولهای شبکه، از اطلاعات نقطهای پراکنده Scatter point استفاده شده که توسط یک فایل متنی به GMS وارد و بعد از آن توسط امکانات نرمافزار درونیابی به روش Krigging و به صورت خودکار به هر سلول تخصیص داده شد.
اطلاعات رقومی توپوگرافی سطح زمین از دادههای SRTM استخراج شده و توسط فایل txt به مدل وارد شده است - شکل - 6 پست ترین ارتفاعات در شمال شرقی دشت حدود 1310 متر و بیشتر توپوگرافی در گرداگرد محدوده مورد مطالعه نزدیک به 1500 متر واقع شده است .[4] با توجه به اطلاعات حفاری دشت و عمق چاههای بهرهبرداری و مطالعات ژئوفیزیک نقشه سنگ کف آبخوان که از جنس مارن سنگ آذرین و سنگ آهگ می-باشد تهیه شده - شکل - 7 سنگ کف آبخوان از تراز 1140تا 1300 تغییر می کنند. توپوگرافی سنگ کف تا حد زیادی از توپوگرافی سطحی تبعیت می کند.
هیدروگراف معرف آبخوان نشان میدهد که طی دورههای اندازهگیری سطح آب 86-92 افت سطح آبزیرزمینی در آبخوان 30 سانتیمتر و شرایط نزدیک به پایدار می باشد. به دلیل شرایط - steady strte - حاکم برآبخوان، مدل برای سال آبی 91 - ؛ - 92 براساس آمار موجود برای سطح آب مشاهدهای، اجرا و واسنجی شده برای آغاز شبیه سازی توسطMODFLOW ، مدل مفهومی به مدل عددی تبدیل شد. بین مناطق فعال و غیر فعال مدل به صورت خودکار مشخص و با استفاده از اطلاعات یکی از پوششهای تعیین تعداد 2016 سلولاز سلولهای شبکه فعال در نظر گرفته شده است - شکل . - 8
