بخشی از مقاله
چکیده
دراغلب مدلهای بهرهبرداری تلفیقی از منابع آبهای سطحی و زیرزمینی، در نظر گرفتن اندرکنش آبخوان و رودخانه از اهمیت خاصی برخوردار است که غالباﹰ بدلیل مشکلات محاسباتی موجود مورد توجه قرار نمیگیرد. این موضوع میتواند در دقت سیاستهای بهرهبرداری تدوین شده، اثر قابل توجهای داشته باشد. هدف اصلی از شبیهسازی کمی و کیفی آبخوان پیشبینی و بررسی تغییرات زمانی و مکانی سطح آب و غلظت متغیرهای کیفی در اثر تنشهای مختلف کمی و کیفی وارد شده به آبخوان میباشد.
همچنین به کمک مدل و با استفاده از برخی اطلاعات مربوط به مشاهدات میدانی میتوان مشخصات فیزیکی، هیدرولیکی و هیدرودینامیکی آبخوان، مانند ضرایب هدایت هیدرولیکی و ضریب ذخیره را محاسبه یا تصحیح نمود. در این مقاله مدل PMWIN که از مدل شناختهشده MODFLOW استفاده میکند، جهت بررسی تغییرات کمی و کیفی آبخوان و اندرکنش آبهای سطحی و زیرزمینی به کار گرفته شده است.
سپس با استفاده از نتایج شبیهسازی کمی و کیفی رودخانه و آبخوان، متوسط تغییرات تراز آبخوان، متوسط کیفیت آبخوان، میزان حجم آب وارد شده به آبخوان از رودخانه و میزان حجم آب وارد شده به رودخانه از آبخوان با استفاده از یک مدل شبکه عصبی مصنوعی پیشبینی شده است. در این مقاله به عنوان مطالعه موردی رودخانه زایندهرود و آبخوان لنجانات مورد ارزیابی قرار گرفته است.
۱‐مقدمه
رشد روزافزون جمعیت گسترش شهرها و افزایش تقاضا و مشکلات مربوط به کیفیت منابع طبیعی بیش از پیش به مساله بحران کمبود آب دامن زدهاست و به همین دلیل در بسیاری از سیستمهای آبی، آبهای زیرزمینی به تنهایی مورد استفاده قرار نمیگیرند و به عنوان مکملی از آبهایسطحی میتوانند در دسترس باشند. بنابراین بهرهبرداری تلفیقی یکی از تحلیلهای مدیریتی در بهرهبراری از منابع آب می باشد.
در دیدگاه سنتی مطالعات بهرهبرداری تلفیقی به مقوله اندرکنش مولفههای مختلف سیکل هیدرولوژیکی در تدوین سیاستهای بهرهبرداری کمتر توجه گردیده است اما طرحهای توسعه نشان داده که منابع آب سطحی و زیرزمینی از نظر کمی و کیفی با یکدیگر در تقابل بوده و برخورد مستقل با آنها در تدوین سیاستهای بهرهبرداری خطای قابل توجهی را در محاسبات بیلان آب به همراه خواهد داشت. مدیریت و سیاست موثر باید بر یک دیدگاه استوار که در آن دیدگاه آبزیرزمینی و آب سطحی به عنوان دو مولفه از یک منبع واحد درنظرگرفته میشوند و همه اجزا آن با یکدیگر مرتبط هستند، پایه گذاری گردد.
۲‐ مدل شبیهسازی آبخوان
هدف اصلی از شبیه سازی کمی و کیفی آبخوان پیشبینی و بررسی تغییرات زمانی و مکانی سطح آب و غلظت متغیرهای کیفی در اثر تنشهای مختلف کمی و کیفی وارد شده به آبخوان میباشد. همچنین به کمک مدل و با استفاده از برخی اطلاعات مربوط به مشاهدات میدانی میتوان مشخصات فیزیکی، هیدرولیکی و هیدرودینامیکی آبخوان، مانند ضرایب هدایت هیدرولیکی و ضریب ذخیره را محاسبه یا تصحیح نمود. شبیهسازی سفرههای آب زیرزمینی شامل استفاده از روابط، و پارامترهای فیزیکی آبخوان است به طوریکه به ازای مقادیر مختلف ورودی و خروجی سیستم، میزان ذخیره و سطح آب در نقاط و بازههای زمانی مختلف مشخص شود.
مدل شبیهسازی مورد استفاده شعحقب نیز از جمله بستههای نرمافزاری است که فایل ورودی و پردازش اطلاعات مدل کمی و کیفی آن حقعًخقق و خص1ق میباشد. این دو مدل بر پایه روش تفاضل محدود و به روش بلوک مرکزی، حل تقریبی معادلات دیفرانسیل جریان آب زیرزمینی را در محیط متخلخل فراهم میکند. هدف از حل معادله جریان آب زیرزمینی، تعیین ارتفاع سطح ایستابی آب زیرزمینی و غلظت متغیرهای کیفی در گامهای زمانی مختلف، با فرض در دست بودن ویژگیهای هیدرودینامیکی و هیدرولیکی آبخوان در سلولهای مختلف و همچنین وضعیت تغذیه و تخلیه آن برای دوره زمانی مورد نظر است.
با استفاده از نتایج شبیهسازی کمی و کیفی رودخانه و مخزن، شبکه مصنوعی عصبی برای پیش بینی کمیت و کیفیت آب در آبخوان و حجم انتقالی از رودخانه به آبخوان و بالعکس تدوین شده است. p نیز بردار ورودی به شبکه میباشد که آرایههای آن میزان برداشت از آبخوان، تغذیه آبخوان و ارتفاع آب در رودخانه و در شرایطی که شبکه برای تعیین مقادیر غلظت آبخوان آموزش داده شده باشد، غلظت پساب ورودی به آبخوان، میباشد. y نیز یک آرایه با ابعاد 1 ×1 که نشان دهنده مقادیرشبیهسازی شده از جمله حجم آب ورودی از آبخوان به رودخانه، حجم آب ورودی از رودخانه به آبخوان، تغییرات تراز سطح آب در آبخوان و یا غلظت آلاینده شاخص در آبخوان میباشد.
۳‐ مطالعه موردی
محدوده مورد مطالعه بخشی از زیر حوزه لنجانات با کد ۹۰۲۴ در تقسیمات حوزه ای کشور در حوزه آبریز باتلاق گاوخونی میباشد که در جنوب و جنوب غرب واحد مطالعاتی مربوطه قرار گرفته است. وسعت کل این واحد برابر با ۳۳۴۳ کیلومتر مربع بوده که حدود ۷۰۷۱ کیلومتر مربع از آن را دشت و مابقی را ارتفاعات در برگرفته است.
مساحت آبخوان مورد مطالعه نیز در حدود ۰۰۹ کیلومترمربع میباشد. از نظر جغرافیایی واحد مطالعاتی مورد نظر بین مدارهای ۱۵ درجه و ۱۳ دقیقه تا ۲۳ درجه و ۳۲ دقیقه شمالی و بفاصله ۰۶ کیلومتری شهر اصفهان قرار گرفته است. مهمترین مراکز جمعیتی این منطقه شهرهای مبارکه و دهاقان میباشند. بلندترین نقطه واحد حدود ۰۰۳۳ و پستترین نقطه حدود ۰۰۴۱ متر از سطح دریا ارتفاع دارد.
