modflow
در نشریات گروه آبخیزداری، بیابان، محیط زیست، مرتع-
پدیده تغییر اقلیم براساس شواهد موجود، از زمان های بسیار دور وجود داشته است. حال آن که در شرایط کنونی سرعت و شتاب آن بیش تر شده است. پژوهش حاضر به بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر منابع آب زیرزمینی بر اساس مدل MODFLOW می پردازد. به این منظور، در آغاز بیلان آب محاسبه شد و سپس بابهره گیری از داده های جهانی متغیرهای دما و بارش برای سال های آینده نزدیک 2031-2050 (1409-1428)، میانی 2051-2070 (1429-1448) و دور 2090-2071 (1449-1468) برآورد و به عنوان ورودی مدل MODFLOW 2005 مورد استفاده قرار گرفتند. مطابق با نتایج، میانگین ماهانه دمای کمینه و بیشینه بر پایه دو سناریوی SSP2-4.5 و SSP5-8.5 در تمام ماه های سال در آینده افزایش خواهد داشت. در سناریو خوش بینانه، بارش و تغذیه آبخوان ها به طور متوسط در سطح فعلی باقی می ماند، ولی تراز آب زیرزمینی با حفظ نوسان های سالانه و فصلی در بلندمدت تا سال 2089 (1467) به طور متوسط حدود m22 کاهش خواهد یافت. اما در سناریو بدبینانه، بارش و تغذیه آبخوان ها به طور قابل توجهی کاهش می یابد که موجب کاهش تراز آب زیرزمینی می شود. تراز آب زیرزمینی در دوره بلند مدت به طور قابل توجهی زیر تاثیر سناریوهای بارش و تغذیه آبخوان ها قرار خواهد گرفت و و در حدود سالی cm30 افت خواهد داشت.
کلید واژگان: بارش، بیلان آب، تغذیه آبخوان، دما، رود کرClimate change, a phenomenon that has been occurring since ancient times, has accelerated in recent years. This study investigates the impact of climate change on groundwater resources using the MODFLOW model. To achieve this, the water balance was first calculated, and then temperature and precipitation data for the near future (2031–2050), mid-term (2051–2070), and long-term (2071–2090) periods were estimated using global climate data. These estimated temperature and precipitation values were input into the MODFLOW 2005 model. The results showed that, under two climate change scenarios—shared socioeconomic pathways (SSPs) SSP2-4.5 and SSP5-8.5—the monthly averages of both minimum and maximum temperatures are expected to increase across all months of the year. In the optimistic scenario (SSP2-4.5), precipitation and aquifer recharge are projected to remain at current levels on average; however, groundwater levels are anticipated to decline by approximately 22 meters by 2089, with annual and seasonal fluctuations persisting in the long term. In contrast, the pessimistic scenario (SSP5-8.5) predicts a significant reduction in both precipitation and aquifer recharge, leading to a more pronounced decrease in groundwater levels. In this scenario, groundwater levels are expected to drop by about 30 cm per year in the long term, largely due to changes in precipitation patterns and aquifer recharge rates.
Keywords: Climate Change, Modflow, Groundwater, Kor River -
مدل SWAT، به عنوان یک مدل جامع شبیه سازی آب سطحی در برآورد مولفه های بیلان آب با قابلیت امکان بررسی سناریوهای مختلف مدیریتی بر منابع آب پذیرفته شده است. در اغلب مطالعات، مدل SWAT بر اساس دقت در برآورد رواناب سطحی و مقایسه آن با اندازه گیری های میدانی در ایستگاه های هیدرومتری واسنجی می شود. هدف از انجام این مطالعه، استفاده از مدل واسنجی شده SWAT در برآورد برخی مولفه های بیلان آب شامل نفوذ عمقی، نشت جانبی، جریان برگشتی از آبخوان به رودخانه در دشت مهاباد است. ارزیابی مولفه های بیلان آب در منطقه غیراشباع و اثربخشی آن در بیلان آب آبخوان در مدیریت بهره برداری از منابع آب تلفیقی، مهم است. بررسی ها نشان داد، مدل واسنجی شده SWAT قادر به برآورد تفاوت میزان نفوذ عمقی در سال تر نسبت به سال نرمال و تفاوت نفوذ در سال تر نسبت به سال خشک تحت تاثیر افزایش سطح بارندگی بوده است، به طوری که نتایج نشان داد مقدار نفوذ عمقی در سال تر نسبت به سال های نرمال و خشک به ترتیب حدود 23 و 43 درصد افزایش یافته است. به طور متوسط میزان نفوذ عمقی برابر با 157.86 میلی متر (17.1درصد) برآورد شده است. در عین حال، مدل قادر به برآورد تفاوت میزان نفوذ در پهنه های مختلف دشت و در فصول مختلف سال با توجه به نوع کاربری و الگوی مدیریتی اراضی بوده است. میزان جریان جانبی نیز در سال تر نسبت به سال خشک افزایش یافته است، به طوری که میزان این مولفه دو برابر شده است. در این مطالعه، میزان متوسط جریان برگشتی از آبخوان به رودخانه نیز به میزان 14.1درصد (129.6میلی متر) برآورد شد. بررسی ها نشان داد، وجود سطح آب زیرزمینی کم عمق، سهم قابل توجهی در ایجاد جریانات سطحی برگشتی از آبخوان به رودخانه دارد. به طورکلی، نتایج نشان داد تغذیه ناشی از بارندگی و آب آبیاری از منطقه غیراشباع به عنوان یکی از مهم ترین مولفه های ورودی مدل های آب زیرزمینی مانند MODFLOW در مناطق خشک و نیمه خشک است. میزان تغذیه در برآورد دقیق تر نوسانات سطح ایستابی حایز اهمیت است. با توجه به این که مدل MODFLOW به خوبی قابلیت برآورد فرایندهای تغذیه و جریان جانبی در منطقه غیراشباع را ندارد، لذا استفاده هم زمان از مدل های شبیه سازی SWAT و MODFLOW در برآورد مولفه های بیلان آب منطقه غیراشباع و تلفیق آن با مدل زیرزمینی در مطالعات و مدیریت بهره برداری از منابع آب تلفیقی اهمیت دارد.
کلید واژگان: تبخیر و تعرق، تغذیه، جریان برگشتی، رواناب، MODFLOWThe SWAT Model has been accepted as a comprehensive surface water simulation model in estimating water balance components with the ability to study different management scenarios on water resources. In most studies, the SWAT Model is calibrated based on the accuracy of surface runoff estimation, and its comparison with field measurements in hydrometric stations. In a previous study, the performance of the SWAT Model in estimating runoff, evapotranspiration, and yield of wheat, barley, corn, sugar beet, alfalfa, apple, and grape crops in the Mahabad Plain was satisfactory and acceptable. The purpose of the present study was to use the SWAT calibrated model in estimating other components of water balance including deep percolation, lateral flow, return flow from the aquifer to the river in the same area. Assessing the components of water balance in the unsaturated zone, and its effectiveness in aquifer balance is important in managing the utilization of integrated water resources. The results showed that the calibrated model was able to estimate the difference between the deep percolation in the wetted year compared to normal years, and the difference in the infiltration in the wet year compared to the dry year under the influence of increasing rainfall. The results showed that the amount of deep percolation in the wetted year compared to normal and dry years has increased by about 23% and 43%, respectively. The average depth percolation is estimated 157.86 mm (17.1%). At the same time, the model has been able to estimate the difference in the amount of infiltration in different areas of the plain, and in different seasons of the year according to the type of land use and land management patterns. The amount of lateral flow has also increased in the wetted year compared to the dry year, so that the amount of this component has doubled. In this study, the average return flow from the aquifer to the river was estimated to be 20.9% (129.6 mm). Surveys have shown that the presence of shallow groundwater level has a significant role in creating surface return flow from the aquifer to the river. In general, the results showed that recharge due to rainfall and irrigation water from unsaturated zone is one of the most important input components of groundwater models such as MODFLOW in arid and semi-arid regions. The amount of recharge is important in more accurately estimating water level fluctuations. Given that the MODFLOW Model is not well able to estimate the recharge processes and lateral flow in the unsaturated zone. Therefore, the simultaneous use of SWAT and MODFLOW models in estimating the water balance components of the unsaturated zone and combining it with the groundwater model is important in studies and management of operation of integrated water resources.
Keywords: Evapotranpiration, MODFLOW, recharge, Return Flow, Run off -
تصفیه خانه های فاضلاب شهری به عنوان یکی از مهمترین زیرساخت های شهری، وظیفه بازیافت آب و مواد مغذی را از فاضلاب جمع-آوری شده از منازل و واحدهای صنعتی به عهده دارند. تصفیه خانه فاضلاب اردکان با سیستم تصفیه بیولوژیکی لجن فعال و ظرفیت اسمی کل به مقدار 23328متر مکعب در روز و با مساحت 14 هکتار، تصفیه فاضلاب تمام شهر اردکان را بر عهده دارد، که می تواند اثرات قابل توجهی بر محیط زیست منطقه و منابع آب شهرستان داشته باشد. هدف این مطالعه، بررسی اثرات احداث شبکه کامل جمع آوری فاضلاب شهری و اجرای فاز کامل تصفیه خانه بر کمیت و کیفیت منابع آب زیرزمینی شهر اردکان با استفاده از مدل عددی مادفلو می باشد. برای ساخت مدل مفهومی از چاه های مشاهداتی، چاه های بهره برداری، قنات ها، چاه های جذبی، ضریب هدایت هیدرولیکی و لایه های مرز آبخوان و تغذیه سطحی استفاده گردیده است. کلیه لایه ها در فرمت های متفاوت اعم از چندضلعی، خطی و رستری و نقطه ای در محیط Arc GIS تعریف شده و سپس به محیط GMS فراخوانی گردید. نتایج مدلسازی های انجام شده نشان داد که استفاده نمودن از پسابهایی که تصفیه می شوند برای ارتقا و جبران افت تراز آب در منابع زیرزمینی در دشت یزد-اردکان می تواند بسیار موثر واقع گردد و حداقل تا 23 درصد از کاهش سطح ایستابی آب زیرزمینی جلوگیری نماید مقدار RMSE حاصل از واسنجی مدل در حالت پایدار و ناپایدار 41/0 و 42/0 به دست آمد. نتایج تحقیق نشان داد که در سناریوی های تعریفی به ازای خارج کردن شبکه جمع آوری فاضلاب شهری به طور کلی از چرخه هیدرولوژیکی با بیشترین مقدار افت تراز سطح آب که معادل 35 درصد می باشد مواجه خواهیم شد که از دیدگاه مدیریت برای آبخوان زیرزمینی در جهت کاستن از روند افت تراز سطح آب این سناریو را می توان به عنوان نامناسبترین سناریو در نظر گرفت و نشان دهنده تاثیرات مثبت تصفیه خانه در دشت اردکان می باشد.کلید واژگان: مادفلو، محیط زیست، آبخوان، GMSArdakan Wastewater Treatment Plant with biological sludge treatment system of activated sludge and total nominal capacity of 23328 cubic meters per day and an area of 14 hectares, is responsible for wastewater treatment in the entire city of Ardakan, which can have significant effects on the environment and water resources. The purpose of this study is to investigate the effects of constructing a complete municipal wastewater collection network and implementing the complete phase of the treatment plant on quantity and quality groundwater resources in Ardakan using the MODFLOW numerical model. The conceptual model prepared using observatory wells, aqueducts, aqueducts, absorption wells, hydraulic conductivity, aquifer boundary layers and surface feeding. All layers were defined in different formats including polygon, linear and raster and point in ArcGIS and then inserted to GMS. The modeling results showed that the use of treated effluents to improve and compensate for the drop in water levels in groundwater resources in the Yazd-Ardakan plain can be very effective and prevent at least 23% reduction in groundwater levels. The RMSE values obtained from the model calibration in steady and unstable states were 0.41 and 0.42, respectively. The results showed that in the defined scenarios, in exchange for removing the municipal wastewater collection network from the hydrological cycle in general, we will encounter the largest drop in water level, which is equivalent to 35%, which from the management perspective for the underground aquifer in the direction Reducing the trend of water level drop in this scenario can be considered as the most inappropriate scenario. Also, from the point of view, the effect of the sewerage network on the water level, there is the least negative effect on the aquifer.Keywords: MODFLOW, environment, Aquifer, GMS
-
دشت جعفریه بخشی از حوزه آبخیز دریاچه نمک می باشد که به علت خشکسالی ها و استفاده بیش از حد از منابع آب زیرزمینی آن، دچار بحران شده است، لذا مطالعه آب های زیرزمینی به عنوان اصلی ترین منبع آب در کل دشت، ضروری به نظر می رسد. هدف از این مطالعه, مدل سازی آبخوان دشت جعفریه با کد MODFLOW در قالب نرم افزار GMS به عنوان مدلی کارآمد در مباحث آب زیرزمینی می باشد. مدل کمی آبخوان دشت جعفریه با استفاده از آمار سطح ایستابی چاه های پیزومتری، در طی دو دوره آماری ده ساله(1381-1371 و 1391-1381) شبیه سازی گردید و در دو حالت ماندگار و غیرماندگار واسنجی مدل صورت گرفت. سپس صحت سنجی مدل با داده های مشاهداتی بررسی گردید. نتایج نشان داد که مدل نسبت به تغییرات تغذیه آب زیرزمینی بیش ترین حساسیت را نشان می دهد و متوسط افت آبخوان در سال های 1371 تا 1380 از 05/0 به 5/1- متر رسیده است. به طوری که بیش ترین افت منطقه در مناطق شرقی محدوده مورد مطالعه می باشد. همچنین متوسط افت آبخوان در سال های 1391-1381، از 26/0- به 2/7- متر رسیده است که نشان دهنده این است در این دوره آبخوان با شدت بیش تری افت پیدا کرده است و بیش ترین افت آن در مناطق شمال غربی و جنوب شرقی منطقه می باشد.
کلید واژگان: آب زیرزمینی، دشت جعفریه، GMS، MODFLOWJafarieh plain is part of Salt Lake watershed that is experiencing a crisis due to drought and excessive use of groundwater resources, so it is necessary to study groundwater, which is the main source of water in the whole plain. This study aimed to model the MODFLOW code of Jafarieh plain aquifer in GMS software as an efficient model in groundwater issues. The quantitative model of the Jafarieh aquifer was simulated over two ten-year statistical periods(1992-2002 and 2002-2012) using the water level statistics of the piezometric wells in the study area, and model calibration was performed in both steady and non-steady states. Finally, the model was validated with observational data. The results showed that the model is most sensitive to changes in groundwater recharge, and the average aquifer loss in the years 1992 to 2002 was from 0.05 to -1.5 m. So, the highest decline occurs in the eastern part of the study area. Also, the average aquifer loss in the period 2002-2012 has decreased from -0.26 to -7.2 m, indicating that the aquifer has declined more strongly during this period, with the highest decline in the northwest and southeast regions. Its consequence is the annual decline of 0.73 meters seen in these two-10-year periods in the region.
Keywords: Groundwater, Jafarieh plain, MODFLOW, GMS -
آبخوان آبرفتی خاش در استان سیستان و بلوچستان، تامین کننده آب مورد نیاز برای کشاورزی، شرب و صنعت در این محدوده می باشد. به منظور پیش بینی وضعیت آینده سطح آب زیرزمینی و کیفیت آب در صورت ادامه روند کنونی و یافتن راه حل های مدیریت آبخوان، جریان و انتقال جرم به صورت محلول در آبخوان خاش با استفاده از کدهای MODFLOW و MT3DMS مدلسازی شد. به منظور ایجاد مدل از نرم افزارGMS نسخه 3/10 استفاده شد. نتایج واسنجی و صحت سنجی مدل جریان در دو دوره به ترتیب هفت و سه ساله نشان داد مدل عملکرد مناسبی از نظر شبیه سازی سطح آب زیرزمینی در مقایسه با داده های مشاهده ای دارد به طوری که مقدار RMSE برای دوره واسنجی و صحت سنجی به ترتیب برابر 67/0 و 96/0 متر محاسبه گردید. سپس مدل انتقال جرم در آبخوان بر پایه مدل جریان واسنجی ایجاد و بر اساس داده های مشاهده ای غلظت کلر در هشت چاه بهره برداری مربوط به دوره 10 ساله از مهر ماه 1386 تا شهریور ماه 1396 واسنجی شد. مدل های واسنجی شده برای ارزیابی دو سناریو در دوره پیش بینی (1396 تا 1406) به کار گرفته شد. در سناریوی اول پیش بینی، با فرض اینکه میزان تغذیه و تخلیه از آبخوان مشابه شرایط فعلی باشد، مشخص شد که افت قابل توجهی در سطح آب اغلب نقاط آبخوان به خصوص جنوب و جنوب شرق آبخوان رخ خواهد داد. به طوری که میانگین سطح آب بیش از سه و نیم متر در طی 10 سال کاهش خواهد یافت و به تبع آن یون کلر و شوری آب زیرزمینی افزایش می یابد. همچنین در سناریوی دیگر که با هدف تعیین مقدار برداشت مطمین از آبخوان خاش تعریف شد مشخص گردید برای رسیدن به حالت تعادل و جلوگیری از افزایش شوری، نیاز است تا برداشت از چاه ها به اندازه 50 درصد کاهش یابد.
کلید واژگان: مدل سازی عددی جریان و انتقال جرم به صورت محلول در آبخوان، شوری آب زیرزمینی، MODFLOW، MT3DMS، GMSThe Khash alluvial aquifer, in Sistan and Baluchestan Province, supplies the water needed for agriculture, drinking, and industry in the Khash area. In order to predict the future status of groundwater level and water quality, and to find aquifer management solutions, groundwater flow and solute transport models were developed using MODFLOW and MT3DMS. GMS 10.3 was used to develop the model. Calibration and validation of the model were performed using a seven-year period and a three-year period, respectively. The results showed that the flow model has a good performance in simulating groundwater levels when compared to observational data. The RMSE values for calibration and validation periods were 0.67 m and 0.96 m, respectively. The solute transport model was established based on the groundwater flow model and was calibrated based on observational data of Cl- concentration in eight wells over a 10-year period from October 2007 to September 2016. The calibrated models were used to evaluate two scenarios in the forecast period (2016-2026). In the first prediction scenario, assuming the aquifer recharge and discharge rates are similar to the current condition, it was found that a significant drawdown in water levels will occur in most parts of the aquifer, especially south and southeast of the aquifer. As a result, the average water level will drop by more than 1.5 meters over 10 years, and consequently, Cl- concentration and groundwater salinity will increase. In the other scenario, which was defined to determine the safe yield of groundwater, it was found that to reach equilibrium and prevent increases in salinity, groundwater withdrawals from wells should be reduced by 50%.
Keywords: Groundwater flow, solute transport modeling, groundwater salinity, MODFLOW, MT3DMS, GMS -
در بسیاری از کشورهای خشک از جمله ایران، ذخایر آب زیرزمینی اصلی ترین منبع تامین آب است. افزایش بی رویه ی جمعیت، محدودیت منابع آبهای سطحی و بهره برداری بیش از اندازه از آبخوان ها سبب افت شدید سطح آب زیرزمینی در بسیاری از دشت های کشور شده است. لازمه مدیریت این وضعیت شناخت کامل آبخوان و میزان تغذیه و حجم آب قابل برداشت می باشد. در تحقیق حاضر آبخوان دشت ابرکوه به کمک مدل ریاضی Modflowدر یک دوره سه ساله(سال 1392 الی 1395) با 36 گام زمانی شبیه سازی و مدل در دو حالت پایدار و ناپایدار واسنجی شد. سپس، مدل در یک دوره 36 ماهه (مهر 1388 تا مهر 1391) مورد صحت سنجی قرار گرفت. مقادیر جذر میانگین مربعات در دو دوره واسنجی و صحت سنجی به ترتیب 042/1 و 10/1 بدست آمد. بعد از اطمینان از دقت مدل، سناریوهای مختلف مدیریتی بررسی گردید. نتایج نشان داد ادامه روند کنونی برداشت منابع آب زیرزمینی، منجر به افت متوسط سالانه 5/1 متر تراز سطح خواهد شد. برای کنترل این بحران، سناریوهای مدیریتی منتج از تغییر روش های آبیاری و الگوی کاشت و استفاده از روش های کاهش تبخیر تعیین گردید. تمام سناریوهای اعمال شده به مدل نتایج قابل قبول در جهت مدیریت و بهبود شرایط آبخوان زیرزمینی دشت ابرکوه را نشان دادند. بنابراین پیشنهاد می شود با مدیریت بخش کشاورزی دشت ابرکوه به واسطه ی تغییر الگوی کشت به محصولات با نیاز آبی کمتر و تغییر سیستم آبیاری از سنتی به سیستم های نوین وضعیت آینده آبخوان را بهبود بخشید.
کلید واژگان: آب زیرزمینی، کاهش مصرف آب، مدیریت بهره برداری، دشت ابرکوه، ModflowIranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, Volume:13 Issue: 46, 2019, PP 52 -61Ground waters are considered as substantial water resources in many parts of the world especially in arid and semi-arid area such as Iran. The population growth, the intensive use ofsurface water and groundwater resources has often affected ground water levels. To meeting water management objectives it is essential to have a comprehensive study on the aquifer recharge and ground water withdrawal. In this paper 3-D analysis MODFLOW model served to simulate Abarkuh aquifer for a three year period (2013-2015) with 36 time steps. Modflow model was calibrated in two steady and Transient states. The model validation was measured using 36 month time steps (October 2009 to September 2012). Root Mean square (RMS) error was used to evaluated the accuracy of the calibrated and validated models. RMS error of the calibrated and validated models were 1.046 and 1.10, respectively.. The results showed that continuing current policies for managing water will only widen and deepen water crisis, this condition will reduce aquifer storage and result in decreasing hydraulic head by -1.5 m year-. To control this crisis different scenarios were simulated to represent the effects of ground water management on the aquifer. These scenarios including changes in irrigation methods, using of evaporation reduction methods and changes in cropping patterns. Results showed that all scenarios are capable to restore and protect the groundwater resources in Abarkuh aquifer. Therefore, adjusting crop farming structures and improving irrigation system have been important means of protecting groundwater resources in this region.
Keywords: Groundwater, Water Consumption Reduction, Operation Management, Abarkuh plain, Modflow -
ازجمله گیاهان سازگار با مناطق خشک و نیمه خشک، گونه های مختلف جنس تاغ هست که به دلیل برخورداری از شرایط مناسب ساختاری و سیستم ریشه ای عمیق و مناسب، قادر به استفاده از منابع آب زیرزمینی هستند؛ لذا درک و پذیرش تاثیر تاغ بر منابع آبی محدود موجود در این مناطق به مدیریت بهتر منابع آبی و اکوسیستم های طبیعی کمک خواهد کرد. هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر جنگل های دست کاشت تاغ بر منابع آب زیرزمینی در دشت جعفریه قم می باشد. به منظور دست یابی به این هدف، ابتدا با استفاده از تصاویر ماهواره ای و بهره گیری از نرم افزار JMicroVision، تعداد پایه های تاغ موجود در این جنگل ها مورد شمارش قرارگرفت. سپس با استفاده از حداقل نیاز آبی سالانه هر پایه تاغ که بر اساس مطالعات لایسیمتری به دست آمده است، تعداد پایه های تاغ مازاد بر بارندگی منطقه و نیاز آبی آن ها محاسبه گردید. سپس با استفاده از نرم افزار GMS 8.3 و کدMODFLOW ، وضعیت تراز سطح آب زیرزمینی دشت جعفریه مدل سازی گردید. بر اساس نتایج این پژوهش می توان گفت که تعداد 3746291 تاغ در دشت جعفریه وجود دارد که میزان تخلیه آب زیرزمینی توسط تاغ زارها برابر 194/56 میلیون مترمکعب برآورد گردید. نتایج حاصل از بررسی تراز آبخوان حاکی از آن بود که افت تراز آب زیرزمینی سالانه به طور متوسط 46/0 متر در دوره اول مطالعاتی (1380-1371) و 93/0 متر در دوره دوم (1391-1381) مطالعاتی بوده است. به عبارتی افت تراز آب زیرزمینی در دوره دوم 02/2 برابر دوره اول می باشد که این امر نشان دهنده افت شدید تراز آب زیرزمینی در دهه اخیر که کاشت تاغ صورت گرفته است، می باشد. هر چند اثرات مثبت تاغ کاری های موجود در رابطه با کاهش خسارات طوفان های گرد و غبار و ریزگردها در مقابل مصرف این حجم آبی را نباید نادیده گرفت.کلید واژگان: تاغ کاری، جعفریه، MODFLOW، آب زیرزمینی، JMicroVisionInvestigation of the effect of plant community on limited water resources of deserts is an important issue in water resources management. Different species of Haloxylon are compatible with desert condition and can use groundwater resources due to deep roots and proper structural condition. The purpose of this study was investigation of the effect of Haloxylon planted forests on groundwater resources in Jafarieh plain. For doing the study, at first the number of Haloxylon plants was determined in these forests using satellite images and JMicroVision software. Then using minimum water requirement of each plant, estimated with lysimeter, the number of surplus plants was determined based on their water requirement and rainfall of the region. Then groundwater level status was determined using GMS 8.3 software and MODFLOW model. The results showed that the number of Haloxylon plants in the study area was equal to 3746291 and the amount of groundwater evacuation by these plants was equal to 56.194 Mm3. The reduction of groundwater table was about 0.46 meter in the first study period (1992-2001) and 0.93 meter in the second study period (2002-2012) so that the reduction of groundwater level in the second study period was about 2 times bigger than the first study. This results showed that severe reduction of groundwater table has happened in recent decade because of planting Haloxylon. However the positive effects of these forests on reducing damages of dust storms should not be ignored.Keywords: Haloxylon planting, Jafarieh plain, MODFLOW, groundwater, JMicroVision
-
بررسی اثرات خشکسالی بر منابع آب دشت های کشور در مدیریت بهینه منابع آب در بخش کشاورزی و منابع طبیعی بسیار حائز اهمیت می باشد. مدل آب های زیرزمینی می تواند به عنوان یک ابزار ارزشمند در مدیریت منابع آب زیرزمینی به کار رود. لذا بررسی بیلان آب زیرزمینی تحت تاثیر خشکسالی هواشناسی به کمک مدل های ریاضی از جمله اهداف کاربردی و مهم در توسعه پایدار منابع طبیعی و محیط زیست می باشد. تویسرکان از دشت های مهم استان همدان است که منبع اصلی تامین آب باغات و کشتزارهای وسیع آن چاه های حفر شده در دشت می باشد. هدف از تحقیق حاضر بررسی اثرات خشکسالی هواشناسی بر تغییرات بیلان آب زیرزمینی به کمک مدل سازی ریاضی با استفاده از مدل MODFLOW در نرم افزار GMS می باشد. به این منظور پس از محاسبه شاخص بارش استاندارد و تعیین سال های خشک و تر در منطقه مطالعاتی و انتخاب سه سال شاخص به عنوان سال نرمال (1387)، ترسال (1388) و خشکسال (1389) به بررسی بیلان آب زیرزمینی در این سه سال پرداخته شده است. در همین راستا سال نرمال به عنوان سال واسنجی مدل و سال های ترسال و خشکسال به عنوان صحت سنجی مدل استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل MODFLOW به خوبی توانسته است سطح ایستابی چاه های مشاهداتی را در سال نرمال، ترسال و خشکسال (به ترتیب با ریشه خطای استاندارد 0.73، 0.85، 0.93) پیش بینی نماید. بررسی تطابق شاخص خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی نشان داد که خشکسالی هواشناسی به تنهایی نمی تواند بر تغییرات افت سطح آب زیرزمینی تاثیر بگذارد و استفاده بی رویه از چاه های بهره برداری و برداشت از آن ها تاثیر زیادی بر تغییرات آب زیرزمینی خواهد داشت. نکته قابل توجه آن که بر اساس نتایج حاصله خشکسالی هواشناسی بر تغییرات بیلان آب زیرزمینی به شدت تاثیرگذار بوده است.کلید واژگان: سطح ایستابی، شاخص بارش استاندارد، مدلسازی، MODFLOW، منابع آبAssessing drought effects on water resources are important on optimizing water management activities in agriculture and natural resources sectors. The groundwater model can be used as a valuable tool in the management of groundwater resources. Therefore, investigation of ground water balance analysis affected by meteorological drought using mathematical models is applicable and important objectives in sustainable development of water resources and the environment. Tuyserkan is one of the most important plains in Hamadan province as the main source of water supply for the water wells usage in orchards and farms. The goal of this research is assessing the effects of metrological drought index on water balance changes using mathematical modeling by GMS software. For this purpose, after calculation of Standardized Precipitation Index and determination of wet and dry spells in the study area, and selection of three sample years as normal (1387), wet (1388) and dry (1389), the groundwater balance was analyzed in this three sample years. The normal year was used for calibration of the model and wet and dry years for validation of the GMS. The results showed that the GMS model can simulate groundwater level in normal, wet and dry year (error statistics are respectively 0.73, 0.85 and 0.93). Comparison of meteorological and hydrological drought indices showed that meteorological drought cannot affect the groundwater level alone and excess use of exploitation wells has great influence on the groundwater table changes. Interestingly, the results showed that drought strongly influences water balance changes.Keywords: MODFLOW, Modeling, Water level, Standardize precipitation index, Water resources
-
شیوه بهره برداری از منابع آب زیرزمینی دشت الشتر، موجب افت سطح آب و کاهش آبدهی چاه های منطقه شده است. طی دوره آماری 1371 تا 1389 تراز سطح ایستایی دشت، سالانه به طور متوسط 24 سانتی متر افت نموده است. استفاده ترکیبی از تکنیک های شبیه سازی و بهینه سازی، روشی مفید و قدرتمند در تعیین استراتژی های تصمیم گیری و مدیریتی، برای بهره برداری اصولی از منابع آب می باشند. در این راستا از مدل ریاضی MODFLOW و نرم افزار Lingo به عنوان ابزارهایی کارآمد و با صرفه، برای بررسی گزینه های مختلف مدیریتی استفاده شد. در فرایند شبیه سازی با هدف مدیریت منابع آب، از نتایج حاصل از مدل سازی و کالیبراسیون مدل، برای بهینه سازی سفره آب زیرزمینی استفاده شد. از آن جا که توابع هدف در این مطالعه از نوع خطی بوده، برنامه ریزی خطی چند هدفی به منظور حل مساله بهینه سازی انتخاب شد. مساله عمومی بهینه سازی چند هدفه با n متغیر تصمیم، m محدودیت و p هدف در روابط بهینه سازی ارائه شد. هدف از حل مسئله بهینه سازی، بیشینه کردن سود حاصل از محصولات کشاورزی و کمینه کردن مصرف آب برای استفاده بیشتر از آبخوان است. میزان سوددهی کل محصولات زراعی قبل از بهینه سازی برابر 47798 میلیون ریال بود که پس از بهینه سازی با 33.25 درصد افزایش به 63689 میلیون ریال رسید. میزان مصرف آب قبل از بهینه سازی، 92220 هزار متر مکعب در سال بود، که پس از حل مسئله بهینه سازی 18.1 درصد کاهش یافت و به 75510 هزار متر مکعب در سال رسید. سوددهی کل محصولات بر اساس سناریو سند ملی (نیاز خالص آبی) 15 درصد افزایش یافت. در این سناریو میزان مصرف آب کشاورزی 65.5 درصد کاهش می یابد.
کلید واژگان: برنامه ریزی خطی، بهینه سازی، شبیه سازی، مدل ریاضی MODELOW، مدیریت منابع آبUtilization of water resources، using a combination of simulation and optimization، are a useful and powerful set for specifying decision-making and management strategies. In this regard، MODFLOW mathematical model، as an efficient and cost-effective tool to evaluate different management options was used. After providing a conceptual model of the aquifer، requirement data were defined in different versions of the V. MODFLOW (V. 5. 33) software. Then، the model was calibrated by the manual method that has higher accuracy than software techniques and validation operations were also carried out. In the simulation process، with the goal of water resource management، the results of modeling and calibration model were used to optimize the groundwater table level. In this study، a linear programming model was used for optimizing the management. Lingo software was used to implement this model and achieve the optimal management. The information needed to solve the problem، was based on the output of a simulation model and optimization options. Due to linearity of objective function، a multi-objective linear programming model was selected to solve the problem. General multi-objective optimization problem with n decision variables، m constraints and p objectives is presented in optimizing relationships. The objectives of the optimization problem were maximizing the profits of agricultural products and minimizing the use of aquifer water. Results indicated that the amount of yield and water use were different before and after optimization.. The amount of annual water consumption before optimization was 92. 22 million m3 while after optimization was 75. 51 million m3. In other words، the rate of water consumption was reduced by 18 prevent. Results also showed that annual water consumption in agriculture was 31. 79 million m3 that shows 65. 5 percent reduction compared to the present situation. The amount of benefits before optimization was 47، 798 million Rials، while after optimization it was 63،689 million Rials. In other words، the amount of total profit increased by 33. 25 percent. Based on the scenario of a national document (pure water requirement)، total profits increased by 15 percent.Keywords: Linear programing, MODFLOW, Optimization, Simulation, Water resources management
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.