فهرست مطالب

هیدروژیولوژی - سال ششم شماره 2 (زمستان 1400)

مجله هیدروژیولوژی
سال ششم شماره 2 (زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/02/19
  • تعداد عناوین: 13
|
  • رضا جهانشاهی*، سپیده مالی، محسن حمیدیان پور صفحات 1-12
    تالاب هامون به عنوان بزرگ ترین دریاچه آب شیرین ایران است. این تالاب در جنوب شرقی ایران و در مجاورت شهرستان زابل قرار دارد. به دلیل افزایش بارندگی ها در افغانستان و شرق ایران در سال های اخیر، احتمال آب گرفتگی محل خط لوله انتقال گاز به زابل در بخشی از تالاب هیرمند وجود دارد. مقادیر بارش و دبی آب رودخانه های سیستان و هیرمند نشان می‎دهد، بیشترین سیلاب رودخانه ها و آب گرفتگی تالاب، در بازه زمانی بهمن تا اردیبهشت رخ می دهد. بررسی سیلاب هیدروگراف واقعی ماهانه رودخانه هیرمند نشان می دهد پیک این سیلاب، دوره بازگشت حدود 130 ساله دارد. لذا این پژوهش به تعیین میزان احتمال آب گرفتگی در محدوده خط لوله، برآورد و پیش بینی سطح آب تالاب هامون بعد سیلاب های با دوره بازگشت مختلف با استفاده از مدل سازهای تغییر اقلیم و هیدرولوژی می پردازد. بر این اساس مبتنی بر 5 مدل و دو سناریو خوش بینانه و بدبینانه، مقادیر بارش و دما منطقه محاسبه شدند. نتایج پیش نمایی مدل های تغییر اقلیم در آینده نشان می دهد احتمال افزایش دما و کاهش بارش در منطقه سیستان وجود دارد. شبیه سازی سناریوی سیلاب های با دوره بازگشت مختلف در جهت شبیه سازی تغییرات سطح آب در تالاب هامون در حالت جریان ناپایدار، با استفاده از نرم افزار هک-راس انجام گردید و بیشینه عمق آب در هر نقطه مکانی در تالاب هامون محاسبه شد. شبیه سازی نشان داده است آب گرفتگی خط لوله گاز در محل های واقع در 20، 30، 68، 80 و 104 کیلومتری از دوراهی دشتک و به خصوص در محل آبراهه (مسیل) شیله رخ خواهد داد و عمق آب بین 5/1 تا 5 متر متغیر خواهد.
    کلیدواژگان: سیلاب، شبیه سازی، مدل هک راس، هیدروگراف
  • محمد نخعی، علی حسنی، همایون مقیمی*، اسفندیار عباس نوین پور صفحات 13-29
    آبخوان دشت زرندیه، به وسعت حدود 1200 کیلومترمربع در استان مرکزی واقع شده است. برای شناخت بهتر، حفاظت و مدیریت بهینه بهره برداری از منابع آب زیرزمینی اقدام به ساخت مدل ریاضی آبخوان به کمک کد MODFLOW تحت رابط 7.1 GMS شد. نخست، مدل مفهومی و سپس مدل ریاضی عددی مبتنی بر آن ساخته و بر اساس تغییرات سطح آب با استفاده از آمار سطح ایستابی 14 حلقه چاه پیزومتری منطقه، در یک گام زمانی یک ماهه برای حالت پایدار (مهر 1389) و یک دوره 12 ماهه (آبان 1389 تا مهر 1390)، این مدل برای حالت ناپایدار، به دو روش دستی و اتوماتیک واسنجی شد. در این مرحله مقادیر اولیه هدایت هیدرولیکی (K) بهینه گردید. در پایان واسنجی در حالت پایدار میزان RMS به 265/1 متر و در حالت ناپایدار این میزان 145/2 متر برآورد شد که کمتر از مقدار خطای مجاز مدل 5/2 ± متر بوده و قابل قبول است. صحت سنجی مدل در یک دوره زمانی 12 ماهه از آبان 1390 تا پایان مهر 1391 با مقدار RMS برابر با 46/2 متر نشان داد مدل قابلیت و توانایی پیش بینی وضعیت آینده آبخوان را دارد. در ادامه اقدام به پیش بینی شرایط آینده آبخوان گردید و نتایج نشان داد که طی 3 سال آینده (1398-1401)، با ادامه روند کنونی برداشت چاه های بهره برداری، در بعضی از قسمت های آبخوان دچار افت می شود.
    کلیدواژگان: حساسیت سنجی، مدل سازی آب زیرزمینی، مدیریت و برنامه ریزی، واسنجی، GMS
  • حسین یوسفی، حسن ترابی پوده*، علی حقی زاده، آرمان صمدی، آزاده ارشیا، یزدان یاراحمدی صفحات 30-41

    دریاچه ها از منابع ملی باارزش هر کشور محسوب می شوند و بررسی تغییرات سطح و حجم آب دریاچه ها به منظور حفاظت آن ها و همچنین برای تصمیم گیری و مدیریت بهتر منابع آب، همواره از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بررسی تغییرات در سال های اخیر در بین کشورها جایگاه ویژه ای پیدا کرده است. در این پژوهش به پایش تغییرات مساحت دریاچه زریبار واقع در استان کردستان در بازه زمانی بلندمدت 36 ساله 2020-1984 پرداخته شده است. قابل ذکر است که در این مطالعه از سامانه Google Earth Engineیا به اختصار GEE استفاده شد که سامانه ای نوپا و بسیار کاربردی در سال های اخیر است. این سامانه، حجم بالایی از اطلاعات را با کد نویسی در کمترین زمان در دسترس قرار می دهد. در پژوهش حاضر با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 5 و 8 و سامانه GEE و الگوریتم های طیفی NDWI و MNDWI در کمترین زمان و هزینه، جداسازی پهنه آبی از سایر پدیده ها با استفاده از آستانه گذاری صورت گرفت و تغییرات بلندمدت مساحت آن بررسی شد. تغییرات یادشده برای مدیریت منابع آبی و نیز مدیریت بحران در منطقه با توجه به اهمیت دریاچه زریبار، حایز اهمیت است. اعتبارسنجی نتایج و مقایسه بین شاخص ها برای دریاچه زریبار نشان داد که شاخص MNDWI با ضریب کاپای 94/0 و دقت کلی 97 درصد برای دوره اخیر، شاخصی بسیار مناسب برای این منطقه محسوب می شود و نتایج آن از شاخص NDWI بسیار بهتر و در نتیجه کارآمدتر است. نوسانات سطح دریاچه زریبار در بازه زمانی بلندمدت 36 ساله، زیاد بوده است. به طور نمونه میانگین سطح دریاچه در بازه زمانی 1995-1984 با شاخص MNDWI960/852 هکتار بوده و در بازه زمانی 2020-2015 با همین شاخص، 371/989 هکتار است. توصیه می شود پژوهشگران از شاخص های طیفی و سامانه GEEبا توجه به قابلیت های بالایی که دارند برای شناسایی روند تغییرات پهنه های آبی در مدیریت منابع آب بهره گیرند.

    کلیدواژگان: پهنه آبی، زریوار، Google Earth Engine، MNDWI، NDWI
  • ابولفضل رضایی*، فرناز شهریاری، ماریه چراغی صفحات 42-51

    کاربرد پی جویی های ژیوفیزیکی در شناسایی آلودگی منابع آب زیرزمینی در چند دهه اخیر به طور چشمگیری رشد نموده است. این پژوهش سعی دارد تا با بهبود کار Oware et al. (2013) از تلفیق روش POD و مدل سازی های رو به جلو و معکوس داده های مقاومت ویژه الکتریکی گستره ابر آلودگی درون یک آبخوان سینتتیک هتروژن را با داده‎های مقاومت ویژه سطحی شناسایی شود. آن‎ها POD را درون مرحله معکوس سازی به کار بردند که این کار حافظه کامپیوتری بیشتر و مدت زمان طولانی تر برای اجرای برنامه لازم دارد. Oware et al. (2013) همچنین از شبکه بندی تفاضل محدود استفاده کردند و مهم تر اینکه درنهایت مجبور بودند که مرکز ثقل ابر آلودگی به دست آمده را به محل مرکز ثقل مدل سینتتیک منتقل نمایند. لزوم جابجایی مرکز ثقل ابر الودگی برای شرایط واقعی که مرکز ثقل ابر آلودگی مشخص نیست، قابل کاربرد نیست. در این مقاله با اجرای روش POD به طور مستقل و قبل از مدل سازی رو به جلو و معکوس ژیوالکتریکی و همچنین استفاده از روش المان محدود به جای تفاضل محدود، علاوه بر کاهش حافظه کامپیوتری لازم برای اجرای برنامه، نیازی به جابجایی مرکز ثقل ابر آلودگی نهایی نیست؛ بنابراین، روش ارایه شده برای شرایط واقعی که هنوز محل مرکز ثقل ابر آلودگی مشخص نیست، نیز کاربردی است. نتایج حاصل از اجرای سه سناریوی مختلف برای نحوه تزریق شوری (تک نقطه روی مرز، تزریق تک نقطه دور از مرزها و تزریق دو نقطه دور از مرزها) نشان داد که اثر مرز سبب جابجایی افقی ابر آلودگی حاصل از مدل می شود. همچنین یافته ها نشان دادند که با افزایش عمق توده، قدرت تفکیک و شناسایی هندسه ابر آلودگی به وسیله روش های ژیوالکتریکی کاهش می‎یابد.

    کلیدواژگان: آبخوان، ابر آلودگی، ژئوالکتریک، هتروژن، POD
  • فاضل خالقی*، ناصر مسیب زاده صفحات 52-66
    منطقه بناب و ملکان در شمال غرب ایران و در جنوب غرب استان آذربایجان شرقی واقع شده است. به منظور بررسی هیدروشیمی آب زیرزمینی از منابع آبی 12 حلقه چاه آب در منطقه بناب و ملکان نمونه برداری گردید. اطلاعات مربوط به کیفیت آماری چاه های انتخابی شامل pH، EC، TDS و هشت پارامتر دیگر می باشد. داده ها جهت پردازش و تفسیر وارد نرم افزارهای Chemistry، AqQA و SPSS شده و به منظور تعیین کیفیت نمونه ها برای مصارف شرب، کشاورزی و صنعت مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی کیفیت آب ازنظر شرب از دیاگرام شولر استفاده شد. به منظور تعیین کیفیت آب برای مصارف آبیاری و صنعت به ترتیب از دیاگرام ویلکاکس و اندیس لانژیه استفاده گردیده است. براساس دیاگرام شولر، نمونه های آب منطقه در محدوده آب های خوب و قابل قبول قرار می گیرند که نشانگر مطلوب بودن کیفیت آب منطقه برای مصارف آشامیدنی می باشد. همچنین طبق نمودار ویلکاکس، نمونه های منطقه در دو رده خوب و متوسط ازلحاظ آبیاری و کشاورزی قرار می گیرند. در بین نمونه های انتخابی، چاه W12 دارای کیفیت مناسب و بقیه نمونه ها کیفیت متوسط دارند. همچنین از میان مجموعه نمونه های برداشته شده، چاه های W8، W9، W10 و W12 قابل استفاده در بخش صنعت بوده و درعین حال نمونه W6 رسوب گذار است. نمونه های شهر بناب همگی خورنده بودند که دلیل آن را می توان عمق کم چاه های شهرستان بناب به واسطه ضخامت کمتر آبرفت ها در مقایسه با ملکان دانست. نمونه های برداشتی منطقه ازلحاظ سختی کل (TH) عمدتا در رده کاملا سخت قرار می گیرند که نارضایتی مصرف کنندگان را درپی دارد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، بناب و ملکان، سختی کل، کیفیت آب، هیدروشیمی
  • مهدیه لطیفی، مسعود سلطانی*، هادی رمضانی اعتدالی صفحات 67-78

    برداشت بی‏رویه از منابع آب زیرزمینی شیرین، مشکلات زیادی ایجاد می کند که مهم ترین آن ها پیشروی آب زیرزمینی شور به سمت اراضی بالادست در دشت‏ها و افزایش غلظت نمک در شوره‏زار، در شرایط آب زیرزمینی کم عمق است. برای جلوگیری از این اتفاق، از زهکش حایل برای کنترل و کاهش گرادیان هیدرولیکی آب شور به سمت منابع آب زیرزمینی شیرین استفاده می‏شود. در مناطق خشک و نیمه خشک، علاوه بر زهکش حایل، تبخیر نیز سهم مهمی در ایجاد افت بار هیدرولیکی دارد. در این تحقیق از نرم افزار HYDRUS-2D برای بررسی اثر و سهم تبخیر بر عمق آب زیرزمینی و نرخ ضریب زهکشی در زهکش حایل منطقه آبیک قزوین استفاده شده است. این شوره زار در جنوب شرقی استان قزوین واقع شده و هدف از اجرای زهکش حایل در این منطقه، پایین انداختن سطح آب زیرزمینی شور و کنترل پیشروی شوری در منطقه می باشد تا اراضی بالادست زهکش با آبشویی خاک در اثر بارش و جریان آب زیرزمینی و درنتیجه خروج این زهاب به وسیله زهکش به تدریج اصلاح شوند. مدل سازی برای منطقه شوره زار مرکزی به مدت 90 روز و برای سه بافت خاک رسی، لومی، شنی و چهار تیمار نرخ تبخیر شامل: نرخ تبخیر کم، متوسط و زیاد (2/0، 1 و 5/2 میلی متر بر روز) و بدون تبخیر، انجام گرفته است. نتایج نشان داد در خاک رسی، تبخیر سهم زیادی در ایجاد افت و کاهش ضریب زهکشی دارد. به طوری که با افزایش نرخ تبخیر از 0 به 2/0 میلی متر در روز میزان افت آب زیرزمینی 5/16 درصد افزایش یافته و ضریب زهکشی نیز 6/20 درصد کاهش می یابد. در خاک لومی این مقادیر به ترتیب 9/1 و 7/1 درصد بوده است. درنتیجه در خاک لومی تاثیر تبخیر کمتر بوده و از تبخیر با نرخ کم چشم پوشی می شود. نرخ کم و متوسط تبخیر در خاک شنی در ایجاد افت در سطح آب زیرزمینی و کاهش ضریب زهکشی بی تاثیرند؛ اما نرخ تبخیر زیاد با افزایش 9/6 درصد افت در سطح آب زیرزمینی و 7/15 درصد کاهش در ضریب زهکشی، موثر بوده و لازم است با اندازه گیری دقیق نرخ تبخیر، مقدار آن در شبیه‏سازی‏ها در نظر گرفته شود و قابل چشم پوشی نیست. نتایج تحقیق حاضر با کارهای محققانی که در زمینه های مرتبط کارکرده اند، همخوانی دارد و پیشنهاد می شود در مطالعات زهکشی به اثر تبخیر به خصوص در خاک های رسی توجه ویژه ای صورت گیرد.

    کلیدواژگان: افت آب زیرزمینی، رس، سهم تبخیر، شن، لوم
  • سید یحیی میرزایی*، سرور مزرعه اصل، حسین کریمی صفحات 79-94
    منابع آب سفره های کارستی یکی از مهم ترین منابع آب شیرین و در برخی مناطق تنها منابع آب در دسترس می باشند. این منابع با چالش های اساسی ازجمله کاهش کیفیت و آلودگی مواجه می باشند. شهر ایذه در جنوب غربی ایران به دلیل عدم دسترسی به جریان های آب سطحی به شدت به منابع آب کارستی وابسته است. به راین اساس، برای تامین بخشی از آب آشامیدنی شهر و روستاهای اطراف آن، پنج حلقه چاه آب در پلانژ تاقدیس کمردراز حفر شد. در حین حفاری در منطقه اتابکی دو حلقه چاه بانفوذ گاز H2S روبرو شدند و EC در این چاه ها در حین حفاری افزایش یافت. جهت بررسی علل تغییرات کیفی در این منطقه، پارامترهای شیمیایی منابع آب منطقه در 4 مرحله و در دو فصل بهار و تابستان 1396-1397 اندازه گیری شد. جهت تمایز منابع شوری و اختلاط منابع آب با شورابه از نسبت یون هایNa/Cl ، Br/Cl و I/Cl استفاده گردید. شاخص کل کربن آلی (TOC) نیز برای بررسی نفوذ هیدروکربورها در آب استفاده شد. در این تحقیق از تجزیه وتحلیل آماری ازجملهPCA  و AHC جهت بررسی دقیق تر عوامل موثر در تغییرات کیفی منطقه بهره گرفته شد. بر اساس تحلیل آماری در منطقه دو عامل انحلال کانی های کربناته، تبخیری و نفوذ شورابه ها توامان کیفیت منابع آب زیرزمینی منطقه را به ویژه در بخش غربی پلانژ تاقدیس کمردراز تحت تاثیر قرار داده اند. نتایج آنالیز TOC و نسبت های Na/Cl، Br/Cl و I/Cl اختلاط آب با شورابه های نفتی و نفوذ مواد هیدروکربوری را در منطقه نشان داد.
    کلیدواژگان: آبخوان کارستی، پارامترهای هیدروشیمیایی، تحلیل سلسله مراتبی، تحلیل مولفه اصلی
  • نصرالله کلانتری*، علاهن شیخ زاده، هادی محمدی، زهرا چقازردی صفحات 95-108
    آب های زیرزمینی از مهم ترین منابع تامین آب شرب، کشاورزی و صنعتی در تمام دنیا است و اهمیت آن به دلیل رشد جمعیت و تغییرات اقلیمی روز به روز بیشتر می شود. ازاین رو مدیریت نادرست منابع آب، کمبود باران و خشکسالی های اخیر بر کمیت و کیفیت منابع آب زیرزمینی در اکثر مناطق ایران تاثیر نامطلوبی گذاشته است. به علت اهمیت آبخوان آبرفتی عقیلی واقع شده در استان خوزستان در بخش کشاورزی و نیز تامین آب شرب شهرها و روستاهای منطقه مطالعاتی، وضعیت کیفیت آب زیرزمینی این آبخوان موردمطالعه قرار گرفته است. جهت بررسی پارامترهای موثر بر کیفیت آب زیرزمینی آبخوان عقیلی از نتایج آنالیز شیمیایی 13 حلقه چاه بهره برداری در اسفندماه سال آبی (94-1393) استفاده گردید. در این مطالعه به منظور شناسایی عوامل موثر بر کیفیت آب زیرزمینی آبخوان عقیلی از شاخص اشباع، نمودارهای تبادلات یونی، نمودار گیبس، روش های گرافیکی و روش های آماری چند متغیره (تحلیل مولفه های اصلی (PCA) و تحلیل خوشه بندی سلسله مراتبی (HCA)) استفاده شده است. تیپ غالب آب زیرزمینی در این آبخوان کلرید- سدیم است. تحلیل مولفه های اصلی (PCA) نشان داد که دو عامل با مجموع 2/82 درصد کل تغییرات (عامل اول 4/61 درصد شامل پارامترهایCa2+،Mg2+،Na+ ،K+ ، -Cl و -SO42 و عامل دوم 8/20 درصد شامل پارامترهای pH و HCO3-)، کیفیت منابع آب آبخوان عقیلی را کنترل می کنند. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل خوشه بندی سلسله مراتبی (HCA) داده های هیدروشیمیایی، دو خوشه مشاهده گردید. به طو رکلی فرآیندهای انحلال، رسوبگذاری، تبادلات یونی معکوس و آب برگشت کشاورزی از عوامل تاثیر گذار بر کیفیت آب زیرزمینی آبخوان عقیلی می باشند.
    کلیدواژگان: آبخوان عقیلی، تبادل یونی، روش های آماری چند متغیره، هیدروژئوشیمی
  • مائده قراداغی، حامد کتابچی*، جمال محمدولی سامانی صفحات 109-120
    در بسیاری از کشورهای جهان جمعیت زیادی در مناطق ساحلی زندگی می کنند، از این رو تامین آب مناسب در این نواحی اهمیت ویژه ای دارد. توسعه روز افزون جوامع بشری، سهم عمده ای در آلودگی محیط زیست بخصوص در بخش آب دارد. پهنه بندی آسیب پذیری منابع آب زیرزمینی برای حفاظت از کیفیت این منابع استفاده می شود. در این مطالعه به ارزیابی مقایسه ای آسیب پذیری با استفاده از سه شاخص GALDIT، SINTACS و AVI برای تعیین و بررسی نواحی آسیب پذیر آبخوان ساحلی لاهیجان- چابکسر پرداخته شده است. شاخص GALDIT نتایج بهتری نسبت به آسیب پذیری آب های زیرزمینی در برابر پیشروی آب شور دریا به ویژه در مناطقی که دارای شیب کم هستند ارایه می دهد که توسط SINTACS وAVI  قابل شناسایی نیستند. نتایج شاخص AVI نشان دهنده مساحت بیشتر آسیب پذیری بسیار بالا نسبت به SINTACS است، اما هر دو روش آسیب پذیری زیاد آ ب های زیرزمینی در آبخوان لاهیجان-چابکسر به دلیل آلودگی از منابع سطح زمین را نشان می دهد. در کل، این آبخوان در محدوده ساحلی و نزدیک به دریای خزر و بخصوص در بخش های شمالی محدوده مورد مطالعه، آسیب پذیری بیشتری را به آلاینده ها نشان می دهد و لازم است تمهیدات بیشتری در این مناطق برای کنترل و حفاظت آبخوان اتخاذ شود. شاخص های AVI و SINTACS در حقیقت می توانند برای ارزیابی آسیب پذیری آبخوان های غیرساحلی به کار رفته و در ترکیب با GALDIT ابزاری مفید در جهت ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی نسبت به هر نوع آلودگی در سطح زمین و پیشروی آب شور دریا در آبخوان های ساحلی مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: آبخوان ساحلی لاهیجان-چابکسر، آسیب پذیری، پیشروی آب شور دریا، GALDIT، SINTACS، AVI
  • مهدی سلیمانی قره گل، کاظم بدو، بهزاد نعمتی اخگر* صفحات 121-131
    سیانید یکی از مهم ترین و زیان بارترین آلاینده هایی است که در اثر فعالیت های صنعتی به محیط زیست آزاد می شود و محیط های آبی مهم ترین مسیر در معرض قرارگیری موجودات زنده با این آلاینده هستند. هدف از این تحقیق مطالعه جذب سیانید به وسیله زیولیت خام و اصلاح شده با سورفکتانت بود. زیولیت خام با استفاده از سورفکتانت کاتیونی هگزا دسیل تری متیل آمونیوم بروماید اصلاح گردید. تعیین ویژگی های جاذب های تهیه شده و آزمایشات هم دما، سینتیک، تاثیر pH و قدرت یونی محلول زمینه به صورت پیمانه ای انجام گرفت. نتایج حاصل از XRD وجود کانی کلینوپتیلولایت را در ساختار زیولیت خام تایید کرد و همچنین پوشش سطحی زیولیت خام توسط سورفکتانت بعد از اصلاح توسط تصاویر SEM مشاهده گردید. مدل های جذبی لانگمویر، فروندلیچ و تمکین توانایی خوبی برای توصیف هم دمای جذب سیانید با استفاده از جاذب موردمطالعه نشان دادند. ظرفیت جذب سیانید توسط زیولیت اصلاح شده 97/3 میلی گرم بر گرم به دست آمد که در مقایسه با حداکثر ظرفیت جذبی سیانید زیولیت خام (54/0 میلی گرم بر گرم) افزایش چشمگیری داشته است. مدل سازی داده های سینتیک نشان داد که مدل شبه درجه اول و دوم توانایی خوبی برای توصیف سینتیک جذب آلاینده سیانید با استفاده از زیولیت طبیعی و اصلاح شده دارند. حذف سیانید توسط زیولیت اصلاح شده با سورفکتانت با افزایش pH و قدرت یونی محلول زمینه کاهش یافت. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد که اصلاح زیولیت با سورفکتانت می تواند به عنوان یک جاذب غیر سمی و کارا برای حذف سیانید از محلول های آبی در بستر سد باطله کارخانه فرآوری معدن زرشوران تکاب مورداستفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: جذب، زئولیت طبیعی اصلاح شده، سورفکتانت، سیانید، سینتیک جذب، معدن طلا، هم دمای جذب
  • مهسا جباری ملایری، سامان جوادی*، سعیده سامانی، عباس روزبهانی صفحات 132-150
    از جمله عواملی که منجر به ایجاد عدم قطعیت در مدل ریاضی جریان آب زیرزمینی  می شود، عدم قطعیت ناشی از پیچیدگی مدل مفهومی است که از افزایش پارامترهای مدل ناشی می شود.در نظر گرفتن پیچیدگی در مدل سازی آب های زیرزمینی می تواند به انتخاب یک مدل بهینه کمک کرده و از ایجاد این نوع عدم قطعیت  و نتیجه گیری های گمراه کننده جلوگیری کند. هدف این پژوهش، بررسی عدم قطعیت پیچیدگی مدل ریاضی آبخوان نجف آباد است . در این راستا شش مدل مفهومی با پنج درجه متفاوت از پیچیدگی با تعداد پارامترهای مدل واسنجی شده (4 ، 16 ، 20 ، 22 ، 26 و 26 پارامتر) با داده های مشاهداتی یکسان در آبخوان نجف آباد واقع در استان اصفهان در حالت پایدار و برای سال 98-97 توسعه یافتند و برای ارزیابی احتمال مدل ها از روش معیارهای انتخاب مدل (AIC ، AICC ، BIC و KIC) استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل شماره یک با چهار پارامتر که ساده ترین مدل است به عنوان بهترین مدل انتخاب شد و کمترین عدم قطعیت را دارد. اما مدل های 5 و 6 که پیچیده ترین مدل ها هستند، بیشترین عدم قطعیت و کمترین میزان اعتماد را دارند. بنابراین می توان بیان نمود که در تعریف مدل مفهومی یک آبخوان، تعیین تعداد بهینه پارامتر منجر به کاهش عدم قطعیت مدل ریاضی خواهد شد.
    کلیدواژگان: آبخوان نجف آباد، احتمال مدل، عدم قطعیت پیچیدگی، معیارهای انتخاب مدل
  • محمود ارجمند شریف، هادی جعفری* صفحات 151-168
    آبخوان مشهد چناران با وسعت حدود 2527 کیلومتر مربع، مهم‏‏ ترین آبخوان آبرفتی استان خراسان رضوی و تنها منبع پایدار تامین کننده بخش عمده ‏ای از آب شرب کلان شهر مشهد است. در این تحقیق، تغذیه آب زیرزمینی با استفاده از آمار و اطلاعات 31 حلقه چاه مشاهده‏ ای به روش نوسانات سطح ایستابی و الگوریتم MRC در یک دوره 15 ساله (سال آبی 81 - 1380 تا 95 - 1394) برآورد شده است. نتایج نشان می ‏دهند، تغذیه در آبخوان مشهد چناران از الگوی مشخصی پیروی نموده و تابعی از میزان بارندگی است. بارندگی‏ های فصلی از اواخر مهرماه شروع و در فروردین ‏ماه به حداکثر می ‏رسند. روند افزایش تغذیه آبخوان تا پایان اسفند تداوم یافته و پس از آن با شروع فصل بهار‏، میزان تغذیه به ‏طور محسوسی کاهش می ‏یابد. مهم ‏ترین دلیل کاهش تغذیه در این بازه، وجود یک تاخیر بین شروع بارندگی‏ های و تاثیر آن بر آب زیرزمینی است. بیشترین مقدار تغذیه در ماه ‏های دی، بهمن و اسفند و کم ترین آن نیز در ماه ‏های مرداد و شهریور صورت می ‏گیرد. در طول دوره آماری، کمترین مقدار تغذیه در سال آبی 81-1380 به میزان 2 / 87 میلیون مترمکعب (4 / 12 درصد بارندگی)، بیشترین مقدار در سال آبی 91-1390به میزان 7 / 221 میلیون مترمکعب (29 درصد بارندگی) و متوسط تغذیه نیز 122 میلیون مترمکعب (19 درصد بارندگی) می‏ باشد. در حالی ‏که بیشترین فراوانی مربوطه به تغذیه کمتر از 5 میلیون مترمکعب در سال است، مقادیر بالای تغذیه دارای کم ترین فراوانی میباشند. این موضوع، بیانگر، اهمیت نقش بارندگی‏ های با شدت کم، ولی با مدت طولانی ‏تر در فرآیند تغذیه است. ارزیابی نسبت مقدار تغذیه به مقدار بارش، حاکی از برآورد درست مقدار تغذیه به روش نوسانات سطح ایستابی با از استفاده از الگوریتم MRC است.
    کلیدواژگان: آبخوان آبرفتی مشهد چناران، تغذیه آب زیرزمینی، روش نوسانات سطح ایستابی، الگوریتم MRC
  • صفحه 216
|
  • Reza Jahanshahi *, Sepideh Mali, Mohsen Hamidianpour Pages 1-12
    Hamoun wetland includes Hamoun Pozak, Saberi and Helmand as the largest freshwater lake in Iran and one of the most important wetlands of international importance. This wetland is located in the southeast of Iran in Sistan and Baluchestan province. Due to the increase in rainfall in Afghanistan and eastern Iran in 2018-2020, there is a possibility of flooding of the gas transmission pipeline from Dashtak Launcher Station to Zabol city in a part of Helmand wetland. Based on the Projection of the General Circulation models (GCMs), in the future there is a possibility of increasing temperature and decreasing rainfall in Sistan erea. Therefore, based on 5 models and two scenarios, RCP4.5 and RCP8.5, first the precipitation and temperature values in the period (2020-2040) were calculated and then the hydrological variables were predicted. In order to simulate water level changes in Hamoun Wetland, various scenario of the floods with different return periods in unstable flow mode was performed using HEC-RAS software and flood zoning was calculated as the maximum water depth at any point in Hamoun Wetland. Examination of rainfall and water discharge of Sistan and Helmand rivers showed that most river floods and flooding of wetlands occur annually in the period from February to May. The actual monthly hydrograph flood of the Helmand River (October 2002 to October 2012) showed that the peak of this flood has a return period of about 130 years. Simulation showed that the flooding of the gas pipeline will occur in places located at 20, 30, 68, 80 and 104 km of Dashtak crossroads and especially in the location of Shila waterway and the water depth varies between 1.5 to 5 meters. Therefore, in the above-mentioned places, the necessary measures should be taken to prevent the gas pipe from floating.
    Keywords: Floods, HEC-RAS model, Hydrograph, Simulation
  • Mohammad Nakhaei, Ali Hasani, Homayoun Moghimi *, Esfandiar Abbasnovinpour Pages 13-29
    The studied aquifer is located in Zarandieh Plain of Markazi Province with an area of about 1200 square kilometers. Therefore, in order to identify and protect the optimal use of groundwater resources, a mathematical model of the aquifer was constructed using the MODFLOW code under the 7.1 GMS interface. For this purpose, first a conceptual model is prepared and then a numerical model based on it, based on water level changes using water table statistics of 14 piezometric wells in the region, in a time step of one month for steady state (October 2010) and a period of 12 months (November 2010 Until October 2011) for unstable state, was calibrated manually and automatically. During this stage the initial values of hydraulic conductivity (K) was optimized. At the end of calibration, in the steady state, the RMS amount reached 1.265 meters and in the unstable state, the RMS amount reached 2.145 meters, which is less than the allowable error value of ± 2.5 meters and is acceptable. Also, the validity of the model was performed in another period of 12 months (November 2011 to the end of October 2012) that at the end of validation, the RMS value was calculated to be 2.46 m. Due to the appropriateness of the RMS values of the simulated model, it has the ability to predict the future status of the aquifer. Then, after confirming the accuracy of the model in the validation phase, the future conditions of the aquifer were predicted and the results showed that in the next 3 years, with the continuation of the current trend of harvesting from exploitation wells, in some parts of the aquifer will decline.
    Keywords: Calibration, Groundwater modeling, management, planning, Sensitivity analysis
  • Hossein Yousefi, Hasan Torabi Podeh *, Ali Haghizadeh, Arman Samadi, Azadeh Arshiya, Yarahmadi Yarahmadi Pages 30-41

    Lakes are one of the valuable national resources of any country and the study of changes in the level and volume of water in lakes in order to protect them and to better decide and manage water resources, is always of particular importance. The study of water area changes in recent years has found a special place among countries. In this study, the changes in the area of Zarivar Lake located in Kurdistan province in the long-term period of 36 years, 1984-1920, have been studied. It is noteworthy that in this study, Google Earth Engine system or GEE for short, which is a new and very useful system in recent years, was used. This system makes a lot of information available with coding in the shortest time. In the present study, using Landsat 5 and 8 satellite images and GEE system and NDWI and MNDWI spectral algorithms in the shortest time and cost, water zone separation from other phenomena was done using thresholding and long-term changes in its area. Checked out. These changes are important for water resources management as well as crisis management in the region, given the importance of Lake Zaribar. Validation of the results and comparison between the indicators for Zaribar Lake showed that the MNDWI index with a kappa coefficient of 0.94 and an overall accuracy of 97% for the recent period is a very suitable index for this region and its results are much better than the NDWI index. Fluctuations in the surface of Lake Zaribar have been high over a long period of 36 years. For example, the average level of the lake in the period 1995-1984 with the index MNDW I960 / 852 hectares and in the period 2020-2015 with the same index, is 989.371 hectares.

    Keywords: Google Earth Engine, MNDWI, NDWI, Water Zone, Zaribar
  • Abolfazl Rezaei *, Farnaz Shahriari, Maryeh Cheraghi Pages 42-51

    In recent decades, geoelectrical surveys have been progressively used to capture the geometry and evolution of contaminant plumes in groundwater systems. In this study, we examine a procedure of a combination of proper orthogonal decomposition (POD) and geoelectrical forward and inversion models to map the salinity plume inside a heterogeneous synthetic aquifer through the surface resistivity data. Here, we improve the framework presented by Oware et al. (2013) in which they used POD as part of the geoelectric inversion stage needing a higher memory and time to run as well as using a finite difference approach. More importantly, the center of mass of the final modeled plume obtained from their methodology required to be shifted to the mass center of the original plume, resulting in the inapplicability of the method for the real cases in which the mass center of the plume is still unknown before modeling. Since the POD method is separately performed prior to the geoelectrical models and also solved through the finite-element rather than the finite-difference approach, the presented procedure, in addition to decrease the required RAM capacity, can correctly capture the spatial distribution and geometry of the salinity plume without the need for shifting the mass center of the modeled plume, so that, it can be reasonably used for real cases. Moreover, the findings from the three different scenarios of salinity injection (single injection point on the border, single injection point somewhere inside the aquifer, and two injection points somewhere inside the aquifer) show that the border effect may cause a horizontal shift in the modeled plume compared to the reference case. Additionally, the results indicate that the strength of the method for detecting the geometry of the plume decreases with depth.

    Keywords: contaminant plume, Geoelectric surveys, Heterogeneous aquifer, POD
  • Fazel Khaleghi *, Naser Mosayebzadeh Pages 52-66
    Bonab and Malkan area is located in northwest of Iran and in southwest of East Azarbaijan province. 12 water samples have been collected from water wells of Bonab and Malekan in order to investigate the hydrochemistry of groundwater. Statistical quality data of selected wells include pH, EC, TDS and eight other parameters have entered into Chemistry, AQQA and SPSS software for processing and interpretation which were evaluated to determine the quality of samples for drinking, agricultural and industrial use. Scholer diagram has used to assess water quality in drinking water. For determination of water quality for irrigation and industry purposes, Wilcox diagram and Lange index are used, respectively. According to the Schuler diagram, the water samples of the area indicate a range between good and acceptable waters, indicating the favorable water quality of the area for drinking purposes. Also, according to the Wilcox diagram, the samples in the area indicate two categories include good and average. Among the selected samples, W12 was of good quality and the others were of medium quality. Furthermore, collected samples from W8, W9, W10 and W12 wells could be used for industrial purposes, however, the sample of W6 was scaly. Samples taken from the area are mainly classified as very hard in the total hardness (TH) category which causes consumer dissatisfaction. The Samples of Bonab area were all corrosive due to the low thickness of the Bonab aquifer compared to Malekan aquifer. Thus, the corrosive properties of the Bonab samples cause water pert and health problems.
    Keywords: Bonab, Malekan, Groundwater, Hydrochemistry, Total Hardness, Water Quality
  • Mahdieh Latifi, Masoud Soltani *, Hadi Ramezani Etedali Pages 67-78

    Fresh groundwater overexploitation causes many problems the most important of which are saline water expansion to upstream lands and enhancing salt concentration in shallow groundwater conditions. Interceptor drains can control salinity expansion and decrease saline water hydraulic gradient to fresh water resources. Also, in arid and semi-arid regions evaporation plays an important role in decreasing hydraulic head. In this research HYDRUS-2D has been used in order to assess the effect of evaporation on groundwater depth and drainage coefficient in Abyek interception drain. This salt marsh has located in the southeast of Qazvin and the purpose of installing an interceptor drain in this area is to lower the saline groundwater level and control the salinity expansion till upstream lands gradually improve by soil leaching due to rainfall and groundwater flow and drainage outflow. Simulation has been done in 90 days for three soil texture: clay, loam and sand and four evaporation rate including: low, medium, high (0.2, 1, 2.5 ) and without evaporation. Results showed that in clay evaporation has a significant role in causing a decrease in water table level and drainage coefficient. As the evaporation rate increased from 0 to 0.2  groundwater level drop increased 16.5% and drainage coefficient decreased 20.6%. in loamy soil these values were 1.9% and 1.7% respectively. As a result, the effect of evaporation is less in loamy soil and low evaporation rate can be ignored. Also, low and medium evaporation rates in sandy soils are ineffective in causing ground water level decrease and reducing drainage coefficient. While high evaporation rate with 6.9% increase in water level fall and 15.7% decrease in drainage coefficient is effective and should be measured accurately and consider in simulation. The results of this study are consistent with the work of researchers who have worked in related fields and it is suggested that special attention should be paid to effect of evaporation in drainage studies specially in clay soils.

    Keywords: Clay, Evaporation ratio, Groundwater Depletion, Loam, Sand
  • Seyed Yahya Mirzaee Arjenaki *, Sorour Mazrae Asl, Hosein Karimi Vardanjani Pages 79-94
    Karstic aquifers are one of the most important freshwater resources, and in some areas, they are the only available water resources. These resources have significant challenges, including reduced quality and increased pollution. Izeh city in the southwest of Iran intensively depends on karstic water resources due to lack of access to surface water streams. Accordingly, five water wells were drilled to supply part of the city's and surrounding villages' drinking water in the Kamarderaz anticline plunge. During the drilling in the Atabaki area, two wells encountered H2S gas penetration and increased Ec during drilling, making the wells cumbering. The chemical parameters of water resources were measured to investigate the causes of qualitative changes in 4 states during two seasons in spring and summer over 2017-2018. Na /Cl, Br /Cl, I /Cl ion ratios, and Total Organic Carbon Index (TOC) was used to differentiate salinity sources, water sources mixing with brine, and the infiltration of hydrocarbons into water. In this study, statistical analysis, including PCA and AHC, was used to more accurately investigate the factors affecting the qualitative changes in the region. According to the statistical analysis in the area, two factors of carbonate mineral dissolution, evaporation and brine infiltration, have simultaneously affected the water quality, especially in the western part of the plunge anticline. TOC analysis and Na /Cl, Br /Cl, and I /Cl ratios illustrated the mixing of water and oil brines and infiltration of hydrocarbons.
    Keywords: Hierarchical cluster analysis, Hydrochemical parameters, Karstic Aquifer, Principal component analysis
  • Nasrollah Kalantari *, Alahen Sheikhzadeh, Hadi Mohammadi, Zahra Chaghazardi Pages 95-108
    Groundwater is one of most important sources of drinking agricultural and industrial water supply in the world and its importance is increasing due to population growth and climate change. therefore Improper management of water resources, lack of rainfall and recent droughts have adversely affected the quantity and quality of groundwater resources in most parts of Iran. Due to the importance of Aghili alluvial aquifer located in Khuzestan province in the agricultural sector and also the supply of drinking water to cities and villages in the study area, the groundwater quality status of this aquifer has been studied. In order to study the parameters affecting the groundwater quality of Aghili aquifer, the results of chemical analysis of 13 exploitation wells in March of the wet year (2014-2015) were used. In this study, in order to identify the factors affecting the groundwater quality of Aghili aquifer from saturation index, ion exchange diagrams, drawing methods and multivariate statistical methods (principal component analysis (PCA) and hierarchical clustering analysis (HCA)) Used. The predominant type of groundwater in this aquifer is sodium chloride. Principal component analysis (PCA) showed that two factors with a total of 82.2% of the total changes (the first factor of 61.4% including the parameters Ca2 +, Mg2 +, Na +, K +, Cl- and SO42- and the second factor of 20.8 in Including pH and HCO3 parameters control the quality of Aghili aquifer water resources. Based on the results of Hierarchical Cluster Analysis (HCA) of hydrochemical data, two clusters were observed. In general, the processes of dissolution, sedimentation, reverse ion exchange, wastewater in agricultural are among the factors affecting the groundwater quality of Aghili aquifer.
    Keywords: Aghili aquifer, Hydrogeochemistry, Ion exchange, multivariate statistical methods
  • Maedeh Gharadaghi, Hamed Ketabchi *, Jamal Mohammad-Vali-Samani Pages 109-120
    Many countries throughout the world have a large population in coastal areas. Therefore, appropriate water supply in these areas is an important task. The increasing development of human societies has a major contributor to environmental pollution, especially in the water sector. Groundwater vulnerability mapping is used to conserve the quality of groundwater resources. In this study, a comparative evaluation of the vulnerability was performed using three GALDIT, SINTACS and AVI indices to determine vulnerable areas in the Lahijan - Chaboksar coastal aquifer. The GALDIT index offers better results than groundwater vulnerability to the intrusion of seawater in the coastal aquifer, especially in the flat areas, which cannot be identified by SINTACS and AVI. The results of AVI indicate a larger area that is highly vulnerable compared to the SINTACS index, but both methods show high vulnerability of groundwater in Lahijan - Chaboksar aquifer due to pollution from ground surface sources. In general, this aquifer has higher vulnerability to pollution in the coasts and the near zones to the Caspian Sea, particularly at the northern parts of the study area. It is needed to special attentions considered for the aquifer control and protection. The AVI and SINTACS indices can be applied to assess the vulnerability of no coastal aquifers and, in combination with GALDIT, is a useful tool for assessing the vulnerability of groundwater against any pollution at ground surface sources and the intrusion of seawater into the groundwater of coastal aquifers.
    Keywords: AVI, GALDIT, Lahijan-Chaboksar coastal aquifer, Seawater intrusion, SINTACS, Vulnerability
  • Mehdi Soleymani Gharegol, Kazem Badv, Behzad Nemati Akhgar * Pages 121-131
    Cyanide is one of the most important and harmful pollutants released to the environment and as a result of industrial activities, aquatic environments are the most important route for exposure of living organisms to this pollutant. This research aimed to study the adsorption of cyanide by raw zeolite and modified zeolite with surfactant. Using the cationic surfactant of hexadecyltrimethylammonium bromide, the raw zeolite was modified. After the determination of prepared adsorbent properties and isothermal experiments, kinetics, the effect of pH, and the ionic strength of the stock solution was measured by batch tests. The XRD results confirmed the presence of clinoptilolite mineral in the structure of the raw zeolite and the surface coating of raw zeolite by surfactant after modification was observed by SEM images. The Langmuir, Freundlich and, Tamkin adsorption models showed an excellent ability to describe the cyanide adsorption isotherm using the studied adsorbent. The adsorption capacity of cyanide by modified zeolite was 3.97 mg /g, which is significantly increasing compared to the maximum adsorption capacity of raw zeolite cyanide (0.54 mg /g). Modelling of kinetic data showed that pseudo first-order and pseudo second-order models have an excellent ability to describe the adsorption kinetics of cyanide contaminants using natural and modified zeolites. Cyanide removal by surfactant-modified zeolite decreased with increasing pH and ionic strength of the stock solution. The results of this study showed that the modification of zeolite with surfactant could be used as a non-toxic and efficient adsorbent to remove cyanide from aqueous solutions in the bed of the tailings dams of the Zareshoran mine processing plant in Takab city of West Azerbaijan province of Iran.
    Keywords: adsorption, Cyanide, Gold mine, Isotherm, kinetics of Adsorption, Modified natural zeolite, Surfactant
  • Mahsa Jabbari Malayeri, Saman Javadi *, Saeideh Samani, Abbas Roozbahani Pages 132-150
    One of the factors that lead to uncertainty in the mathematical model of groundwater flow is the uncertainty due to the complexity of the conceptual model that results from the increase of model parameters. Considering complexity in groundwater modeling can aid in selecting an optimal model, and can avoidmodel uncertainty and misleading conclusions. The purpose of this study is to investigate the uncertainty of the complexity of the mathematical model of the Najafabad aquifer. In this regard, six conceptual models with five different degrees of complexity with the number of calibrated model parameters (4, 16, 20, 22, 26, and 26 parameters) with the same observational data in Najafabad aquifer located in Isfahan province in a steady-state and for the year 2018-2019 were developed and model selection criteria (AIC, AICC, BIC, and KIC) were used to evaluate the probability of models. The results showed that model#1 with four parameters, which is the simplest model, was selected as the best model and has the least uncertainty. But models 5 and 6, which are the most complex models, have the most uncertainty and the least level of confidence. Therefore, it can be said that in defining the conceptual model of an aquifer, determining the optimal number of parameters will decrease the uncertainty of the mathematical model.
    Keywords: model selection criteria, Najafabad aquifer, probability of Model, Uncertainty of complexity
  • Mahmoud Arjmand Sharif, Hadi Jafari * Pages 151-168
    Mashhad-Chenaran Aquifer with an area of about 2527 km2, as the most sustainable resource supplying the drinking water of Mashhad city, is the most important alluvial aquifer in Khorasan Razavi Province. In this study, groundwater recharge has been estimated using the water table fluctuations method and MRC algorithm in a period of 15 years (Sep. 2001 to Sep. 2016) measured in 31 observation wells. Results suggested that recharge in Mashhad-Chenaran Aquifer follows a certain pattern depend on rainfall fluctuations. Seasonal rainfall starts from the end of October and reaches its maximum in April. The trend of increasing groundwater recharge continues until the end of March, and then, with the beginning of the spring season, the amount of recharge is significantly reduced. The most important reason for the decrease in recharge rate during this period is the lag time between the beginning of rainfall and its impact on the groundwater. The highest amount of recharge takes place in January, February and March and the lowest in August and September. During the 15-year period, the lowest and the highest amounts of recharge were 87.2 MCM (12.4% of rainfall) and 221.7 MCM (29% of rainfall) respectively in 2002-2003 and 2011-2012 water years. During this period, the average annual recharge is about 122 MCM (19% of rainfall). Recharge events less than 5 MCM have the highest frequency and high amounts also have the lowest frequency. Assessing the ratio of recharge to precipitation indicates the correct estimation of recharge by water level fluctuations method and MRC algorithm.
    Keywords: groundwater recharge, Mashhad-Chenaran aquifer, Water Table Fluctuation (WTF), MRC Algorithm
  • Page 216