شبیه سازی بیلان آب زیرزمینی با استفاده از مدل تلفیقی و جامع آب سطحی و زیرزمینی SWAT-MODFLOW-NWT (مطالعه موردی: دشت مهاباد)

Publish Year: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: Persian
View: 106

نسخه کامل این Paper ارائه نشده است و در دسترس نمی باشد

  • Certificate
  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Paper:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JSW-36-1_003

تاریخ نمایه سازی: 8 خرداد 1401

Abstract:

آبهای سطحی و زیرزمینی در مقیاسهای مختلف مکانی یا زمانی باهم در ارتباط میباشند. از طرفی منابع آب سطحی و زیرزمینی به صورت تلفیقی در کشاورزی استفاده میشود؛ بنابراین مولفههای بیلان آب زیرزمینی و سطحی باید با دقت مناسبی تعیین گردند. در این مطالعه، تاثیر مقادیر تغذیه حاصل از مدل SWAT بهعنوان یکی از مهمترین مولفههای ورودی مدلهای آب زیرزمینی در شبیهسازی تراز سطح ایستابی و مولفه های بیلان آب زیرزمینی با استفاده از مدل MODFLOW-NWT بهعنوان یک مدل جامع و یکپارچه منابع آب سطحی و زیرزمینی در دشت مهاباد بررسی شد. با استفاده از مقادیر یکنواخت تغذیه و بهصورت درصدی از بارندگی و کل آب آبیاری در سطح آبخوان بدون توجه به تاثیر تفاوت برداشت و نفوذ عمقی در سطح کاربری اراضی در موقعیتهای مختلف نمیتوان بهدرستی نوسانات سطح آب زیرزمینی در سطح آبخوان را شبیهسازی کرد؛ لذا یکی از مراحل مهم، تعیین مقادیر آبیاری با توجه به تفاوت کاربری اراضی و تغذیه ناشی از نفوذ عمقی بارندگی و آب آبیاری از منابع آب سطحی و زیرزمینی بود. این مهم توسط مدل SWAT انجام و بهعنوان شرایط مرزی به مدل MODFLOW-NWT تعریف شد. واسنجی و اعتبارسنجی مدل آب زیرزمینی نیز به روشهای سعی و خطا و روش خودکار PEST انجام شد. دوره شبیهسازی به مدت ۱۰ سال از سال آبی ۸۹-۱۳۸۸ تا ۹۸-۱۳۹۷ انجام شد که به ترتیب ۶ و ۴ سال آبی از ۸۹-۱۳۸۸ تا ۹۴-۱۳۹۳ و ۹۵-۱۳۹۴ تا ۹۸-۱۳۹۷ بهعنوان دوره واسنجی و اعتبارسنجی در نظر گرفته شدند. با توجه به این که الگوی تشکیل مولفه های بیلان آب زیرزمینی برای سالهای آبی مختلف متفاوت است؛ لذا مولفه های بیلان آب زیرزمینی برای سه سال معرف خشک سالی، ترسالی و نرمال نیز بررسی شد. هدایت هیدرولیکی و ضریب ذخیره آبخوان پارامترهای ورودی و واسنجی در مدل MODFLOW-NWT بودند. نتایج واسنجی نشان داد بیشترین میزان هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه در نواحی جنوبی، مرکزی و شمال شرقی دشت است و در حاشیه شمالی و در نزدیکی خروجی دشت به کمترین میزان خود میرسد. پس از فرآیند واسنجی، نتایج نشان داد به طور متوسط حدود ۹ درصد از آب بارندگی و ۳۶ درصد از مصارف آب در بخش کشاورزی به آبخوان نفوذ میکند. نتایج حاکی از برآورد رضایتبخش و قابل قبول تراز سطح ایستابی مدل برای هر دو دوره واسنجی و اعتبارسنجی بود. به طوری که نتایج معیار RMSE برای تراز سطح ایستابی در دورههای واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب مقدار خطای ۳۵/۰ و ۳۴/۰ متر به دست آمد. همچنین، نتایج معیارهای R۲ و NSE نیز برای دوره واسنجی ۹۴/۰ و ۹۱/۰ و برای دوره اعتبارسنجی ۹۳/۰ و ۸۹/۰ برآورد شد که موید آن است که مدل به خوبی واسنجی شده و قادر بوده نوسانات سطح آب زیرزمینی را با دقت مناسبی شبیهسازی کند. بررسی نتایج اجزای اصلی بیلان آب زیرزمینی برای سه سال آبی ۹۶-۱۳۹۵ (سال خشک)، ۹۷-۱۳۹۶ (سال نرمال) و ۹۸-۱۳۹۷ (سال تر) نشان داد میزان تغذیه ناشی از نفوذ آب بارندگی و جریانات برگشتی آب کشاورزی در هر سه سال متفاوت است. همچنین، فعل وانفعالات بین منابع آب سطحی و زیرزمینی بین سالهای آبی از حدود ۳۰ تا ۵۰ میلیون متر مکعب متغیر است که نشاندهنده اندرکنش قابل توجه بین این منابع است. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان میدهد اعمال تغذیه تخمینی مدل SWAT همراه با واسنجی هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه میتواند در بهبود برآورد نوسانات سطح آب زیرزمینی توسط MODFLOW-NWT کمک شایانی نماید. نهایتا از مدل تلفیقی میتوان بهعنوان یک ابزار کاربردی در تبیین الگوی بهره برداری مناسب از منابع آب تلفیقی سطحی و زیرزمینی تحت تاثیر سناریوهای مختلف مدیریتی استفاده کرد.

Authors

امید رجا

دانشجوی دکتری، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

مسعود پارسی نژاد

دانشیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

مسعود تجریشی

استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

مراجع و منابع این Paper:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این Paper را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود Paper لینک شده اند :
  • Abedi Koupai J., and Golabchian M. ۲۰۱۵. Estimation of Hydrodynamic Parameters of ...
  • Abiye T., Masindi K., Mengistu H., and Demlie M. ۲۰۱۸. ...
  • Aliyari F., Bailey R.T., Tasdighi A., Dozier A., Arabi M., ...
  • Arumí J.L., Rivera D., Holzapfel E., Boochs P., Billib M., ...
  • Bailey R.T., Wible T.C., Arabi M., Records R.M., and Ditty ...
  • Barazzuoli P., Nocchi M., Rigati R., and Salleolini M. ۲۰۰۸. ...
  • Bedekar V., Niswonger R.G., Kipp K., Panday S., and Tonkin ...
  • Bejranonda W., Koontanakulvong S., and Koch M. ۲۰۰۷. Surface and ...
  • Chitsazan M., and Kashkuli H.A. ۲۰۰۲. Groundwater modeling and solving ...
  • Davis S.N., and De Wiest R.J.M. ۱۹۹۶. Hydrogeology. New York, ...
  • Doherty J., Brebber L., and Whyte P. ۱۹۹۴. PEST: Model-independent ...
  • Dowlatabadi S., and Zomorodian S.A. ۲۰۱۶. Conjunctive simulation of surface ...
  • Dowlatabadi S., and Zomorodian S.M.A. ۲۰۱۵. Utilization of recharge values derived ...
  • Hamzehkhani H. ۲۰۱۵. Groundwater modeling to investigate the effectiveness of ...
  • Kardan Moghaddam H., Banihabib M.E., and Javadi S. ۲۰۱۸. Quantitative ...
  • Kim N.W., Chung I.M., Won Y.S., and Arnold J.G. ۲۰۰۸. ...
  • Koohestani N., Meftah halaghi M., and Dehghani A. ۲۰۱۳. Numerical ...
  • Kouchakzadeh M.H., and Nasiri F. ۲۰۱۵. Evaluation of the efficiency of ...
  • McDonald M.G., and Harbaugh A.W. ۱۹۸۸. A modular three-dimensional finite-difference ...
  • McKee T.B., Doesken N.J., and Kleist J. ۱۹۹۵. Drought monitoring ...
  • Mojtahedi A., Almasi R., and Dadashzadeh M. ۲۰۱۸. The evaluation of the ...
  • Nair S.S., King K.W., Witter J.D., Sohngen B.L., and Fausey ...
  • Nalbantis I., and Tsakiris G. ۲۰۰۹. Assessment of hydrological drought ...
  • Nasseri A. ۲۰۱۹. Comparison of fourteen methods of time series to ...
  • Palma H.C., and Bentley L.R. ۲۰۰۷. A regional-scale groundwater flow ...
  • Park S., and Bailey R.T. ۲۰۱۷. SWAT-MODFLOW Tutorial—Documentation for Preparing ...
  • Raja O., Parsinejad M., and Tajrishi M. ۲۰۲۱. Multipurpose calibration ...
  • Karimipour A.R., and RakhshandehrooR. ۲۰۱۱. Sensitivity analysis for hydraulic behavior of ...
  • Saadatpour A., Alizadeh A., Ziaei A.N., and Izady A. ۲۰۱۹. Integrated ...
  • Saberimehr S., Asghari Moghaddam A., and Nadiri A. ۲۰۱۷. Modeling ...
  • Sadat Hamraz B., Akbarpour A., and Pourreza Bilondi M. ۲۰۱۶. Assessment ...
  • Scanlon B.R., Keese K.E., Flint A.L., Flint L.E., Gaye C.B., ...
  • Semiromi M.T., and Koch M. ۲۰۱۹. Analysis of spatio-temporal variability ...
  • Sibanda T., Nonner J.C., and Uhlenbrook S. ۲۰۰۹. Comparison of ...
  • Sophocleous M., and PerkinsP. ۲۰۰۰. Methodology and application of combined ...
  • SophocleousA. ۲۰۰۵. Groundwater recharge and sustainability in the High Plains ...
  • Sun H., and Cornish P.S. ۲۰۰۵. Estimating shallow groundwater recharge ...
  • Taheri Tizro A., and Kamali M. ۲۰۱۹. Groundwater modeling by MODFLOW ...
  • Tigkas D., Vangelis H., and Tsakiris G. ۲۰۱۵. DrinC: a ...
  • Valizadegan E., and Yazdanpanah S. ۲۰۱۸. Quantitative model of optimal conjunctive use ...
  • Vicente-Serrano S.M., López-Moreno J.I., Drummond A., Gimeno L., Nieto R., ...
  • Water Consulting Engineers and Sustainable Development. ۲۰۱۴. Update studies of ...
  • Wei X., Bailey R.T., Records R.M., Wible T.C., and Arabi ...
  • Wheater H.S. ۲۰۱۰. Hydrological processes, groundwater recharge and surface-water/groundwater interactions ...
  • Xu Y., and Beekman H.E. ۲۰۰۳. Groundwater recharge estimation in ...
  • نمایش کامل مراجع