ارزیابی راهکارهای مدیریت منابع آب زیرزمینی با استفاده از رویکرد اجزای محدود در شبیه‌سازی عددی

نوع مقاله : Research Paper

نویسندگان

1 گروه آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان دانشگاه تهران

2 کارشناس پژوهشی موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو

چکیده

مدیریت منابع آب زیرزمینی با توجه به تنش‌های مختلف و خشکسالی در منطقه ایوانکی، بخصوص رشدجمعیت و افزایش تقاضا یک مسئله مهم جهت تصمیم‌گیری است. امروزه سدهای زیرزمینی در راستای مدیریت منابع آب زیرزمینی در مناطقی که با بحران آب مواجه‌اند نقش بسزایی ایفا می‌کنند. از طرف دیگر احداث سد‌های زیرزمینی نیاز به ذخیره سطحی ندارد و سبب تغییر کاربری اراضی و اکوسیستم موجود نیز نمی‌شود. با استفاده از مدل های آب زیرزمینی می توان رفتار آتی سفره آب زیرزمینی را شبیه سازی نموده و تغییرات رفتار آبخوان در مقابل شرایط گوناگون از جمله احداث سد زیرزمینی را پیش بینی نمود. در این پژوهش برای بررسی وضعیت آتی آبخوان ایوانکی و عکس العمل آن در مقابل سناریوهای مدیریتی گوناگون از نرم افزار FEFLOW استفاده گردید. از آنجایی که مساحت آبخوان نسبتاً کوچک بوده، روشهای مبتنی بر المان محدود که شبکه بندی آبخوان را جزیی‌تر در نظر می‌گیرند بسیار موثر می‌باشد. از اینرو برای بررسی میزان تاثیر سد زیرزمینی بر رفتار هیدرودینامیکی آبخوان به عنوان سناریو اصلی، سه سناریو مدیریتی کمکی تعریف و اثر آنها نیز به همراه اجرای سد زیرزمینی مورد مطالعه قرار گرفت. سناریوهای کمکی شامل انجام تغذیه مصنوعی، کاهش بهره برداری 10 و 20 درصد بود. نتایج نشان می دهد که در صورت احداث سد زیرزمینی همراه با 20 درصد کاهش بهره برداری به طور متوسط حدود 53/2 متر به تراز آب اضافه می گردد. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت در آبخوانهایی که با افت تراز آب روبرو بوده به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، این راهکار مدیریتی مفید واقع خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of groundwater resources management solutions by finite element in numerical simulation

نویسندگان [English]

  • Samira Rezaee 1
  • Saman Javadi 1
  • Hamid Kardan moghaddam 2
1 Department of Irrigation and Drainage, College of Aburihan, University of Tehran
2 Department of Water resources research, Water research institute, Ministry of energy, Tehran, Iran
چکیده [English]

Todays based on limited Water Resources, growth of population and industrial development has caused to be taken on the optimal use of groundwater resources. On the other hand, construction of underground dam does not need to surface water storage, land use and ecosystems changing. By using groundwater model, the fluctuation of groundwater levels in aquifer is simulated and predicted against various conditions such as underground dam. This study is to investigation of the future status of the Eyvanki aquifer and its reaction against various management scenarios were used by FEFLOW software. Moreover, for aquifers with limited area, finite element method could be more effective because of considering small grid size. Actually, the grid size of network in finite element method shape on as small triangle, so groundwater flow would be simulated with more details in each cell. In this study, to investigation of the subsurface dams effects on the hydrodynamic behavior of the aquifer as a main scenario, define three management scenarios and their effects were studied along with the implementation of an underground dam. Auxiliary scenarios involves perform artificial feeding; reduced utilization was 10% and 20%. The results showed that the construction of an underground barrier along with 20 percent reduction utilization, on average about 2/53 meters to the aquifer water are added. In addition, the result of this study would proposed that in aquifers faced with decreasing groundwater level specially in arid or semiarid regions, construction of underground dam is more effective solution to avoid owing to an ongoing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Artificial Recharge
  • Eivanaki aquifer
  • exploitation management
  • FEFlow
  • finite element model
اصغری .ک، سوری نژاد .ج، ذوالانوار .ع. (1384). پیش بینی عملکرد بهینه آبخوان دشت برخوار به روش شبیه سازی- بهینه سازی، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 9(3): 13-26.
بی نام .(1390). گزارش مطالعات نیمه تفصیلی منابع آب زیرزمینی محدوده مطالعاتی ایوانکی، وزارت نیرو ، شرکت سهامی آب منطقه ای تهران.
حیدری، ج. چیت‌سازان، م. میرزایی، ی. (1398) مدل‌سازی رابطه هیدروژئولوژیکی آبخوان دشت صحنه-بیستون با رودخانه گاماسیاب و مدیریت آبخوان. مجله هیدروژئولوژی، دوره 4، شماره 1. ص 140-152.
رضایی، ح. پشگالی، ع. (1396). ارزیابی اثر احداث آب‌بندان بر تراز آب زیرزمینی، مطالعه موردی: حوزه آبریز گرگان‌رود استان گلستان. مجله هیدروژئولوژی. دوره 2، شماره 1. ص 45-57.
دارابی م (1393) مدلسازی هیدروژئولوژیکی سازند سخت کارگاه استخراج روباز معدن سه‌چاهون (آنومالیXI)، دانشگاه یزد. یزد. پایان نامه کارشناسی ارشد.
طباطبائی. ح، لاله زاری. ر.(1393). شبیه سازی تأثیر احداث سد زیرزمینی روی ذخیره آبخوان و پراکنش نیترات در دشت شهرکرد، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، 65: 25-38.
طیاری. ا ,شمسایی. ا. (1385). تحلیل عوامل موثر بر ارتفاع آب در سدهای زیرزمینی و ارایه روشی برای تخمین آن، دانش نوین کشاورزی پایدار، 3: 87-102.
عطارنژاد، رضا، رباطی، امیر. (1386). اجزاء محدود در آبهای زیرزمینی، انتشارات فدک ایساتیس، 194 صفحه.
کاردان مقدم،ح. بنی حبیب، م.ا. جوادی، س.(1396). ارزیابی اثر تغذیه مصنوعی بر تعادل­بخشی آبخوان با استفاده از شاخص پایداری، اکوهیدرولوژی.4(4). ص 1253-1241.
کرد، م. اصغری‌مقدم، ا. نخعی، م. (1398). مدلسازی عددی آبخوان دشت اردبیل و مدیریت آن با استفاده از بهینه سازی برداشت آب زیرزمینی. هیدروژئولوژی، دوره 4، شماره 1، ص 153-167.
Chenini, I., mamou, A.B, (2010) Groundwater recharge study in arid region, An approach using GIS Techniques and numerical modeling, Computers and geosciences, 36(6): 801-817.
Liu Y, Shang S and Mao X, (2012) Tidal effects on groundwater dynamics in coastal aquifer under different beach slopes, Hydrodynamics, 24(1):97-106
Onder, H. Yilmaz, M. (2005) A Tool of sustainable Development and Management of groundwater Resources. European Water, 11:35-45.
User manual of feflow 6.1, DHI- WASY software.
Xu Y, CHANG L, HUANG H (2009) Application of FEFLOW in Groundwater Numerical Simulation, Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power, Zhengzhou, 450(11): 641-647.
Zhao C, Wang Y, Chen X, Li B, (2005) Simulation of the effects of groundwater level on vegetation change by combining FEFLOW software, Ecological Modelling, 187(2): 341-351.
Zhu Y, Shi L, Lin A, Yang J, Ye M (2012) A fully coupled numerical modeling for regional unsaturated–saturated water flow, Hydrology, 475: 188–203.