پیش‌بینی اثرات ناشی از بهره‌برداری بی‌رویه بر آبخوان دشت زرندیه (استان مرکزی) با استفاده از نرم‌افزار GMS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد منابع آب (هیدروژئولوژی)، ساوه، ایران

3 استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

4 استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

آبخوان دشت زرندیه، به وسعت حدود 1200 کیلومترمربع در استان مرکزی واقع‌شده است. برای شناخت بهتر، حفاظت و مدیریت بهینه بهره­برداری 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 یک‌ماهه 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 قابل‌قبول است. صحت­سنجی 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 پیش‌بینی وضعیت آینده آبخوان را دارد. در ادامه اقدام به پیش‌بینی شرایط آینده آبخوان گردید و نتایج نشان داد که طی 3 سال آینده (1398-1401)، با ادامه روند کنونی برداشت چاه‌های بهره‌برداری، در بعضی از قسمت‌های آبخوان دچار افت می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Predicting the effects of overuse on Zarandieh plain aquifer (Markazi province, Iran) using GMS software

نویسندگان [English]

  • mohammad nakhaei 1
  • ali hasani 2
  • Homayoun Moghimi 3
  • Esfandiar Abbasnovinpour 4
1 Professor, Department of Geology, Faculty of Basic Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
2 Master of Water Resources (Hydrogeology), Saveh, Iran
3 Assistant Professor, Department of Geology, Faculty of Basic Sciences, Payame Noor University, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Department of Geology, Faculty of Science, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Calibration
  • Groundwater modeling
  • management and planning
  • Sensitivity analysis
آقاجانی، م.، 1395. بررسی کمی منابع آب زیرزمینی دشت میانه با استفاده از نرم‌افزار GMS ،پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تبریز.
آریایی­مهر، ج.، 1396. پسابازبینی مدل ریاضی کمی آبخوان دشت همدان-بهار، استان همدان. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه سیستان و بلوچستان.
آذری­بخشی، ط.، سامانی، ن.، 1389. ارزیابی هیدرودینامیکی و بیلان آبی دشت ساری نکا با استفاده از کد کامپیوتری  MODFLOW، بیست و هشتمین گردهمایی علوم زمین. سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، دانشگاه ارومیه.
اصغری، ک.، سوری نژاد، ج.، ذواالانوار، ع.، 1384. پیش‌بینی عملکرد بهینه آبخوان دشت برخوار به روش شبیه‌سازی-بهینه‌سازی، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 9(3): 13-24.
قدرتی، م.، 1391. مدل‌های ریاضی آب‌های زیرزمینی، آموزش کاربردی مدل GMS . انتشارات سیمای دانش.
شرکت سهامی آب­منطقه‌ای استان مرکزی،1391، گزارش مطالعات و بررسی­های ژئوالکتریکی دشت زرندیه محدوده مطالعاتی 4102.
شرکت سهامی آب­منطقه‌ای استان مرکزی.، 1396، گزارش توجیهی تمدید ممنوعیت توسعه بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی محدوده مطالعاتی زرندیه.
کاظمی آذر، ف.، 1385. مدل‌سازی آب زیرزمینی دشت رفسنجان و بررسی اثرات استخراج آب زیرزمینی. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده آب، دانشگاه شهید باهنر کرمان.
کرد، م.، اصغری مقدم، ا.، نخعی، م.، 1398، مدل‌سازی عددی آبخوان دشت اردبیل و مدیریت آن با استفاده از بهینه‌سازی برداشت آب زیرزمینی، مجله هیدروژئولوژی، 4(1): 153-167.
گلابی، م.ر.، زینعلی، م.، نیک­سخن، م.ح.، آذری، ا.، 1397. بررسی عملکرد مدل مفهومی مادفلو و فرا مدل شبیه‌ساز بیان ژن در مدل‌سازی هیدروگراف معرف آبخوان (مطالعه موردی: دشت لور-اندیمشک). مجله هیدروژئولوژی، 3(2): 33-45.
 زمزم، ع.، و رهنما، م.، 1391. ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی با مدل ریاضی MT3DMS (مطالعه موردی: دشت رفسنجان). مجله پژوهش آب ایران، 6(10): 203-207.
وزارت نیرو.، 1384. پیش‌نویس راهنمای تهیه مدل ریاضی آب‌های زیرزمینی. معاونت امور آب و آبفا. دفتر مهندسی و معیارهای فنی، نشریه شماره 337.
شفیعی مطلق، خ.، 1384. کاربرد مدل ریاضی آب زیرزمینی در مدیریت آبخوان دشت حصاروئیه. پایان­نامه کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان.
دهقانی قهفرخی، ا.، 1381. مطالعه هیدروژئولوژی و مدیریت آبخوان دشت شهرکرد با استفاده از مدل شبیه­سازی جریان آب زیرزمینی. پایان­نامه کارشناسی ارشد، زمین‌شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان.
جعفری، ع.م.، 1397. مطالعه و بررسی کمی و کیفی آب زیرزمینی شهرستان سپیدان با استفاده از نرم‌افزار GMS ، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی ‌واحد مرودشت دانشکده فنی و مهندسی.
جمعه­نیا، ج.، 1388. تهیه مدل جریان آب زیرزمینی دشت حصاروئیه و مکان‌یابی طرح تغذیه مصنوعی به کمک مدل ریاضی و GIS. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان.
مهدی­روست، م.، 1394. مدل­سازی نوسانات آب زیرزمینی دشت قره شور با استفاده از مدل ریاضی GMS. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.
مهدوی، م. فرخزاد، ب.، سلاجقه ع.، ملکیان، ع.، سوری، م.، 1392، شبیه‌سازی آبخوان همدان-بهار و بررسی سناریوهای مدیریت با استفاده از PMWIN، تحقیقات آبخیزداری (پژوهش و سازندگی)، 26(1): 108-116.
میرعباسی، ر.، رهنما، م.، 1386. شبیه­سازی آبخوان دشت سیرجان با استفاده از مدلMODFLOW  و بررسی اثرات احداث سد تنگوئیه بر آن. مجله پژوهش‌های آب ایران، 1(1): 1-9.
ناصری، ح.، 1385. تهیه مدل ریاضی به‌منظور اعمال مدیریت کمی و کیفی آبخوان دشت نی­ریز. بیست و پنجمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران.
نخعی، م.، صابری نصر، ا.، 1389. پیش‌بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی دشت قروه با استفاده از شبکه عصبی-موجکی. بیست و نهمین گردهمائی علوم زمین. سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران.
Anderson, M., Woessner, W., 1992. Applied groundwater modeling flow and adjective transport. Academic Press, San Diego, 381 p.
Chenini, I., Benmammou, A., 2010. Groundwater recharge study in arid region: An approach using GIS techniques and numerical modeling. Computers & Geosciences, pp 801–817.
Khadri, S.F.R., Pande, C., 2016. Ground water flow modeling for calibrating steady state using MODFLOW software: a case study of Mahesh River basin, India. Modeling Earth Systems and Environment, 2, 39.
Singhal, B.B.S., Gupta, R.P., 2010. Applied Hydrogeology of Fractured Rocks. 2nd edn, Springer, Dordrecht Heidelberg, London, New York.
Yang, F.R., Lee, C.H., Kung, W.J., Yeh, H.F., 2009. The impact of tunneling construction on the hydrogeological environment of “Tseng-Wen Reservoir Transbasin Diversion Project” in Taiwan. Engineering Geology, 103, 39-58.
Yicheng, G., Ganming, L., Franklin, W., 2015. Quantifying the response time of a lake-groundwater interacting system to climatic perturbation. Water, 7(11): 6598- 6615.