Operation management of Kashan plain aquifer using the modified two-point hedging rule

Document Type : Research paper

Authors

1 PHD. Student, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran.

2 Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran.

3 Associate Professor, Department of Nature engineering, Faculty of Nature engineering, University of Kashan, Kashan, Iran.

10.22034/hydro.2024.60223.1310

Abstract

Exploitation and protection of water resources, especially groundwater resources, is very important. Managing the use of water resources, especially groundwater resources, is important and requires accurate knowledge of the characteristics of the aquifer, the stresses on it, and finally the groundwater balance. Simulation-optimization models are a great help to planning managers to determine the amount of long-term and sustainable exploitation of the aquifer. For this purpose, the water level changes of the Kashan plain aquifer in the statistical period of 1387-1397 were simulated by the GMS model for 125 stress periods. The model was calibrated in two permanent and non-permanent modes for a period of 94 months (1387-1395) and validated for a period of 31 months (1395-1397). The result was that the groundwater dropped by 4.4 meters during the 10-year study period. Due to the location plain in the dry climatic belt and the lack of effective rainfall to properly feed the aquifer, in this study, the focus was on the management of exploitation from the aquifer. For this purpose, the use of two-point hedging policy was able to prevent the sharp and critical drop of groundwater and reduce the drop from 0.44 to 0.31 meters per year, saving 255 million cubic meters of water per year. be in the aquifer. Although achieving this result reduces reliability and increases the lack of supply of demands, it prevents the occurrence of droughts with great severity and reduces irreparable damages.

Keywords

Main Subjects

References

تقیان، م.، رادمنش، ف.، آخوندعلی، ع.، حقیقی، ع.، 1391. بهینه­­سازی قاعده جیره­بندی در سدهای مخزنی از طریق اتصال الگوریتم ژنتیک به یک مدل شبیه ساز. علوم و مهندسی آبیاری، (2)35: 50-41.
جباری ملایری، م.، جوادی، سامان.، سامانی، س.، روزبهانی، ع.، 1400. ارزیابی عدم‌قطعیت ناشی از پیچیدگی مدل در مدل‌سازی آب زیرزمینی. هیدروژئولوژی، (2)6: 150-132.
حجی­پور، م.، ذاکری نیا، م.، ضیائی، ع.، حسام، م.، 1398. مدیریت تلفیقی تقاضای آب در بخش شرب و صنعت به کمک اتصال مدل‌های WEAP-MODFLOW مطالعه موردی شهر بجنورد. پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، (1)187-203:26.
خراسانی­زاده، ح.، دلخواه، ع.، مزروعی، ع.، 1386. مطالعه­ مقایسه­ای مصارف آب کشاورزی و شهری و بررسی اثرات کمی و کیفی برداشت از منابع زیرزمینی دشت کاشان و پیش­بینی آینده. گزارش پایانی پروژه­ تحقیقاتی (کارفرما: شرکت آب و فاضلاب کاشان).
سجادی، م.، صفوی، ح.، بزرگ حداد، ا.، 1397. استخراج قوانین جیره­بندی تلفیقی برای مدیریت بهره­برداری از منابع آب سطحی و زیرزمینی. نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، (3)22: 16-1.
صاغی‌جدید، م.، کتابچی، ح.، 1398. مدیریت احیاء منابع آب زیرزمینی با استفاده از مدل تلفیقی شبیه‌سازی عددی-بهینه‌سازی فراکاوشی جامعه مورچه‌ها. تحقیقات منابع آب ایران، (2)133:15-119 .      
  فتحی، م.، نوریان بیدگلی، م.، 1400. ارزیابی نشست زمین ناشی از افت سطح ایستابی در دشت کاشان. علوم و مهندسی آب و فاضلاب، (4)6 :5-45.
قربانی­اقدم، م.، خزیمه نژاد، ح.،  پوررضا بیلندی، م.، قاسمیه، ه.، 1402. مدیریت برنامه‌ریزی جهت بهره‌برداری از آبخوان آزاد با استفاده از مدل GMS . نشریه آبیاری و زهکشی ایران، (5)17: 953-965.
موسوی­زاده، س ر.، معینی، ر.، شانه­ساززاده، ا.، 1401. تخمین ضریب قایلیت انتقال آبخوان با استفاده از روش­های دروه­یابی (مطالعه موردی: آبخوان دامنه-داران). هیدروژئولوژی، (1)7: 104-91.
 
Ahlfeld, D. P., et al., 2005. GWM-A ground-water management process for the US Geological Survey modular ground-water model (MODFLOW-2000), US Department of the Interior, USGS, pp. 114.
Babel, M., et al., 2005. "A model for optimal allocation of water to competing demands." Water resources management 19(6): 693-712.
Hashimoto, T., Stedinger, JR., Loucks, DP., 1982. Reliability, resiliency, and vulnerability criteria for water resource system performance evaluation. Water resources research, 18(1):14-20.
Ketabchi, H., Ataie-Ashtiani, B., 2015a. Review: Coastal groundwater optimization advances, challenges, and practical solutions. Journal of Hydrology, 23:1129-1154.
Ketabchi, H., Ataie-Ashtiani, B., 2015c. Evolutionary algorithms for the optimal management of coastal groundwater: A comparative study toward future challenges. Journal of Hydrology, 520: 193-213.
Men, B., Wu, Z., Liu, H., Li, Y., Zhao, Y., 2019. Research on hedging rules based on water supply priority and benefit loss of water shortage—A case study of Tianjin, China. Water, 11(4), 778.‏
Nguyen, A. T., Reiter, S., Rigo, P., 2014. A review on simulation-based optimization methods applied to building performance analysis. Applied Energy, 113: 1043-1058.
Sadeghi-Tabas, S., Samadi, S. Z., Akbarpour, A., Pourreza-Bilondi, M., 2017. Sustainable groundwater modeling using single-and multi-objective optimization algorithms. Journal of Hydroinformatics, 19(1): 97-114.‏
Saghi-Jadid, M., Ketabchi, H., 2020. Result-based management approach for aquifer restoration problems using a combined numerical simulation–parallel evolutionary optimization model. Journal of Hydrology, 137-152.‏
Shourian, M., Jamshidi, J., 2022. Hedging rule-based optimized reservoir operation using metaheuristic algorithms. International symposium on hydrology, 13-18.
Srinivasan, K., Philipose, M.C., 1998. Effect of hedging on over-year reservoir performance. Water Resour. Manag, 95-120
UNESCO., 2007. Groundwater Resources Sustainability Indicators, pp. 16.
Van der Bruggen, B., Milis, R., Vandecasteele, C., Bielen, P., Van San, E., Huysman, K., 2003. Electrodialysis and nanofiltration of surface water for subsequent use as infiltration water. Water research, 37(16): 3867-3874.‏
Zeinali, M., Azari, A., Heidari, M., 2020. Multiobjective optimization for water resource management in low-flow areas based on a coupled surface water–groundwater model. Journal of Water Resources Planning and Management, 146(5): 04020020.
Hydrogeology
Volume 8, Issue 2
Publisher
March 2024
Pages 144-157

Files

Share

How to cite

Statistics