دكتر مسعود نوشادی
چکیده:
استفاده از مدل های رایانه ای آب زیرزمینی در دهه های اخیر به عنوان روشی ارزان و سریع در بررسی چگونگی حرکت، بیلان و مدیریت آب های زیرزمینی پیشرفت قابل توجهی داشته است. از جمله مدل هایی که دارای قابلیت خوب در مطالعه آب های زیرزمینی می باشد مدل سه بعدی تفاضل محدود Modflow است که قابلیت کاربرد در شرایط غیر همگام را دارد. نرم افزار PMWIN یکی از کاربردی ترین نرم افزار های شبیه سازی جریان در آبخوان می باشد که بر پایه کد Modflow جریان در آکفر را شبیه سازی می کند. همچنین مدل دیگر برای ارزیابی سیستم های مدیریت آب، مدل جامع Drainmod می باشد. در این تحقیق ارزیابی مدل های مذكور درسیستم های زهکشی در دو منطقه سلامی و کوشکک بررسی و مقایسه شده است. اجرای مدل Drainmod نشان داد که این مدل قادر است سطح ایستابی را در حالت همگام در ناحیه بین دو زهکش با NRMSE در منطقه سلامی (در کل دوره) و ایستگاه تحقیقاتی کوشکک (در فصل بارش) به ترتیب 17/0 و 14/0 و شاخص تطابق به ترتیب 94/0 و 92/0 شبیه سازی کند که پیش بینی خیلی خوبی است. اما پیش بینی مدل Drainmod در فصل آبیاری برآورد خیلی خوبی از سطح ایستابی ندارد. در منطقه کوشکک به دلیل مقادیر زیاد آب آبیاری که به صورت سطحی به زمین داده می شود، مدل برآورد مناسبی از سطح ایستابی ندارد. نتایج اجرای مدل
PMWIN نشان داد که اختلاف بین مقادیر عمق سطح ایستابی مشاهده شده و شبیه سازی شده در هر دو منطقه زیاد است و NRMSE در پیزومترها بین 16/0 تا 43/0 در سلامی و 18/0 تا 35/0 در کوشکک متغیر می باشد. شاخص تطابق نیز بین 37/0 تا 56/0 در کوشکک و 51/0 تا 93/0 در سلامی متغیر است. بنابراین مدل PMWIN در این دو منطقه دقت قابل قبولی ندارد و در بررسی طرح های زهکشی نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین اجرای مدل Drainmod در مناطق زهکشی شده برای بررسی سطح ایستابی در منطقه بدلیل دقت بالاتر و نتایج قابل قبول تر مناسب می باشد.
فصل اول: مقدمه
1-1- پیشگفتار
میهن ما ایران از لحاظ موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی جزء مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می گردد و همچون بسیاری از نقاط جهان تنها راه بهره برداری مفید ومطلوبتر از این اراضی پهناور که اکثرا فاقد سیستم زهکشی هستند، با تقویت و احداث سیستم های زهکشی سطحی و زیرزمینی میسر می باشد.
مدل های کامپیوتری بدلیل کاهش هزینه ها و کوتاه کردن مدت زمان دستیابی به نتایج اجرای یک سناریو بر روی یک سیستم، بصورت گسترده ای در علوم مختلف بکار می روند. سیستم های زهکشی معمولا در اراضی نیمه خشک تحت آبیاری برای کنترل شوری و ماندابی شدن خاک نصب می شوند .بدلیل وجود پیچیدگی حرکت آب و انتقال املاح در خاک، مدل های شبیه سازی برای تشریح عملکرد سیستم های مدیریت آب که ممکن است شامل زهکش زیرزمینی، سطحی و آبیاری باشند، به کار می روند .در مناطق مرطوب نیز چون کنترل سطح ایستابی به صورت یک بحران در می آید، داشتن سیستم زهکشی یک ضرورت است. در صورتی که در سایر مناطق اهمیت زهکشی از این نقطه نظر کاهش می یابد. با توجه به این واقعیت كه منابع آب زیرزمینی ایران در حدود 8/٧٧ درصد مصارف شرب، صنعت و كشاورزی را تامین می كند (فضل اولی و همکاران، 1385)، برنامه ریزی و ارائه طرح هایی كه موجب استفاده بهینه از منابع آبی موجود و تغذیه آبخوان ها شود، از اولویت ویژه ای برخوردار است. بر این اساس و با توجه به قابلیت زیاد مدل های پیشرفته شبیه سازی آب زیرزمینی با سیستم هیدروژئولوژی آبخوان و امکان استفاده از این مدل ها برای پیش بینی وضعیت آینده، مدل های مذکور شرایط مناسبی را به منظور مدیریت و استفاده بهینه از منابع آب زیرزمینی فراهم آورده اند. بنابراین لازم است که استراتژی های لازم جهت استفاده از آب های سطحی و زیرزمینی جهت رسیدن به کشاورزی پایدار صورت پذیرد. به منظور تهیه استراتژی های موثر در این زمینه در ابتدا لازم است خواص کمی و کیفی منابع آب های سطحی و زیرزمینی موجود درهر منطقه به خوبی شناخته شوند و با توجه به پتانسیل های موجود در منطقه، برنامه ریزی های آینده صورت پذیرد. از دیگر موارد مورد نیاز جهت برنامه ریزی آینده، بررسی اثرات احداث شبکه آبیاری و زهکشی بر رفتار آب های زیر زمینی می باشد. مدل های کامپیوتری امروزه به خوبی می توانند رفتار آب های زیرزمینی را شبیه سازی نمایند (رزاق منش و همکاران، 1385). به دلیل پیچیدگی سیستم های مدیریت آب، مدل های شبیه سازی برای طراحی و تشریح عملکرد این سیستم ها ضروری می باشند.
برای تبدیل موفق یک مدل مفهومی به یک مدل فیزیکی ، قیاسی یا ریاضی ، وجود داده های پایه ضروریست. این داده ها، اطلاعات مورد نیاز برای حل معادله اساسی را تأمین می کنند. برای تهیه و آماده سازی این داده ها در شبیه سازی آب زیرزمینی، لازم است که از مشخصات فیزیکی آبخوان اطلاعات حتی الامکان دقیق و کافی
این مطلب را هم بخوانید :
وجود داشته باشد. در واقع هرچه شناخت ما از آبخوان بیشتر باشد، نتیجه شبیه سازی به واقعیت نزدیکتر خواهد بود (کتیبه و حافظی، 1383).
مدل کیفی آب های زیرزمینی در واقع فرم ریاضی معادلات بیلان و حرکت و انتقال مواد محلول در محیط آب زیر زمینی را نشان می دهد که از تطبیق آن ها با فرض پیوستگی محیط معادلاتی به صورت معادلات دیفرانسیل جزئی نتیجه می شود. این معادلات درنقاط مختلف یک آبخوان نوشته شده و از طریق روش های مختلف، برای مکان ها و زمان های گوناگون، حل می شود (خلقی. 1385).
