شبیه‌سازی و تعیین ضرایب هیدرودینامیکی و بیلان آبخوان با مدل ریاضی Modflow (مطالعه موردی: دشت کرمانشاه)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

3 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

چکیده

در مناطق دارای آب و هوای خشک و نیمه خشک، آب‌های زیرزمینی یکی از منابع اصلی تأمین آب کشاورزی، صنعت و شرب می‌باشند. هدف این پژوهش بررسی ضرایب هیدرودینامیکی، بیلان دشت وضخامت آبخوان در محدوده مطالعاتی کرمانشاه از طریق شبیه‌سازی آبخوان با استفاده از مدل MODFLOW می‌باشد. دراین روش ابتدا مدل مفهومی و سپس مدل عددی در دو حالت ماندگار و غیرماندگار ساخته، سپس واسنجی و صحت سنجی گردید. نتایج نشان‌دهنده بیشترین ضخامت آبخوان در ناحیه شمال و شمال‌شرق دشت به ضخامت حدود 160.96 متر و کمترین ضخامت در نواحی جنوب‌غربی و غرب دشت به ترتیب 118.14 و 120.69 می‌باشد. همچنین ضریب هدایت هیدرولیکی بین 0.09 تا 40 متر در روز و ضریب آبدهی ویژه بین 1 تا 35 درصد متغیر می‌باشد. محاسبات بیلان منفی بودن موازنه آبی در نواحی غربی و جنوب غربی دشت و مثبت بودن بیلان در نواحی شمال و شمال شرقی وجنوب شرقی را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


براتی، خدیجه.، عابدی کوپایی، جهانگیر.، آذری، آرش.، درویشی، االهام.، ویوسفی، علی. (1397). مدل‌سازی آب‌زیرزمینی به منظورتعیین ضرایب هیدروینامیک درآبخوان آزاد، مطالعه موردی دشت کرمانشاه. تحقیقات آب وخاک ایران، 50(3)،700-687. https://doi.org/10.22059/ijswr.2018.258115.667915
پورحقی، امیر.، آخوندعلی، علی محمد.، رادمنش، فریدون.، ومیرزایی، سید یحیی. (1393). مدیریت بهره برداری از منابع آب زیرزمینی در شرایط خشکسالی با مدل MODFLOW، مطالعه موردی: دشت نورآباد. علوم و مهندسی آبیاری(مجله‌ی علمی کشاورزی)، 37(2)، 82-71. https://dorl.net/dor/20.1001.1.25885952.1393.37.2.7.7
پورمحمدی، سمانه.، دستورانی، محمدتقی.، جعفری، هـادی.، مساح بوانی، علیرضا.، گودرزی، مسعود.، باقری، فاطمه.، و رحیمیان، محمدحسن. (1396). بررسی اثرات خشک‌سالی هواشناسی و هیدروژئولوژیکی بر بیلان آب زیرزمینی دشت تویسرکان. نشریه علمی-پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز، 9(1)، 57-46. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2017.108773
صدقی، محمدمهدی.، و چیت سازان، منوچهر. (1383). تعیین شرایط مرزی مناسب برای مدل جریان آب های زیرزمینی دشت ارسنجان. بیست و سومین گردهمایی علوم زمین. https://gsi.ir/fa/articles/1061/
عابدی کوپایی، جهانگیر.، وگلابچیان، مریم. (1394). برآورد ضرایب هیدرودینامیک منابع آب زیرزمینی حوضه آبخیز کوهپایه- سگزی با استفاده از مدلMODFLOW . مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، 19(72)، 292-281. http://dx.doi.org/10.18869/acadpub.jstnar.19.72.24
نوذرپور، لاله.، چیت سازان، منوچهر.، ندری، آرش.، و فرهادی منش، معصومه. (1394). ارزیابی ارتباط هیدرولیکی آبخوان دشت لور اندیمشک و رودخانه دز با استفاده از مدلMODFLOW. مجله زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، 17، 36-23.                                    https://doi.org/10.22055/aag.2015.11822
قبادیان، رسول.، فتاحی چقابگی، علی.، و زارع، محمد. (1393). تاثیر احداث شبکه آبیاری و زهکشی سد گاوشان بر منابع آب زیرزمینی دشت میان دربند با استفاده از مدلGMS 6.5. نشریه پژوهش آب درکشاورزی، 28(4)، 772-759. https://doi.org/10.22092/jwra.2015.100830
Abedi Koupai, J., & Golabchian, M. (2015). Estimation of Hydrodynamic Parameters of Groundwater Resources in Kouhpayeh- Segzi Watershed Using MODFLOW. JWSS - Isfahan University of Technology, 19(72), 281-293. http://dx.doi.org/10.18869/acadpub.jstnar.19.72.24. [In Persian]
Barati, K., Abedi Koupai, J., Azari, A., Darvishi, E., & ALi, Y. (2019). Ground Water Modeling to Determine Hydrodynamics Coefficients in Unconfined Aquifer (Case Study: Kermanshah Plain). Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(3), 687-700. https://doi.org/10.22059/ijswr.2018.258115.667915. [In Persian]
Doell, P., Dobrev, H., Portmann, F., Siebert, S., Eicker, A., Rodell, M., Strassberg, G., & Scanlon. (2012). Impact of water withdrawals from groundwater and surface water on continental water storage variations. J. Geodyn, 59(60), 143–156. http://dx.doi.org/10.1016/j.jog.2011.05.001
Franke, O.L., Reilly, T.E., & Bennett, G.D. (1987). Definition of boundary and initial conditions in the analysis of saturated ground-water flow systems.An introduction: U.S. Geolog-ical Survey Techniques of Water-Resources Investigations, 3-B5, 15. https://doi.org/10.3133/twri03B5
Ghobadian, R., Fatahi Chaghabagi, A., & Zare, M. (2014). Studying the Effects of Gavoshan Dam's Irrigation and Drainage Network on Groundwater of Miandarband Plain Using GMS 6.5 Model. Journal of Water Research in Agriculture, 28(4), 759-772. https://doi.org/10.22092/jwra.2015.100830. [In Persian]
Green, T.R., Taniguchi, M., & Kooi, H. (2007). Potential impacts of climate change and human activity on subsurface water resources. Vadose Zone Journal, 6, 531–532. https://doi.org/10.2136/vzj2007.0098.
Guzman, S. M., Paz, J. O., Tagert, M. L. M., & Mercer, A. E. (2019). Evaluation of Seasonally Classified Inputs for the Prediction of Daily Groundwater Levels: NARX Networks Vs Support Vector Machines. Environmental Modeling & Assessment, 24(2), 223-234. https://doi.org/10.1007/s10666-018-9639-x.
Irawan, D., Puradimaja, D., & Silaen, H. (2011). Hydrodynamic Relationshipbetween ManMade Lake and Surrounding Aquifer, Cimahi, Banduge,Indonesia. Journal of World Academy of Science, Engineering and Technology,58, 100-103. http://dx.doi.org/10.13140/2.1.1711.3284.
Nadiri, A. A., Naderi, K., Khatibi, R., & Gharekhani, M. (2019). Modelling groundwater level variations by learning from multiple models using fuzzy logic. Hydrological sciences journal, 64(2), 210-226. http://dx.doi.org/10.1080/02626667.2018.1554940.
Nozarpour, L., Chitsazan, M., Nadri, A., & Farhadimanesh, M. (2015). Evaluation of the Lour-Andimeshk Aquifer and the Dez-River Interaction: Using Modflow. Advanced Applied Geology, 5(3), 23-36. https://doi.org/10.22055/aag.2015.11822. [In Persian]
 Poormohammadi, S., Dastorani, M. T., Jafari, H., Massah Bavani, A., Goodarzi, M., Baqeri, F., & Rahimian, M. H. (2017). Assessing the effects of meteorological and hydrogeological droughts ‎on groundwater balance in Tuyserkan Plain. Watershed Engineering and Management, 9(1), 46-57. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2017.108773. [In Persian]
Porhaghi, A., Akhondali, A., Radmanesh, F., & Mirzaee, S. (2014). Manage the Groundwater Sources Exploration of the Nourabad Plain in the Drought Conditions with MODFLOW Modeling. Irrigation Sciences and Engineering, 37(2), 71-82. https://dorl.net/dor/20.1001.1.25885952.1393.37.2.7.7. [In Persian]
Sedghi, M.M., & Chit Sazan, M. (2004). Determining appropriate boundary conditions for Arsanjan Plain groundwater flow model. 23rd Earth Sciences Meeting. https://gsi.ir/fa/articles/1061. [In Persian]
Soltani., K., & Azari, A. (2022). Forecasting groundwater anomaly in the future using satellite information and machine learning. Journal of Hydrology, 612 (2), 128052.                  https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.128052.
Todd, W.R., & Kenneth, R.B. (2001). Report: Delineation of capture zones for municipal wells in fractured dolomite. Sturgeon Bay, Wisconsin, USA. Hydrogeology Journal, 9, 432–450.                                      https://doi.org/10.1007/s100400100154.
Yanxun, S., Yuan, F., Hui, Q., & Xuedi, Zh. (2011). Research and Application of Groundwater Numerical Simulation-A Case Study in Balasu Water Source.Procedia Environmental Sciences, 8, 146-152. https://cyberleninka.org/article/n/1231525.
Zampieri, M.,  Serpetzoglou, E., Anagnostou, E. N.,  Nikolopoulos. E. I., & Papadopoulos, A. (2012). Improving the representation of river–groundwater interactions in land surface modeling at the regional scale: Observational evidence and parameterization applied in the Community Land Model.  Journal of Hydrology, 420(421), 72–86. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2011.11.041.
Zeinali, M., Azari, A. & Heidari, M. (2020b). Multiobjective Optimization for Water Resource Management in Low-Flow Areas Based on a Coupled Surface Water–Groundwater  Model. Journal of Water Resource Planning and Management (ASCE), 146(5), 04020020. https:// doi.org/10.1061/28(ASCE)9WR.1943-5452.0001189.
Zeinali, M., Azari, A., & Heidari, M. (2020a). Simulating Unsaturated Zone of Soil for Estimating the Recharge Rate and Flow Exchange Between a River and an Aquifer. Water Resources Management, 34, 425–443.  https://doi.org/10.1007/s11269-019-02458-7.