شبیه سازی و تخمین نوسانات سطح آب زیرزمینی با استفاده از GMS (بررسی موردی دشت زنجان)

 سابقه و هدف: در چند دهه اخیر تغییر اقلیم و بارش های ناکافی و به موقع و درنتیجه عدم تامین آب مورد نیاز گیاهان کشت شده، محدودیت اراضی قابل کشت و منابع آب، توزیع ناهمگون زمانی، مکانی و کمبود آب شیرین و همچنین رشد سریع جمعیت جهان ازجمله کشور ایران سبب بروز مشکلات روزافزون در تامین منابع آب مورد نیاز در مصارف مختلف شده است. یکی از شروط اصلی تامین نیازهای غذایی جمعیت جهان دسترسی به کشاورزی پایدار و توسعه آن است. برای دست یابی به چنین هدفی باید با اتخاذ راهکارهای مناسب از وارد آمدن خسارت به سیستم منابع آب وخاک محدود هر منطقه ای جلوگیری شود. آب های زیرزمینی همواره به عنوان یک منبع تامین آب شیرین جایگاه ویژه ای در بررسی منابع آب دارد. مدیریت منابع آب زیرزمینی در مرحله اول نیاز به شناخت و عملکرد آبخوان در شرایط طبیعی دارد. در بیشتر مسائل هیدرولوژیکی و بررسی منابع آب زیرزمینی، در دسترس بودن آمار و اطلاعات منابع آب زیرزمینی از اهمیت بالایی برخوردار است. به منظور ارزیابی اثرات ناشی از توسعه در شرایط موجود و ارائه روش های مدیریتی بر منابع آب زیرزمینی، چه از نظر کمی و چه کیفی، شبیه سازی ریاضی و کامپیوتری این منابع، ابزاری قوی در بهره برداری بهینه از این منابع محسوب می شود. هدف از این پژوهش بررسی آب زیرزمینی دشت زنجان است.  مواد و روش ها: مدل سازی عددی آب های زیرزمینی ابزاری مهم برای مدیریت منابع آب در آبخوان ها است. این مدل ها می توانند برای تخمین پارامترهای هیدرولیکی و همچنین مدیریت منابع آب استفاده شوند. هدف از این پژوهش، شبیه سازی نوسانات سطح آب زیرزمینی به وسیله نرم افزار  GMSدر آبخوان زنجان واقع در طول جغرافیایی ۴۷ درجه و ۵۰ دقیقه تا ۴۹ درجه شرقی و عرض ۳۶ درجه و ۲۰ دقیقه تا ۳۷ درجه شمالی است. مدل ریاضی که ترکیبی از مدل آب زیرزمینی MODFLOW و  GIS است، با استفاده از روش عددی تفاضل محدود، تراز آب زیرزمینی را شبیه سازی می کند. برای انجام این تحقیق اطلاعات مورد نیاز که شامل موقعیت مرز آبخوان، تراز ارتفاعی سطح زمین، تراز سنگ کف، موقعیت و میزان برداشت از چاه های بهره برداری، موقعیت و تراز سطح آب در چاه های مشاهده ای، لایه هدایت هیدرولیکی و تغذیه هستند. پس از تهیه مدل مفهومی و تعیین شرایط مرزی و اولیه، شبیه سازی در شرایط پایدار انجام و سپس مدل واسنجی شد.  نتایج و بحث: نتایج حاصل از واسنجی مدل در حالت پایدار نتایج معقولی میان تراز مشاهده شده و محاسبه شده در سپتامبر ۲۰۰۲ نشان داد. مقادیر ریشه مربع میانگین خطا، میانگین خطای مطلق و میانگین خطا به ترتیب ۴۱/۱۷، ۲۲/۱۵ و ۶/۰- به دست آمد. بعد از انجام واسنجی مقدار تغذیه ۰۰۰۳۲۱/۰ متر در روز به دست آمد که این مقدار ۹۸/۱ برابر مقدار تغذیه ورودی برای مدل است. مقدار هدایت هیدرولیکی افقی لایه های (ماسه، سیلت) و (ماسه، شن) نیز به ترتیب ۵۷/۲۸ و ۴/۴۰ متر در روز به دست آمد. سپس واسنجی مدل در حالت جریان ناپایدار برای فواصل سال های ۲۰۰۲ تا ۲۰۰۷ با روش سعی و خطا برای رسیدن به بهترین نتیجه میان تراز مشاهده شده روزانه و تراز محاسبه شده انجام شد. مقادیر ریشه مربع میانگین خطا و میانگین خطا به ترتیب با مقادیری برابر با ۲۹/۲۶ و ۴۳/۸- نشان دهنده دقت نسبتا خوب مدل است. طبق محاسبه تراز آب برای مدل، جریان آب های زیرزمینی از جنوب شرقی به شمال غربی است که این جریان با شیب غالب منطقه مطابقت دارد.  نتیجه گیری: مدل با فرض نرخ کاهش آب های زیرزمینی و مقدار ثابت تغذیه برای فاصله زمانی ۱۵ ساله از سال ۲۰۰۷ تا ۲۰۲۲ اجرا شد که نقشه های به دست آمده برای تراز آب های زیرزمینی در این سال ها نشان دهنده افت شدید تراز آب با ادامه برداشت های بی رویه از ذخیره آب های زیرزمینی آبخوان زنجان است.

کلیدواژه ها:

GIS ، دشت زنجان ، شبیه سازی ، MODFLOW ، نوسانات سطح آب زیرزمینی