علوم آب
امید رجا؛ مسعود پارسی نژاد؛ مسعود تجریشی
چکیده
آبهای سطحی و زیرزمینی در مقیاسهای مختلف مکانی یا زمانی باهم در ارتباط میباشند. از طرفی منابع آب سطحی و زیرزمینی به‌صورت تلفیقی در کشاورزی استفاده میشود؛ بنابراین مؤلفه‌های بیلان آب زیرزمینی و سطحی باید با دقت مناسبی تعیین گردند. در این مطالعه، تأثیر مقادیر تغذیه حاصل از مدل SWAT بهعنوان یکی از مهمترین مؤلفه‌های ...
بیشتر
آبهای سطحی و زیرزمینی در مقیاسهای مختلف مکانی یا زمانی باهم در ارتباط میباشند. از طرفی منابع آب سطحی و زیرزمینی به‌صورت تلفیقی در کشاورزی استفاده میشود؛ بنابراین مؤلفه‌های بیلان آب زیرزمینی و سطحی باید با دقت مناسبی تعیین گردند. در این مطالعه، تأثیر مقادیر تغذیه حاصل از مدل SWAT بهعنوان یکی از مهمترین مؤلفه‌های ورودی مدلهای آب زیرزمینی در شبیهسازی تراز سطح ایستابی و مؤلفه‌های بیلان آب زیرزمینی با استفاده از مدل MODFLOW-NWT بهعنوان یک مدل جامع و یکپارچه منابع آب سطحی و زیرزمینی در دشت مهاباد بررسی شد. با استفاده از مقادیر یکنواخت تغذیه و به‌صورت درصدی از بارندگی و کل آب آبیاری در سطح آبخوان بدون توجه به تأثیر تفاوت برداشت و نفوذ عمقی در سطح کاربری اراضی در موقعیتهای مختلف نمیتوان بهدرستی نوسانات سطح آب زیرزمینی در سطح آبخوان را شبیهسازی کرد؛ لذا یکی از مراحل مهم، تعیین مقادیر آبیاری با توجه به تفاوت کاربری اراضی و تغذیه ناشی از نفوذ عمقی بارندگی و آب آبیاری از منابع آب سطحی و زیرزمینی بود. این مهم توسط مدل SWAT انجام و بهعنوان شرایط مرزی به مدل MODFLOW-NWT تعریف شد. واسنجی و اعتبارسنجی مدل آب زیرزمینی نیز به روشهای سعی و خطا و روش خودکار PEST انجام شد. دوره شبیهسازی به مدت 10 سال از سال آبی 89-1388 تا 98-1397 انجام شد که به ترتیب 6 و 4 سال آبی از 89-1388 تا 94-1393 و 95-1394 تا 98-1397 بهعنوان دوره واسنجی و اعتبارسنجی در نظر گرفته شدند. با توجه به این‌که الگوی تشکیل مؤلفه‌های بیلان آب زیرزمینی برای سالهای آبی مختلف متفاوت است؛ لذا مؤلفه‌های بیلان آب زیرزمینی برای سه سال معرف خشک‌سالی، ترسالی و نرمال نیز بررسی شد. هدایت هیدرولیکی و ضریب ذخیره آبخوان پارامترهای ورودی و واسنجی در مدل MODFLOW-NWT بودند. نتایج واسنجی نشان داد بیشترین میزان هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه در نواحی جنوبی، مرکزی و شمال شرقی دشت است و در حاشیه شمالی و در نزدیکی خروجی دشت به کمترین میزان خود میرسد. پس از فرآیند واسنجی، نتایج نشان داد به‌طور متوسط حدود 9 درصد از آب بارندگی و 36 درصد از مصارف آب در بخش کشاورزی به آبخوان نفوذ میکند. نتایج حاکی از برآورد رضایتبخش و قابل‌قبول تراز سطح ایستابی مدل برای هر دو دوره واسنجی و اعتبارسنجی بود. به‌طوری‌که نتایج معیار RMSE برای تراز سطح ایستابی در دورههای واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب مقدار خطای 35/0 و 34/0 متر به دست آمد. همچنین، نتایج معیارهای R2 و NSE نیز برای دوره واسنجی 94/0 و 91/0 و برای دوره اعتبارسنجی 93/0 و 89/0 برآورد شد که مؤید آن است که مدل به‌خوبی واسنجی شده و قادر بوده نوسانات سطح آب زیرزمینی را با دقت مناسبی شبیهسازی کند. بررسی نتایج اجزای اصلی بیلان آب زیرزمینی برای سه سال آبی 96-1395 (سال خشک)، 97-1396 (سال نرمال) و 98-1397 (سال‌تر) نشان داد میزان تغذیه ناشی از نفوذ آب بارندگی و جریانات برگشتی آب کشاورزی در هر سه سال متفاوت است. همچنین، فعل‌وانفعالات بین منابع آب سطحی و زیرزمینی بین سالهای آبی از حدود 30 تا 50 میلیون متر مکعب متغیر است که نشاندهنده اندرکنش قابل‌توجه بین این منابع است. به‌طور کلی نتایج این مطالعه نشان میدهد اعمال تغذیه تخمینی مدل SWAT همراه با واسنجی هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه میتواند در بهبود برآورد نوسانات سطح آب زیرزمینی توسط MODFLOW-NWT کمک شایانی نماید. نهایتا از مدل تلفیقی میتوان بهعنوان یک ابزار کاربردی در تبیین الگوی بهره‌برداری مناسب از منابع آب تلفیقی سطحی و زیرزمینی تحت تأثیر سناریوهای مختلف مدیریتی استفاده کرد.
