شبیه ‏سازی تبادلات آب‏ سطحی و زیرزمینی با استفاده از مدل MODFLOW-OWHM (منطقۀ مورد مطالعه: دشت شازند)

سلطانی, فرزانه; جوادی, سامان; روزبهانی, عباس; مساح بوانی, علیرضا; لطفی, سعید

doi:10.22059/ije.2022.336586.1595

شبیه ‏سازی تبادلات آب‏ سطحی و زیرزمینی با استفاده از مدل MODFLOW-OWHM (منطقۀ مورد مطالعه: دشت شازند)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

فرزانه سلطانی ¹

سامان جوادی ²

عباس روزبهانی ²

علیرضا مساح بوانی ²

سعید لطفی ³

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی آب، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران

² دانشیار گروه مهندسی آب، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران

³ کارشناس ارشد، بخش سیاست‌گذاری و تخصیص منابع آب، دفتر برنامه‌ریزی کلان آب و آبفا، وزارت نیرو، تهران، ایران

10.22059/ije.2022.336586.1595

چکیده

افزایش بی‏رویۀ جمعیت در کشور، محدودیت منابع آب‏های سطحی و بهره‏برداری بیش از اندازه از آبخوان‏ها باعث وارد آمدن خسار‌ت‌های جبران‏ناپذیری به منابع طبیعی کشور در سال‏های گذشته شده که توجه به مدیریت یکپارچۀ منابع آب را ضروری کرده است. امروزه، مدل‏های هیدرولوژیکی یکپارچه با امکان تجزیه‌وتحلیل آب‏های زیرزمینی و سطحی با وضوح زمانی و مکانی بالا اجرای بهتر و دقیق‏تر این مدیریت را امکان‌پذیر ساخته‏اند. این مطالعه با هدف درک تعاملات آب‏های زیرزمینی با آب‏های سطحی در آبخوان دشت شازند در استان مرکزی با استفاده از مدل MODFLOW-OWHM تحت رابط کاربری گرافیکی ModelMuse شبیه‏سازی شده است. در این مطالعه از بستۀ SFR برای شبیه‌سازی جریان رودخانه و تبادلات آن با آبخوان استفاده شد. واسنجی مدل به صورت دستی برای مهرماه 1389 تا شهریور 1390 انجام گرفت. نتایج شبیه‌سازی مدل نشان داد رودخانه‏های دشت شازند سهم بسیار اندکی در تغذیه و تخلیۀ آبخوان دارند و بیشترین نفوذ از رودخانه به آبخوان در ماه فروردین با 1982 مترمکعب بر روز و کمترین میزان در شهریورماه با 373 مترمکعب بر روز اتفاق می‏افتد. بیشترین سهم در تغذیۀ آبخوان در بیشتر ماه‏های سال نفوذ ناشی از بارش است و بیشترین سهم تخلیه نیز در ماه‏های خشک سال مربوط به تخلیه از چاه‏ها و در باقی ماه‏ها شار وابسته به هد است. از این‌رو، این مطالعه می‏تواند یک پایۀ قوی برای مطالعات بیشتر برای ارزیابی تغییرات اقلیم بر منابع آب سطحی و زیرزمینی و استراتژی‌های مدیریت منابع آب در کشور باشد.

کلیدواژه‌ها

مدل یکپارچۀ هیدرولوژیکی

تبادل آب‏های سطحی و زیرزمینی

مدل عددی

MODFLOW-OWHM

Winter TC. Ground water and surface water: a single resource. Diane Publishing. 1999;1139.
Liang X. A new parameterization for surface and groundwater interactions and its impact on water budgets with the variable infiltration capacity (VIC) land surface model. Journal of Geophysical Research. 2003;108(D16).
Niu G-Y, Paniconi C, Troch PA, Scott RL, Durcik M, Zeng X, et al. An integrated modelling framework of catchment-scale ecohydrological processes: 1. Model description and tests over an energy-limited watershed. Ecohydrology. 2014;7(2):427-39.
Yeh PJ, Eltahir EA. Representation of water table dynamics in a land surface scheme. Part I: Model development. Journal of Climate. 2005;18(12):1861-80.
Bushira KM, Hernandez JR, Sheng Z. Surface and groundwater flow modeling for calibrating steady state using MODFLOW in Colorado River Delta, Baja California, Mexico. Modeling Earth Systems and Environment. 2017;3(2):815-24.
Markstrom SL, Niswonger, R.G., Regan, R.S., Prudic, D.E. and Barlow, P.M. GSFLOW-Coupled Ground-water and Surface-water FLOW model based on the integration of the Precipitation-Runoff Modeling System (PRMS) and the Modular Ground-Water Flow Model (MODFLOW-2005). US Geological Survey techniques and methods. 2008:240.
Theodore L, Dupont RR. Water Resource Management Issues: Basic Principles and Applications: CRC Press; 2019.
Abbott MB, Bathurst JC, Cunge JA, O'Connell PE, Rasmussen J. An introduction to the European Hydrological System—Systeme Hydrologique Europeen,“SHE”, 1: History and philosophy of a physically-based, distributed modelling system. Journal of hydrology. 1986;87(1-2):45-59.
Sophocleous M, Perkins SP. Methodology and application of combined watershed and ground-water models in Kansas. Journal of hydrology. 2000;236(3-4):185-201.
Ebrahim GY, Villholth KG, Boulos M. Integrated hydrogeological modelling of hard-rock semi-arid terrain: supporting sustainable agricultural groundwater use in Hout catchment, Limpopo Province, South Africa. Hydrogeology Journal. 2019;27(3):965-81.
Azeref BG, Bushira KM. Numerical groundwater flow modeling of the Kombolcha catchment northern Ethiopia. Modeling Earth Systems and Environment. 2020;6(2):1233-44.
Harbaugh AW, Banta ER, Hill MC, McDonald MG. Modflow-2000, the u. s. geological survey modular ground-water model-user guide to modularization concepts and the ground-water flow process. 2000.
Harbaugh AW. MODFLOW-2005, the US Geological Survey modular ground-water model: the ground-water flow process: US Department of the Interior, US Geological Survey Reston, VA, USA; 2005.
Alattar MH, Troy TJ, Russo TA, Boyce SE. Modeling the surface water and groundwater budgets of the US using MODFLOW-OWHM. Advances in Water Resources. 2020;143.
Prudic DE, Konikow LF, Banta ER. A new streamflow-routing (SFR1) package to simulate stream-aquifer interaction with MODFLOW-2000. 2004.
Fowler K, Jenkins E, Parno M, Chrispell J, Colón A, Hanson R. Integrated Mathematical Analysis of Agricultural Systems and Associated Water Use Impacts Using Coupled Software Frameworks. 2016.