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

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

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


عنوان مقاله [English]

Simulation of surface water-groundwater interaction using MODFLOW-OWHM (case study: Shazand plain)

نویسندگان [English]

  • Farzaneh Soltani 1
  • Saman Javadi 2
  • Abbas Roozbahani 2
  • Ali Reza Massah Bavani 2
  • Saeed Lotfi 3
1 Department of Wtare Engineering, College of Aburaihan, University of Tehran, Tehran Iran
2 Department of Water Engineering, College of Aburaihan, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Section of Policy making on Water Allocation, Bureau of Water Wastewater Macro planning, Ministry of Energy.
چکیده [English]

The uncontrolled increase of population in the country, the limitation of surface water resources and the overexploitation of aquifers have caused irreparable damage to the country's natural resources in recent years. Integrated hydrological models have made it possible to analyze groundwater and surface water with high temporal and spatial resolution. The aim of this study is to understand the interactions of groundwater with surface water in the Shazand plain aquifer in Markazi province using the MODFLOW-OWHM model under the ModelMuse graphical user interface. In this study, SFR package is used to simulate river flow and its exchanges with the aquifer. The model is calibrated manually for September 2010 to September 2011. The simulation results of the model showed that Shazand plain rivers have a very small portion in feeding the aquifer and its discharge and the highest portion in feeding the aquifer in most months of the year is due to infiltration from rainfall. The highest discharge in the dry months of the year is due to wells exploitation and in the other months is due to the head dependent flux. Therefore, this study can be a strong basis for further studies to assess climate change on surface water and groundwater resources and water resources management strategies in the country.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Integrated hydrological model
  • Surface water and groundwater interaction
  • Shazand basin
  • 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.
دوره 9، شماره 1
فروردین 1401
صفحه 199-210
  • تاریخ دریافت: 01 دی 1400
  • تاریخ بازنگری: 09 اسفند 1400
  • تاریخ پذیرش: 21 فروردین 1401
  • تاریخ اولین انتشار: 21 فروردین 1401