ارزیابی راهکارهای علاج‌بخشی تهاجم آب شور با استفاده از شبیه‌سازی عددی (مطالعۀ موردی: آبخوان دشت آستانه‌ـ کوچصفهان)

بهشتی, سید جاوید; جوادی, سامان; حسینی, سید عباس; کاردان مقدم, حمید

doi:10.22059/ije.2022.331995.1563

ارزیابی راهکارهای علاج‌بخشی تهاجم آب شور با استفاده از شبیه‌سازی عددی (مطالعۀ موردی: آبخوان دشت آستانه‌ـ کوچصفهان)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

سید جاوید بهشتی ¹

سامان جوادی ²

سید عباس حسینی ³

حمید کاردان مقدم ⁴

¹ دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران آب، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

² دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکدههای ابوریحان، دانشگاه تهران

³ استادیار گروه مهندسی عمران آب، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

⁴ استادیار پژوهشی مؤسسۀ تحقیقات آب، وزارت نیرو

10.22059/ije.2022.331995.1563

چکیده

یکی از چالش‌های جدید در بهره‌برداری از منابع آب ‌زیرزمینی، تهاجم آب شور آبخوان‌های ساحلی است. افزایش بهره‌برداری بدون برنامه‌ریزی سبب کاهش تراز آب زیرزمینی شده و این موضوع سبب شده است تا گرادیان هیدرولیکی نوار ساحلی کاهش یابد و در برخی مناطق جریان آب‌ زیرزمینی معکوس شده و سبب شور شدن آبخوان شود. این مطالعه ارزیابی راهکارهای علاج‌بخشی تهاجم آب شور در آبخوان ساحلی آستانه-کوچصفهان را با استفاده از شبیه‌سازی عددی مورد بررسی قرار داده است. بررسی وضعیت فعلی این آبخوان با استفاده از پکیج SEAWAT بیانگر تهاجم 740 متر آب شور به آبخوان طی 5 سال را نشان داد که به منظور مدیریت این موضوع، 19 راهکار مدیریتی (کاهش برداشت آب زیرزمینی)، سازه‌ای (تغذیۀ مصنوعی و سد زیرزمینی) و تلفیقی (مدیریتی و سازهای) برای کاهش نفوذ آب شور ارائه شد. نتایج شبیه‌سازی راهکارهای مختلف علاج‌بخشی با استفاده از شاخص پایداری کیفی آبخوان که مبتنی بر میزان پس‌روی آب شور است، مورد ارزیابی قرار گرفت که نتایج نشان داد ‌این شاخص برای راهکارهای تعریف‌شده بین 14 ‌تا 65 درصد محاسبه شد. بیشترین بهبود نسبی آبخوان مربوط به راهکار S18 با کاهش 20 درصد برداشت آب، تغذیۀ ‌مصنوعی و سد زیرزمینی و کمترین بهبود نسبی آبخوان مربوط به راهکار S1 با کاهش 5 درصد بهره‌برداری است. نتایج نشان داد راهکار S1 با پس‌روی 100 متر آب و راهکار S18 با پس‌روی 480 متر آب شور همراه بوده است. نتایج به‌دست‌آمده از این مطالعه می‌تواند برای مدیریت بهره‌برداری در این آبخوان مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

پکیج SEAWAT

راهکار مدیریتی

تهاجم آب شور

کاهش برداشت

شبیه‌سازی

Petalas C, Pisinaras V, Gemitzi A, Tsihrintzis VA, Ouzounis K. Current conditions of saltwater intrusion in the coastal Rhodope aquifer system, northeastern Greece. Desalination. 2009 Feb 1; 237(1-3): 22-41.
Mirzavand M, Ghasemieh H, Sadatinejad SJ, Bagheri R. An overview on source, mechanism and investigation approaches in groundwater salinization studies. International Journal of Environmental Science and Technology. 2020 Apr;17(4):2463-76.
Javadi S, Kardan Moghaddam H, Neshat A. A new approach for vulnerability assessment of coastal aquifers using combined index. Geocarto International. 2020 Jul 1: 23-29.
Costall AR, Harris BD, Teo B, Schaa R, Wagner FM, Pigois JP. Groundwater throughflow and seawater intrusion in high quality coastal aquifers. Scientific reports. 2020 Jun 17; 10(1):1-33.
Yu X, Michael HA. Offshore pumping impacts onshore groundwater resources and land subsidence. Geophysical Research Letters. 2019 Mar 16; 2553(5): 46-62.
Knight AC, Werner AD, Morgan LK. The onshore influence of offshore fresh groundwater. Journal of Hydrology. 2018 Jun 1; 36: 561-764.
Nasiri M, Moghaddam HK, Hamidi M. Development of Multi-Criteria Decision Making Methods for Reduction of Seawater Intrusion in Coastal Aquifers Using SEAWAT Code. Journal of Contaminant Hydrology. 2021 Oct 1; 10: 242-384.
Mirzavand M, Sadeghi S, Bagheri R. Groundwater and soil salinization and geochemical evolution of Femenin-Ghahavand plain, Iran. Environmental Science and Pollution Research. 2020 Dec;27(34):43056-66.
Stein S, Yechieli Y, Shalev E, Kasher R, Sivan O. The effect of pumping saline groundwater for desalination on the fresh–saline water interface dynamics. Water research. 2019 Jun1; 156: 46-57.
Hussain MS, Abd-Elhamid HF, Javadi AA, Sherif MM. Management of seawater intrusion in coastal aquifers: a review. Water. 2019 Dec;11(12):2467.
Llopis‐Albert C, Pulido‐Velazquez D. Discussion about the validity of sharp‐interface models to deal with seawater intrusion in coastal aquifers. Hydrological Processes. 2014 May 15;28(10):3642-54.
Qu W, Li H, Wan L, Wang X, Jiang X. Numerical simulations of steady-state salinity distribution and submarine groundwater discharges in homogeneous anisotropic coastal aquifers. Advances in water resources. 2014 Dec 1;74:318-28.
Yu X, Michael HA. Mechanisms, configuration typology, and vulnerability of pumping-induced seawater intrusion in heterogeneous aquifers. Advances in Water Resources. 2019 Jun 1; 117-128.
Tang G, Yang M, Chen X, Jiang T, Chen T, Chen X, Fang H. A new idea for predicting and managing seawater intrusion in coastal channels of the Pearl River, China. Journal of Hydrology. 2020 Nov 1;590.
Abdoulhalik A, Ahmed AA. The effectiveness of cutoff walls to control saltwater intrusion in multi-layered coastal aquifers: Experimental and numerical study. Journal of Environmental Management. 2017 Sep 1;199: 62-73.
Luyun Jr R, Momii K, Nakagawa K. Effects of recharge wells and flow barriers on seawater intrusion. Groundwater. 2011 Mar;49(2):239-49.
De Filippis G, Foglia L, Giudici M, Mehl S, Margiotta S, Negri SL. Seawater intrusion in karstic, coastal aquifers: Current challenges and future scenarios in the Taranto area (southern Italy). Science of the total Environment. 2016 Dec 15;573:340-51.
Sherif M, Sefelnasr A, Ebraheem AA, Javadi A. Quantitative and qualitative assessment of seawater intrusion in Wadi Ham under different pumping scenarios. Journal of Hydrologic Engineering. 2014 May 1;19(5): 855-66.
Lu C, Chen Y, Zhang C, Luo J. Steady-state freshwater–seawater mixing zone in stratified coastal aquifers. Journal of Hydrology. 2013 Nov 15; 505: 24-34.

Sayadi shahraki, A., Soltani Mohammadi, A., Naseri, A.A. and Mokhtaran, A., 2017. Simulation of groundwater salinity using Artificial Neural Network (ANN), Particle Swarm Optimization (PSO) and SEAWAT model. (Case study: Debal khazaie sugarcane plantation). Journal of Water and Soil 2016; 23(5): 307-316. doi: 10.22069/jwfst.2017.10157.2459 [Persian].
Ghorbanpour, D., Solaimani, K., Mirnia, M., Shahedi, K., Kolahchi, A. Simulation of aquifers due to seawater intrusion using SEAWAT model, case study: Babolrood River Plain. Watershed Engineering and 2019; 11(4): 840-850. doi: 10.22092/ijwmse.2018.116637.1401 [Persian].
Nasiri, M., hamidi, M., Kardan moghaddam, H. Evaluating the effect of supplying drinking water and agriculture water of Sari-Neka aquifer on the salinity movement with the utilization of Gelvard dam. Journal of Water and Soil Resources 2020; 9(2): 71-88 [Persian].
Nasiri, M., Kardan moghaddam, H., Hamidi, M. A hybrid approach with SWARA and COPRAS methods in ranking management strategies to control seawater intrusion in coastal aquifers. Water and Irrigation Management, 2020; 10(3): 365-379. doi: 10.22059/jwim.2021.308487.814 [Persian].

Motallebian, M., Ahmadi, H., Rauf, A., Cartwright, N. Investigating the Effect of Urmia Lake Water-level Fluctuations on Groundwater Level Changes Trend. Water and 2020; 34(2): 301-316; doi: 10.22067/jsw.v34i2.81370 [Persian].
Javadi, S., Kardan moghaddam, H. Utilizing 3-D Simulation of saltwater intrusion in desert aquifer by SEAWAT model. Water and Irrigation 2019; 9(1): 129-142, doi: 10.22059/jwim.2019.290477.715 [Persian]
Kardan moghaddam, H., Javadi, S., Rahimzadeh, Z. Evaluation of Aquifer Vulnerability Assessment Methods for Alluvial and Coastal Aquifers, Case Study in Astaneh-Koochesfahan Aquifer, Guilan, Iran. Water and Irrigation Management, 2020; 10(2): 203-220. doi: 10.22059/jwim.2020.295862.750. [Persian]
Javadi S, Kardan Moghaddam H, Neshat A. Evaluation and Simulation of Groundwater Flow in Aquifers Enclosed With Desert Saline Areas (Case Study: Isfahan Province-Ardestan Aquifer). Water Harvesting Research. 2018 Jan 1; 3(2 &1):15-27.
Moghaddam HK, Banihabib ME, Javadi S, Randhir TO. A framework for the assessment of qualitative and quantitative sustainable development of groundwater system. Sustainable 2021 Nov; 29(6): 1096-110.