مدل سازی یکپارچه آب سطحی و زیرزمینی در مناطق متکی بر سیستم کشاورزی آبی با استفاده از مدل SWAT-MODFLOW (مطالعه موردی: حوضه آبریز نیشابور)

در سال های اخیر، مناطق خشک و نیمه خشک با مشکل تخلیه ی شدید منابع آب زیرزمینی به دلیل برداشت بی رویه از آن ها رو به رو شده اند. همچنین، آب سطحی و زیرزمینی در بسیاری از جوانب در ارتباط و تعامل مشترک بوده اند. بنابراین، پیشرفت جامع و طولانی مدت راهکارهای مدیریت آب جهت پیاده سازی روش هایی برای حل مشکلات خصوصا در حوضه های بزرگ مقیاس، امری ضروری است. در تحقیق حاضر، چارچوب یک مدل تلفیقی آب سطحی و زیرزمینی جهت تسریع مدیریت منابع آب در حوضه خشک و نیمه خشک نیشابور و تحت آبیاری متمرکز از آب زیرزمینی، ارائه شده است. مدل اخیرا توسعه یافته تلفیقی SWAT-MODFLOW به صورت روزانه، آب زیرزمینی پمپ شده را از مدل MODFLOW جهت آبیاری مزارع تحت کشت به مدل SWAT منتقل کرده و با نفوذ عمقی از زیر پروفایل خاک، به عنوان تغذیه به مدل MODFLOW وارد می کند. واسنجی مدل SWAT-MODFLOW برای 9 سال (2009-2001) و صحت سنجی برای 2 سال (2011-2010) با استفاده از نتایج مدل در ایستگاه های هیدرومتری آب سطحی و تراز آب زیرزمینی در چاه های مشاهداتی آبخوان حوضه نیشابور به صورت روزانه انجام شد. نتایج نشان داد که در مرحله واسنجی رواناب ماهانه، ضرایب p-factor، r-factor، R2 و NS که به منظور ارزیابی توانایی مدل SWAT در شبیه سازی رواناب به کار برده شد، در خروجی حوضه به ترتیب حدود 36/0، 21/0، 85/0 و 84/0 و در مرحله اعتبارسنجی به ترتیب 29/0، 83/0، 70/0 و 65/0 بوده است. بیشترین نرخ نفوذ در ماه های اسفند و بهمن و کمترین نرخ نفوذ در ماه های شهریور و مهر اتفاق افتاده است. همچنین از نظر توزیع مکانی، این مقدار تغذیه بیشتر در مخروط افکنه ها و مناطق آبرفتی اتفاق می افتد. با بررسی مقدار میانگین سطح ایستابی آب زیرزمینی مشاهده ای و شبیه سازی شده برای دوره ی 2001 تا 2011 و برای 48 چاه مشاهداتی مشخص شد که میزان خطا برای 78% از نقاط، کمتر از 2 متر می باشد و تنها 3 چاه خارج از بازه %15± خطا قرار دارد. همچنین سطح ایستابی در سال های اخیر به شدت روند کاهشی نشان داده است که علت آن برداشت بی رویه آب از چاه ها در دوره مورد بررسی بوده است. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که مدل تلفیقی توسعه یافته SWAT-MODFLOW می تواند در سایر حوضه های خشک و نیمه خشک که آبیاری آن ها عمدتا از آبخوان انجام می شود، استفاده گردد. علاوه بر این، این مدل می تواند جهت مطالعات مدیریت پایدار منابع آب در دهه های آینده مورد استفاده قرار گیرد.