به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « modflow » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «modflow» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • احسان جوادی، بهزاد حصاری*، مهسا محمد حسین زاده
    سابقه و هدف
    به علت محدودیت های منابع تجدیدشونده آب شیرین، مدیریت صحیح میان منابع و مصارف، یکی از عوامل اصلی برای دستیابی به مدیریت پایدار است . هدف در این پژوهش بررسی تاثیرات سیاست انقباضی دولت در قبال کاهش حق آبه سطحی و زیرزمینی در دشت میاندوآب و بررسی اثرات آن ها در آبخوان ، به صورت کمی است.
    مواد و روش ها
    در مدل سازی کمی آب زیرزمینی دشت میاندوآب از اطلاعات 120 چاه مشاهده ای استفاده شد و لایه های خاکشناسی، زمین شناسی، تغذیه و... برای منطقه جمع آوری گردید. تغییرات تراز آب زیرزمینی از مهر 1389 (2010) تا شهریور1395 (2016) در حالت پایدار و ناپایدار با کد مادفلو مدل سازی و مورد بررسی قرار گرفت. در GMS تحت کد MODFLOW، مراحل واسنجی مدل بر اساس تنظیم پارامترهای هیدرودینامیکی آبخوان مثل هدایت هیدرولیکی و تغذیه... برای 50 گام زمانی از آبان 1389 (70% دوره مدل سازی) انجام شد و بهترین تطبیق بین مقادیر محاسباتی و مشاهداتی به روش دستی و خودکار انجام شد. 30 % داده ها برای صحت سنجی استفاده شد. حساسیت مدل به ضرایب هیدرودینامیکی آبخوان بررسی گردید. درنهایت سناریوهای مختلف حاکم و پیش روی منطقه و اثر آن ها بر روی رفتار آب زیرزمینی مثل سناریوها کاهش برداشت و کاهش تغذیه باکم کردن آب سطحی ورودی دشت کمی سازی شدند.
    یافته ها
    نتایج نشان داد مقدار خطای RMSE به ترتیب برای حالت پایدار و ناپایدار در حدود 1 و 1.68 متر بوده و مقادیر هدایت هیدرولیکی در آبخوان بین 5/3 و 28 متر در روز و مقادیر آبدهی ویژه در آبخوان بین 3 الی 24 درصد متغیر است. مدل به تغذیه سطحی بیشترین حساسیت و برای آبدهی ویژه کمترین حساسیت را از خود نشان داد. ضریب پیرسون دوره واسنجی و صحت سنجی حالت ناپایدار بالای 0.98 بوده و مدل از دقت بالایی برخوردار است .کلیه تاثیرات سیاست های انقباضی دولت در قبال کاهش 40% آب سطحی و تعادل بخشی آبخوان با سطوح کاهش تغذیه طبیعی آبخوان اعمال گردید. با توجه به اینکه مقدار افت متوسط تراز آب زیرزمینی حدود 1/0 متر در سال است به منظور تعادل بخشی به آبخوان و همچنین راهکارهای مدیریتی سناریو کاهش برداشت از کلیه چاه بهره برداری اعمال شده است که با کاهش 5% برداشت، آبخوان نیم متر افزایش سطح ایستابی را تجربه خواهد کرد. آبخوان میاندوآب به خاطر کم شیب بودن دشت ، حساس بوده و در کاهش برداشت با نرخ بالا ، قسمتی از دشت زه داری را نشان می دهد لذا هرگونه سیاست گذاری باید مبتنی بر مدل سازی باشد .
    نتیجه گیری
    به منظور بهبود شرایط آبخوان میاندوآب که یکی از خاص ترین آبخوان های کشور است، پیشنهادهایی مبنی بر تغییر در الگوی کشت محصولات کشاورزی ، نظارت بر برداشت هایی آب از چاه های بهره برداری موردتوجه سازمان ها قرار گیرد و اثر تغییر اقلیم و خشک سالی بر منابع آب زیرزمینی ازنظر کمی و کیفی موردبررسی قرار گیرد. سناریوهای مختلفی ازجمله بهینه سازی و تغییر الگوی کشت و همچنین احداث زهکش در مناطقی که تبخیر از آبخوان زیاد است در جهت بهبود وضعیت آبخوان مورد ارزیابی قرار گیرد.
    کلید واژگان: GMS, MODFLOW, کمیت آب زیرزمینی, دریاچه ارومیه}
    Ehsan Javadi, Behzad Hessari *, Mahsa Mohammadhoseinzadeh
    Background and Objective
    Due to limitations in renewable freshwater resources, proper management of resources and demands is one of the key factors for achieving sustainable management. This is a critical factor in achieving sustainable water management. This study aims to investigate the impact of government contractionary policies on the reduction of surface and groundwater rights in the Miandoab plain and quantitatively examining their impacts on groundwater resources.
    Materials and Methods
    The quantitative modeling of groundwater in the Miandoab plain utilized data from 120 observation wells. Geological, soil layer, and recharge layers pertinent to the region were collected. Groundwater level changes from October 2010 to September 2016 were modeled and analyzed in both stable and unstable)transient) states using the MODFLOW code. The model calibration stages were performed based on adjusting the hydrodynamic parameters of the aquifer, such as hydraulic conductivity and recharge, for 50time steps from November 2010 (70% of the modeling period). The best fit between computational and observational values was achieved both manually and automatically. 30% of the data was used for model validation. The model’s sensitivity to the aquifer’s hydrodynamic coefficients was examined. Finally, various scenarios related to water allocation reduction policies of the region and their effects on groundwater behavior, such as reducing extraction and recharge by decreasing surface water entering the plain, were quantified.
    Results
    The results demonstrated that the Root Mean Square Error (RMSE) was approximately 1 and 1.68 meters for the stable and unstable(transient) states, respectively. The hydraulic conductivity values within the aquifer ranged between 3.5 and 28 meters per day, and the specific yield values varied between 3 to 24 percent. The model exhibited the highest sensitivity to surface recharge and the least sensitivity to specific yield. The Pearson coefficient for the calibration and validation period of the unstable state exceeded 0.98, indicating a high degree of model accuracy. All effects of the government’s contractionary policies on reducing 40% of surface water and balancing the aquifer with the levels of natural aquifer recharge were implemented. Given that the average drop in groundwater level is approximately 0.1 meters per year, a scenario of reducing extraction from all operating wells has been applied to balance the aquifer. With a 5% reduction in extraction, the aquifer is projected to experience a half-meter increase in the static level. The Miandoab aquifer, due to the low slope of the plain, is sensitive and shows a part of the plain as a water ponding in reducing extraction at a high rate, hence any policy-making should be based on modeling.
    Conclusion
    To improve the conditions of the Miandoab aquifer, one of the country’s most unique aquifers, suggestions have been made for changes in the cultivation pattern of agricultural products, monitoring of water extraction from operating wells, and examination of the impact of climate change and drought on groundwater resources in terms of quantity and quality. Various scenarios, including optimization and change of cultivation pattern, as well as the construction of drainage in areas where evaporation from the aquifer is high, should be evaluated to improve the aquifer situation.
    Keywords: GMS, MODFLOW, Groundwater Quantity, Urmia Lake}
  • ایمان مهدی دوست رودبنه، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده، سامان جوادی

    در این مطالعه، دقت برآورد مقادیر تغذیه آبخوان کم عمق آستانه-کوچصفهان، با استفاده از دو کد مدل سازی SWAT (به عنوان مدل هیدرولوژیکی آب سطحی) و MODFLOW (به عنوان مدل آب زیرزمینی) مقایسه شد. علاوه بر این، ضرورت استفاده از SWAT در مدل سازی-های جریان آب زیرزمینی که توسط  MODFLOWانجام می گیرد، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور شبیه سازی آبخوان آستانه-کوچصفهان در MODFLOW انجام شد. سپس SWAT برای حوضه ی آبریز آستانه-کوچصفهان تهیه و اجرا شد و توسط الگوریتم SUFI2 در نرم افزار SWAT-CUP مورد واسنجی قرار گرفت. در ادامه بعد از تعیین محدوده ی مکانی و زمانی مشترک دو مدل، اقدام به استخراج مقادیر تغذیه به آبخوان از خروجی های دو مدل گردید. نتایج نشان داد که کل تغذیه به آبخوان و تغذیه از رودخانه به آبخوان در سال آبی 92-1391 در MODFLOW به ترتیب برابر با 71/102 میلیون متر مکعب و 71/23 میلیون متر مکعب بدست آمد. بیشترین مقادیر تغذیه در اواخر فصل پاییز و ماه آذر 1391 رخ داده است و کمترین مقادیر تغذیه در اوایل فصل بهار و ماه فروردین 1392 اتفاق افتاده است. در SWAT نیز مقادیر تغذیه به آبخوان و تغذیه از رودخانه به آبخوان به ترتیب برابر با 34/138 میلیون متر مکعب و 09/35 میلیون متر مکعب برآورد شده است. بیشترین مقادیر تغذیه در اواخر فصل پاییز و ماه آذر 1391 رخ داده است و کمترین مقادیر تغذیه در اواخر فصل تابستان و ماه شهریور 1392 اتفاق افتاده است. SWAT با استفاده از به کارگیری پارامترهای آب سطحی و موثر بر تغذیه مانند تاثیر سد و کانال های انتفال آب، خصوصیات خاک و کاربری اراضی، اطلاعات اقلیمی و هواشناسی، اطلاعات مربوط به مدیریت کشاورزی و آبیاری و غیره مقادیر قابل اطمینان تری از پارامتر تغذیه به آب زیرزمینی را با توجه به واقعیت های موجود در منطقه، به دست می آورد، لذا استفاده از خروجی قابل اطمینان تغذیه از SWAT در مدل های آب زیرزمینی مانند MODFLOW نتایج بهتر و قابل اطمینان تری از وضعیت آبخوان می دهد.

    کلید واژگان: آبخوان کم عمق, بیلان آب, تغذیه سطحی, SWAT, MODFLOW}
    Iman Mehdidoost Roudbaneh, Somaye Janatrostami*, Afshin Ashrafzadeh, Saman Javadi

    In this study, the accuracy of estimating shallow aquifer recharge values in Astane-Kouchsefahan using two models: SWAT (a surface water hydrological model) and MODFLOW (a groundwater flow model) was evaluated. Then the need for using SWAT in the modeling of groundwater flow, which is typically done by MODFLOW, was evaluated. For this purpose, the simulation of the Astane-Kouchsefahan aquifer was done by MODFLOW using GMS graphical user interface. Then the SWAT model was built for the Astane-Kochsefahan watershed and calibrated by the SUFI2 algorithm in SWAT-CUP software. In the following, after determining the two models' common spatial and temporal range, the aquifer recharge amounts were compared according to the outputs of the two models. MODFLOW results showed that the total aquifer recharges including recharge from the river in 1391-1392 were equal to 102.71 and 23.71 million m3, respectively. The highest and the lowest amounts of aquifer recharge occurred in December and April, respectively. The results of SWAT showed that the amounts of aquifer recharges including recharge from the river are estimated to be 138.34 and 35.09 million m3, respectively. So, the highest and the lowest recharge amount occurred in December and September, respectively. Based on the regional circumstances, SWAT offers more dependable estimates of the groundwater recharge parameters by considering surface water parameters and factors like the influence of dams and water transfer channels, soil characteristics, land use, climatic and meteorological data, and information regarding agriculture and irrigation management. Consequently, integrating the precise recharge results from SWAT into groundwater models such as MODFLOW leads to enhance and more reliable evaluations of the aquifer's state.

    Keywords: Shallow aquifer, Water balance, surface recharge, SWAT, MODFLOW}
  • سیمین شیخابگم قلعه، حسین بابازاده*، حسین رضایی، مهدی سرایی تبریزی

    برای مدیریت منابع آب زیرزمینی نیاز به شناخت و عملکرد آبخوان در شرایط طبیعی است. در این راستا، بررسی روند و تغییرات تراز آب زیرزمینی موجب ایجاد مدیریتی پایدار از آن می شود. به همین منظور در این تحقیق از کد MODFLOW در نرم افزار GMS برای شبیه سازی آب زیرزمینی آبخوان مهاباد برای دوره دو ساله از سال 1391 -1389 استفاده شد. مدل در دو حالت پایدار و ناپایدار اجرا شد و عملکرد آن با معیارهای خطای جذر میانگین مربعات (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE) و ضریب تبیین (R2) مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه، برای تعیین روند تراز آب زیرزمینی از روش های من-کندال و روش شیب سن در سطوح معنی داری 90، 95، 99 و 9/99 درصد استفاده شد. نتایج نشان داد که مقادیر RMSE، MAE و R2 برای حالت ناپایدار به ترتیب 88/0 متر، 72/0 متر و 99/0 است. بر اساس آزمون من-کندال ایستگاه های حاجی خوش، گاپیس و گرگ تپه بیش ترین روند نزولی را داشتند. به طوری که در این ایستگاه ها روند نزولی بیش تر در سطح 99/0 درصد معنی دار بوده است. مقادیر آماره Z من-کندال برای ایستگاه قم قلعه مثبت به دست آمد که بیان گر روند صعودی تراز آب زیرزمینی این منطقه بود. آزمون شیب سن نیز نشان داد که شیب نزولی سه ایستگاه حاجی خوش، گاپیس و گرگ تپه با شدت بیش تری به ترتیب با شیب 09/0-، 19/0- و 1- کاهش پیدا می کند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که آبخوان مهاباد در وضعیت مطلوبی قرار ندارد و با افزایش برداشت و کاهش بارش ها به ویژه در سال های اخیر وضعیت آن بدتر نیز خواهد شد.

    کلید واژگان: آب زیرزمینی, آبخوان مهاباد, آزمون من &ndash, کندال, آزمون شیب سن, شبیه سازی, MODFLOW}
    Simin Sheikha Bagemghaleh, Hossein Babazadeh *, Hossein Rezaei, Mahdi Sarai Tabrizi
    Introduction

    Groundwater is an essential natural resource that is widely used to meet domestic, industrial, and agricultural needs. In recent years, the amount of withdrawal from groundwater has been more than the amount of its recharging leading to going out of balance. Since groundwater is in the ground and it is not possible to observe directly, identifying its properties is time-consuming and expensive. On the other hand, problems such as inconsistent and incomplete input information, heterogeneous aquifers, etc., have made groundwater study difficult. In many watersheds, groundwater resources are the strategic and primary source of water supply for different users. However, groundwater extraction has exceeded the amount rate of recharge in many regions around the world, resulting in harmful ecological and environmental problems, such as water level decline, water quality degradation, drying up of wells, increased pumping costs, and land subsidence. Assessing groundwater resources for their available water volume and obtaining an accurate prediction of groundwater levels (GWL) is central to sustainable management (i.e., balancing between demand and supply) of groundwater and surface water resources in a watershed. Therefore, tools such as groundwater modeling are used to solve this problem. Simulation of groundwater flow with mathematical models is an indirect approach to solving problems with lower costs than direct methods. In fact, the use of mathematical modeling is to simulate the natural conditions of the water surface with mathematical relationships. Groundwater modeling is done using differential equations, and one of the most widely used methods in solving groundwater problems is the use of finite differences and finite elements. Accordingly, the groundwater modeling system (GMS) model and the MODFLOW code were used in this research to study the Mahabad aquifer. Next, the trend of changes in the groundwater level of the range was analyzed by non-parametric tests. Accordingly, the groundwater modeling system (GMS) model and the MODFLOW code were used in this research to study the Mahabad aquifer.

    Materials and Methods

    The study area of Mahabad is located in West Azarbaijan province. GMS software and MODFLOW code were used for groundwater simulation. Using the information of 22 observation wells, exploitation wells information, river information, recharge, and withdrawal from groundwater, the desired model was built. . The model was run in September 2015 for the steady-state and October 2010- September 2011 for the transient state with a monthly time step. The values for hydraulic conductivity and storage coefficient were calibrated for the steady and transient states, respectively. Aquifer thickness varied from 60 to 200 m, and the cell size was considered 200 × 200 m. Rainfall infiltration, return flow, and input flows feed the aquifer. Seventeen percent of the monthly rainfall was considered rainfall infiltration that fed the aquifer. Moreover, based on the wells' primary use, return water from the wells was considered about70, 75, and 20% for drinking water, industrial and agricultural wells, respectively. The GWL is higher in the South part of the aquifer compared to other parts and, as we move from the South part of the aquifer towards its central and southern regions, the GWL declines. In conclusion, the groundwater flows from the upper South part of the aquifer towards its lower part. More exploitation wells are in the aquifer's central section, and most of their extracted water is used for urban and agricultural purposes. It was then implemented in two stable and unstable modes and its performance was evaluated with root mean square (RMSE), mean absolute error (MAE), and coefficient of determination (R2) criteria. Various statistical methods have been provided to analyze the trend of time series. Among them, non-parametric methods are more useful in the time series of hydrological variables. These methods are suitable for time series that have elongation or skewness and are independent of the statistical distribution of the time series.  In the following, the Mann-Kendall method and Sen’s slope were used to determine the trend of the groundwater level at significant levels of 90, 95, 99, and 99.9%.

    Results and Discussion

    The simulation results showed that there is a very good agreement between the simulation and observational data. The model evaluation criteria including RMSE, MAE, and R2 for two stable and unstable modes were calculated as 0.84, 0.63, and 0.99, as well as 0.88, 0.72, and 0.98 m, respectively. These values showed the appropriate efficiency of the model. Based on the results, the highest level of groundwater was in the south of the Mahabad aquifer and the lowest level was in the north of the aquifer.  The optimized values ​​of hydraulic conductivity, special yield, aquifer thicknesses, values ​​of exploitation wells, and aquifer transmissivity were determined from the groundwater simulation results. The results of the Mann-Kendall test showed that Haji Khosh, Gapis, and Gorg Tapeh stations had the highest downward trend. So, in these stations, the downward trend was more significant at the level of 0.99%. The Mann-Kendall Z-parameter values were positive for the Qom Qala station, which indicated the rising trend of the underground water level in this area. The results of Sen’s slope test also confirmed the results of the Mann-Kendall test. It was so that the Sen’s slope test showed that the downward slope of the three stations Haji Khosh, Gapis, and Gorg Tapeh occurs more strongly.

    Conclusion

    The results of this research showed that GMS and MODFLOW codes are suitable tools for simulating groundwater and the condition of the aquifer with proper accuracy. Also, the results of Mann-Kendall and Sen’s slope tests showed that out of 19 wells, almost 18 had a downward trend, which shows that the Mahabad aquifer is not in a favorable condition and with the increase in harvesting and decrease in rainfall, especially in recent years, its situation will worsen. The Mann-Kendall test showed that the Mahabad aquifer is in poor condition so out of the 19 investigated wells, approximately 18 wells had a downward trend in the groundwater level. The age slope estimator method also confirmed the Mann-Kendall results. Examining the obtained results exhibits that the use of new approaches for simulation provides the opportunity to manage and balance the allocation of groundwater resources effectively. Further, the use of new tools can be considered for implementing balancing scenarios related to groundwater resources.

    Keywords: groundwater, Mahabad aquifer, Mann-Kendall, Sen&rsquo, s Slope, simulation, MODFLOW}
  • کامران عزیزی، آرش آذری*، بهمن فرهادی

    در مناطق دارای آب و هوای خشک و نیمه خشک، آب های زیرزمینی یکی از منابع اصلی تامین آب کشاورزی، صنعت و شرب می باشند. هدف این پژوهش بررسی ضرایب هیدرودینامیکی، بیلان دشت وضخامت آبخوان در محدوده مطالعاتی کرمانشاه از طریق شبیه سازی آبخوان با استفاده از مدل MODFLOW می باشد. دراین روش ابتدا مدل مفهومی و سپس مدل عددی در دو حالت ماندگار و غیرماندگار ساخته، سپس واسنجی و صحت سنجی گردید. نتایج نشان دهنده بیشترین ضخامت آبخوان در ناحیه شمال و شمال شرق دشت به ضخامت حدود 160.96 متر و کمترین ضخامت در نواحی جنوب غربی و غرب دشت به ترتیب 118.14 و 120.69 می باشد. همچنین ضریب هدایت هیدرولیکی بین 0.09 تا 40 متر در روز و ضریب آبدهی ویژه بین 1 تا 35 درصد متغیر می باشد. محاسبات بیلان منفی بودن موازنه آبی در نواحی غربی و جنوب غربی دشت و مثبت بودن بیلان در نواحی شمال و شمال شرقی وجنوب شرقی را نشان می دهد.

    کلید واژگان: آبخوان, بیلان, ضرایب هیدرودینامیکی, MODFLOW, GMS}
    Kamran Azizi, Arash Azari *, Bahman Farhadi Bansouleh

    In areas with dry and semi-arid climates, underground water is one of the main sources of water supply for agriculture, industry and drinking. The aim of this research is to investigate hydrodynamic coefficients, plain balance and aquifer thickness in the study area of Kermanshah through aquifer simulation using MODFLOW model. In this method, first the conceptual model and then the numerical model were built in two steady and unsteady states, then it was calibrated and validated. The results show that the maximum thickness of the aquifer in the north and northeast of the plain is about 160.96 meters, and the lowest thickness is 118.14 and 120.69 in the southwest and west of the plain, respectively. Also, the coefficient of hydraulic conductivity varies between 0.09 and 40 m/day and the coefficient of specific yield varies between 1 and 35%. Balance calculations showed the negative water balance in the western and southwestern areas of the plain and the positive balance in the northern, northeastern, and southeastern areas.

    Keywords: Aquifer, balance, Hydrodynamic coefficients, MODFLOW, GMS}
  • یوسف کاکاوند، جواد مظفری*
    بررسی روند تغییرات سطح آب زیرزمینی و پیش بینی آن در مدیریت منابع آبی اهمیت بسزایی دارد. در این پژوهش شبیه سازی تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت نهاوند با استفاده از مدل ریاضی MODFLOW و با در نظر گرفتن پارامترهای موثر بر پدیده انجام شده است. ابتدا فرآیند واسنجی و صحت سنجی در یک دوره آماری 120 ماه انجام گرفت. سپس چهار سناریو (شرایط برداشت فعلی و 10، 30 و 50 درصد کاهش برداشت از چاه های کشاورزی) برای پیش بینی تغییرات سطح آب زیرزمینی در آینده بررسی گردید. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که مدل ریاضی استفاده شده جهت شبیه سازی آبخوان نهاوند دارای 21 درصد خطای نسبی NRMSE می باشد که موید مدل سازی مناسب پس از بررسی فرآیند پیش بینی است. همچنین مشخص گردید که سناریوی 0 و 10 درصد سبب کاهش تراز آب زیرزمینی در آینده خواهد شد. مقدار کاهش 30 درصدی بهره برداری منجر به ایجاد شرایط ثابت و کاهش بیش از آن تا مقدار 50 درصد قادر به جبران کسری مخزن در دوره ای بلند مدت است.
    کلید واژگان: MODFLOW, آبخوان, بیلان, چاه کشاورزی}
    Yousef Kakavand, Javad Mozaffari *
    Understanding the trends of groundwater level changes and its prediction can be important in water resources management. In this study, the simulation of groundwater level changes in Nahavand plain was performed using MODFLOW mathematical model and considering the parameters affecting the phenomenon. First, the calibration and validation process was performed over a statistical period of 120 months. Then, four scenarios (current harvest conditions and 10, 30 and 50% reduction in agricultural wells harvesting) were investigated to predict future groundwater level changes. The results indicate that the mathematical model used to simulate the Nahavand aquifer has 21% relative error of NRMSE, which confirms the proper modeling after considering the prediction process. It was also found that 0 and 10% scenarios would decrease groundwater level in the future. A 30% reduction in operating capacity leads to constant conditions and a reduction of more than 50% creates a positive balance in the long term.
    Keywords: MODFLOW, aquifer, budget, Agriculture well}
  • اسفندیار عباس نوین پور*، فاطمه کریمی، حسین رضایی
    امروزه تغییر اقلیم منتج از افزایش گازهای گلخانه ای و اثرات ناشی از آن در مناطق مختلف دنیا بویژه مناطق خشک و نیمه خشک مشهود است. از آنجایی که آب زیرزمینی مهمترین منبع تامین آب می باشد تحلیل تاثیر تغییر اقلیم بر آب های زیرزمینی و تخمین میزان تغذیه آن در دوره آتی ضروری می باشد. در این تحقیق به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب زیرزمینی دشت قروه در حوزه آبریز رودخانه تلوار پرداخته شده است. در این راستا از مدل ریزمقیاس LARS-WG جهت پیش بینی تغییرات بارش و دما در آینده استفاده و در ادامه برای مدلسازی سطح آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه از مدل MODFLOW برای 216 ماه واسنجی صورت گرفته و سپس با استفاده از داده های 163 ماه صحت سنجی شد. نهایتا بارش پیش بینی شده تحت عنوان پارامتر تغذیه به مدل MODFLOW وارد شده و اثرات تغییر اقلیم طی سه سناریو A1B، B1 و A2 در سطح ایستابی با شبیه سازی آبخوان توسط مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که با همین روند برداشت از آبخوان و اعمال بارش پیش بینی شده از مدل لارس تحت سناریوA1B در تغذیه منطقه سطح آب زیرزمینی سالانه در حدود 60 سانتیمتر افت می کند. همچنین با افزایش ده درصدی حجم برداشتی از چاه ها و اعمال بارش پیش بینی شده از سناریو A2 میزان افت سطح ایستابی بطور چشم گیری افزایش یافته و سالانه در حدود 117 سانتیمتر کاهش در سطح ایستابی دشت خواهیم داشت. با کاهش 10 درصدی حجم برداشت شده از چاه ها در سالهای آتی و اعمال بارش پیش بینی شده از سناریو B1، مقدار افت سطح ایستابی نسبت به سال های گذشته کاهش یافته و سالانه در حدود 33 سانتیمتر کاهش سطح ایستابی محاسبه گردیده است.
    کلید واژگان: تغییر اقلیم, شبیه سازی آبخوان, Lars-WG, MODFLOW}
    Esfandyar Abbasnouvinpour *, Fatemeh Karimi, Hosain Rezaie
    Today climate change is evident as a result of increasing greenhouse gases and its effects in different parts of the world, especially in arid and semi-arid regions. Since groundwater is the most important source to provide water, is essential future to analyzes of the impact of climate change on these resources and the estimate the measure of their nutritional in the future. In this research, the effects of climate change on the groundwater resources of Qorveh plain in the watershed of the Tolawar River have been investigated. For modeling the groundwater level of the study area, the MODFLOW model was used for 216 months of calibration and then validated using 163 months' data. Finally, the predicted precipitation was entered into the MODFLOW model as the feeding parameter and the effects of climate change in the three scenarios A1B, B1 and A2 at the static-water level with aquifer simulation were investigated. Also, with a 10% increase in harvest volume from wells and Expected rainfall prediction from scenario A2, the drop in static-water level has increased dramatically and every year we will have about 117 centimeters decrease in the static-water level. With a 10% reduction in the volume of wells in the coming years and projected rainfall from scenario B1, drop of static-water level has decreased from previous years and the measure of reduction in the static-water level was estimated to be about 33 centimeters annually.
    Keywords: Aquifer Simulation, Climate Change, MODFLOW, Lars-WG}
  • سجاد نجفی، احمد شرافتی*، حمید کاردان مقدم
    تغییر اقلیم امری اجتناب ناپذیر است و تاثیرات متفاوتی بر منابع آب هر منطقه دارد. به دلیل جمعیت زیاد و پتانسیل های بالای بهره برداری از نظر کشاورزی، شرب، صنعت و غیره بررسی اثرات تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی آبخوان ساحلی ساری-نکا از اهمیت بالایی برخوردار است. در این راستا، در ابتدا با استفاده از مدل MODFLOW، آب زیرزمینی منطقه برای دوره پایه (از مهر 1389 تا شهریور 1393) واسنجی شد که ضریب تبیین 98/0 در حالت غیرماندگار نشان از دقت بالای مدل سازی کمی آبخوان داشت. سپس به واسنجی مدل LARS-WG برای دوره پایه (2019-2000) پرداخته شد که مقدار ضریب تبیین برای پارامترهای بارش، دمای حداقل و دمای حداکثر به ترتیب برابر با 97/0 ، 99/0 و 99/0 بدست آمد که این مقادیر بیانگر دقت بالای مدل واسنجی شده می باشد. در ادامه به شبیه سازی پارامترهای اقلیمی مذکور با استفاده از مدل های گزارش پنجم تغییر اقلیم شامل HadGEM2-ES، MIROC5، MPI-ESM-MR، EC-EARTH و GFDL-CM3 تحت 2 سناریوی انتشار RCP4.5 و RCP8.5 برای دوره آینده (2040-2021) پرداخته شد. به طور کلی نتایج حاکی از افزایش مقدار بارندگی در اکثر ماه های سال و تغییرات اندک مقدار دما در دوره آتی بود. در نهایت به بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی منطقه تحت مدل ها و سناریوهای مختلف گزارش پنجم تغییر اقلیم برای دوره آینده (2040-2021) پرداخته شد. نتایج نشان داد که در 8 حالت از 10 حالت بررسی شده، تراز آب زیرزمینی در دوره آتی نسبت به دوره پایه افزایشی خواهد بود که از این امر می توان در جهت توسعه کشاورزی و صنعت در منطقه بهره برد.
    کلید واژگان: آبخوان ساحلی, آب زیرزمینی, تغییر اقلیم, مدل های CMIP5, مدل MODFLOW}
    Sajad Najafi, Ahmad Sharafati *, Hamid Kardan Moghaddam
    Climate change is inevitable and has different effects on water resources in each region. Due to the large population and high exploitation potentials in terms of agriculture, drinking, industry, etc., the study of the effects of climate change on the groundwater level of the Sari-Neka coastal aquifer is of great importance. In this regard, initially using the MODFLOW model, the quantitative model of groundwater in the region for the base period (from October 2010 to September 2014) was calibrated. The correlation coefficient of 0.98 in the unsteady state showed the high accuracy of quantitative modeling of the aquifer. Then, the LARS-WG model was calibrated for the base period (2000-2019). The correlation coefficient for precipitation, minimum temperature, and maximum temperature was 0.97, 0.99, and 0.99, respectively. Indicates the high accuracy of the calibrated model. To simulate the above climate parameters using CMIP5 models including HadGEM2-ES, MIROC5, MPI-ESM-MR, EC-EARTH, and GFDL-CM3 under two emission scenarios RCP4.5 and RCP8.5 for the next period (2040-2021) was paid. In general, the results showed an increase in rainfall in most months of the year and relative changes in temperature in the future. Finally, the impact of climate change on the groundwater level of the region under different models and scenarios of CMIP5 for the future (2021-2040) was investigated. The results showed that in 8 of 10 cases, the groundwater level in the future period will be higher than the base period, which can be used for the development of agriculture and industry in the region.
    Keywords: climate change, CMIP5, Coastal Aquifer, Groundwater, MODFLOW}
  • گل مهر صمدی*، سید فرهاد موسوی، حجت کرمی

    با استفاده از ابزارهای گوناگون از جمله مدل های ریاضی ، می توان با حداقل هزینه و زمان، تاثیر گزینه های مختلف مدیریتی را بر منابع آب یک منطقه و شرایط موجود ارزیابی و کاربردی ترین مورد را انتخاب کرد. در این پژوهش، با استفاده از داده های اقلیمی، هیدرولوژیک و هیدرومتری در حوضه آبریز ملایر، مدل هیدرولوژیک SWAT در بازه زمانی 1398-1388 اجرا و صحت سنجی مدل نهایی توسط  SWAT-CUP انجام شد. در راستای کاهش میزان عدم قطعیت در پارامترهای ورودی به مدل MODFLOW، با استفاده از مقدار تغذیه سطحی حاصل از اجرای مدل SWAT، مدل سازی کمی آبخوان ملایر در نرم افزار GMS توسط مدل MODFLOW با اطمینان بیشتری انجام شد. پس از شبیه سازی آبخوان ملایر در سال های 1397-1388 و صحت سنجی آن در سال آبی 1398-1397، مقادیر میانگین خطای مطلق (MAE) بین 0/35 تا 0/65 متر و جذر میانگین مربعات خطاها (RMSE) بین 0/62 تا 0/94 متر به دست آمد که با توجه به حدود سطوح آب محاسباتی و مشاهداتی برابر با 1650متر، قابل قبول به نظر می رسد. نتایج تغییرات سطح آب در چاه های مشاهده ای واقع در منطقه ملایر حاکی از آن است که تراز سطح آب زیرزمینی در محدوده آبخوان در دوره مطالعاتی 10 ساله به طور میانگین 9/7 متر کاهش داشته است.

    کلید واژگان: مدل سازی کمی, آبخوان ملایر, آب زیرزمینی, GMS, MODFLOW, SWAT}
    G.M. Samadi*, F. Mousavi, H. Karami

    The impact of different management options on the region and the existing conditions can be evaluated with minimal cost and time to select the most practical case using various tools including mathematical models. In this study, the SWAT hydrological model was performed from 2009 to 2019 using climatic, hydrological, and hydrometric data in the Malayer catchment, and the final model was validated by SWAT-CUP. To reduce the amount of uncertainty in the input parameters to the MODFLOW model, using the values of surface recharge from the implementation of the SWAT hydrological model, quantitative modeling of Malayer aquifer was performed more reliably in GMS software by using MODFLOW model. After modeling the study area in the 2009-2018 period and calibrating the model in the years from 2018 to 2019, the mean values of absolute error (MAE) were 0.35-0.65 m, and root means square error (RMSE) was 0.62-0.94 m, which seems acceptable considering computational and observational heads equal to 1650 m. Results of water level changes in observation wells located in the Malayer region indicate that the groundwater level in the aquifer has decreased by an average value of 9.7 m in the 10-year study period.

    Keywords: Quantitative modeling, Malayer aquifer, Groundwater, GMS, MODFLOW, SWAT}
  • هادی ابراهیمی*، طاهر رجائی، وحید نورانی
    در مدل سازی آب های زیرزمینی، برای وارد کردن پارامتر هدایت هیدرولیکی، معمولا آبخوان به پهنه هایی تقسیم بندی شده و برای هر پهنه یک مقدار برای این پارامتر در نظر گرفته می شود. این در حالی است که اندازه گیری های میدانی این پارامتر تنها در بعضی از نقاط انجام می شود و بنابراین تعمیم آن به نواحی دیگر با عدم قطعیت همراه است. هدف از این پژوهش بررسی عدم قطعیت پارامتر هدایت هیدرولیکی در مدل سازی آبخوان دشت قم است. به این منظور با استفاده از مدل آب زیرزمینی MODFLOW مدل این آبخوان تشکیل شده و در حالت ماندگار با مقدار RMSE برابر 95/2 متر برای ترازهای آب محاسباتی کالیبره شد. پس از آن، مدل با روش مونت کارلوی فضای تهی برای شناسایی پهنه هایی از هدایت هیدرولیکی که مدل را با میزان خطای مشابهی با مدل اصلی کالیبره می کنند، اجرا شد. نتایج نشان داد تعداد هشت پهنه مختلف دیگر از هدایت هیدرولیکی وجود دارند که در صورت استفاده از آن ها مدل همچنان با میزان خطای مشابهی کالیبره می شود. بیشترین انحراف معیار پارامتر هدایت هیدرولیکی برای این هشت پهنه حدود 28 متر در روز در نواحی مرکزی و شمالی آبخوان و کمترین انحراف معیار به میزان کمتر از 1 متر در روز در نواحی جنوبی و شرقی آبخوان اتفاق افتاد. این به معنای عدم قطعیت بالای پارامتر هدایت هیدرولیکی در نواحی مرکزی و شمالی و عدم قطعیت کمتر آن در نواحی جنوبی و شرقی است. با توجه به این که ارتباط معناداری بین میزان عدم قطعیت پارامتر هدایت هیدرولیکی و محل پیزومترها مشاهده نشد، شاید بتوان نتیجه گرفت که افزایش تعداد پیزومترها در مدل سازی صورت گرفته کمکی به کاهش عدم قطعیت پارامتر هدایت هیدرولیکی نمی کند و در نتیجه برای کاهش عدم قطعیت، به اندازه گیری های بیشتر این پارامتر در نقاط مختلف آبخوان نیاز است.
    کلید واژگان: مدل آب زیرزمینی, عدم قطعیت, روش مونت کارلوی فضای تهی, هدایت هیدرولیکی, MODFLOW}
    Hadi Ebrahimi *, Taher Rajaee, Vahid Nourani
    In groundwater modeling, to input the hydraulic conductivity parameter, the aquifer is usually divided into some zones and for each zone a value is considered for this parameter. However, the field measurements of this parameter are performed only in some places, and therefore its generalization to other areas is associated with uncertainty. The aim of this study was to investigate the uncertainty of the hydraulic conductivity parameter in modeling the aquifer of Qom plain. For this purpose, using the MODFLOW groundwater model, the model of this aquifer was constructed and calibrated in a steady state simulation with a value of RMSE = 2.95 m for computed groundwater levels. Then the model was run using Null Space Monte Carlo to identify areas of hydraulic conductivity that calibrate the model with the same error rate as the original model. The results showed that there are eight other different zones of hydraulic conductivity that if used, the model will still be calibrated with the same error rate. The highest standard deviation of the hydraulic conductivity parameter for these eight zones was about 28 meters per day in the central and northern areas of the aquifer and the lowest standard deviation was less than 1 meter per day that occurred in the southern and eastern areas of the aquifer. This means high uncertainty of the hydraulic conductivity parameter in the central and northern areas and less uncertainty in the southern and eastern areas. Given that no significant relationship was found between the amount of uncertainties of hydraulic conductivity and the location of piezometers, so it can be concluded that increasing the number of piezometers in the model does not help to reduce the uncertainties of the hydraulic conductivity parameter and therefore more measurements of this parameter in different parts of the aquifer is needed.
    Keywords: Groundwater model, Uncertainty, Null Space Monte Carlo method, Hydraulic conductivity, MODFLOW}
  • پدرام کریمیان، مجتبی شوریان*، حمید کاردان مقدم

    یکی از رویکردهای ارزیابی تعادل بخشی استفاده از شاخص های کمی و کیفی است که می تواند ابزار مناسبی باشد. در این مطالعه به منظور ارزیابی سناریوهای تعادل بخشی در آبخوان هشتگرد از دو شاخص آسیب پذیری ذاتی آبخوان و شاخص پایداری کمی آبخوان استفاده شد. پنج سناریو براساس طرح تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی در منطقه تعریف و با استفاده از مدل عددی MODFLOW شبیه سازی شد. با تلفیق سه شاخص اعتمادپذیری، آسیب پذیری و مطلوبیت شاخص پایداری سیستم آب زیرزمینی در سناریوهای مختلف تعادل بخشی محاسبه شد. نتایج شبیه سازی و اعمال سناریوهای مختلف نشان داد که با کاهش برداشت آب به میزان 15درصد بیش ترین میزان پایداری در سیستم آبخوان ایجادشده و میزان پایداری سیستم از مقدار 55 درصد تا 87 درصد افزایش دارد. میزان تغییرات شاخص پایداری آبخوان به صورت توزیعی در چاه های مشاهده ای نیز حاکی از این موضوع است که بخش میانی آبخوان بیش ترین وضعیت بهبود شاخص پایداری را دارد. این منطقه با تراکم بالای چاه های بهره برداری بیش ترین تاثیر را از کاهش برداشت از آبخوان می پذیرد. نتایج به دست آمده از شاخص پایداری آبخوان با توجه به پراکنش مکانی، امکان پذیری پیاده سازی سناریوهای مختلف را نشان می دهد. از طرفی نیز با توجه به اهمیت توسعه و استفاده از شاخص های آسیب پذیری، شاخص دراستیک در سطح منطقه تحلیل شد. نتایج نشان داد بخش بالادست آبخوان با توجه به ویژگی های هیدروژیولوژی دارای بیش ترین میزان آسیب پذیری بوده و در جهت جریان آب زیرزمینی میزان آسیب پذیری کاهش یافته است.

    کلید واژگان: آبخوان, آسیب پذیری, تعادل بخشی, شاخص پایداری آبخوان, مدل سازی توزیعی}
    Pedram Karimian, Mojtaba Shourian *, Hamid Kardan Moghaddam

    One of the approaches to equilibrium assessment is the use of quantitative and qualitative indicators that can be a good tool. In this study, in order to evaluate the equilibrium scenarios in Hashtgerd aquifer, two indicators of intrinsic vulnerability of the aquifer and quantitative stability index of the aquifer were used. Five scenarios were defined based on the groundwater resources balancing scheme in the region and simulated using the MODFLOW numerical model. Equilibrium was calculated by combining three indicators of reliability, vulnerability and desirability of groundwater system stability index in different scenarios. The simulation results and application of different scenarios showed that by reducing the water withdrawal by 15 percent, the highest level of stability is created in the aquifer system and the system stability rate increases from 55 percent to 87 percent. The extent of changes in the aquifer stability index as a distribution in the observation wells also indicates that the middle part of the aquifer has the highest status of improving the stability index. This region, with its high density of exploitation wells, is most affected by the reduction of aquifer withdrawals. The results obtained from the aquifer stability index, considering the spatial distribution, show the feasibility of implementing different scenarios. On the other hand, due to the importance of development and the use of vulnerability indicators, the drastic index was analyzed at the regional level. The results showed that the upstream part of the aquifer has the highest level of vulnerability due to hydrogeological characteristics and the level of vulnerability has decreased in the direction of groundwater flow.

    Keywords: Groundwater, Hashtgerd aquifer, MODFLOW, Vulnerability}
  • مهدی یزدیان، غلامرضا رخشنده رو*، محمدرضا نیکو، ناصر طالب بیدختی
    مقدمه

    افزایش تقاضای مصرف، رقابت بین ذینفعان مختلف، کاهش منابع آبی و قرارگرفتن در شرایط ورشکستگی آبی، مدیریت منابع آب را در سال های اخیر با چالش های زیادی مواجه کرده است.

    روش

    مطالعه حاضر چالش موجود بین ذینفعان بهره برداری از منابع مشترک آب، در شرایطی که دچار ورشکستگی آبی شده اند را بررسی می کند. برای حل این مشکل از کاربرد بازی جوجه استفاده شده است. بازی جوجه یک روش کاربردی از تیوری بازی ها در جهت رفع تضاد های بین دو بازیکن می باشد. هدف اصلی در این تحقیق رسیدن به الگوی مناسب رفتاری دو بازیکن با در نظر داشتن دوراندیشی مناسب می باشد. لذا در ابتدا از مدل MODFLOW برای شبیه سازی منبع آب زیرزمینی مشترک در منطقه مورد مطالعه استفاده شده است. سپس این مدل با استفاده از شبکه عصبی به یک مدل بهینه سازی دو هدفه با لحاظ کمینه کردن افت تراز آب زیرزمینی و افزایش سود متصل گردیده است. دوره مدیریتی این تحقیق چهار ساله بوده و کارآیی آن در یکی از زیرحوزه های استان گلستان واقع در شمال ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است.

    یافته ها و نتیجه گیری

     در این تحقیق سطوح کشت بهینه مختلف در حالت های متفاوت از بازی به دست آمده و بر مبنای نتایج حاصل از میزان برداشت آب زیرزمینی، میزان افت دقیق سفره و سود تعیین گردیده است. نتایج نشان می دهد که ذینفعان مختلف در بهره برداری از منبع مشترک آبی با استفاده از دوراندیشی می توانند از ضررهای راهبردی خود در آینده جلوگیری کنند.

    کلید واژگان: منبع آبی مشترک, برداشت بهینه, تئوری بازی ها, بازی جوجه, MODFLOW}
    Mehdi Yazdian, Gholamreza Rakhshandehroo *, MohammadReza Nikoo, Nasser Talebbeydokhti

    The increase in consumption demand, competition between different stakeholders, decrease of water resources and being placed under water bankruptcy condition have caused many challenges for water resources management in recent years. The current study assesses the existing challenges between stakeholders who intend to extract from shared water resources. Chicken game has been applied to solve the problem, which is a practical method of games theory in order to eliminate the oppositions between two players. The main goal is to achieve a suitable behavioral pattern for two players by considering appropriate foresight. In this research, MODFLOW model has been used to simulate shared groundwater resource in the studied region. Then, the model is connected to a two-objective optimization model by minimize the drop in the aquifer’s water table and profit increase by using a neural network. The management period of this research was four years and its practicality has been evaluated one of the sub-basins of Golestan province located in northern Iran. In the study, different optimized cultivation areas in various modes of the game have been developed and then, based on the obtained results from the extracted groundwater, the exact amount of groundwater drawdown and obtained profit have been determined. The results show that different stakeholders in exploiting the common water source by using foresight can prevent their strategic losses in the future.

    Keywords: Shared water resource, Optimal harvest, Game Theory, Chicken game, MODFLOW}
  • افسانه فرپور، علی شهیدی*، ابوالفضل اکبرپور
    سابقه و هدف

     ذخایر آب زیرزمینی در ایران یکی از اصلی ترین منابع تامین آب می باشد که در چند دهه اخیر بروز عواملی همچون توسعه، افزایش استحصال از آب زیرزمینی و خشکسالی موجب کاهش کمیت و کیفیت این منابع شده است. از این رو باید مدیریت صحیحی برای حفاظت و پایداری از این ذخایر ارزشمند صورت گیرد و تا حد ممکن از بروز پیامدهای منفی بیشتر جلوگیری شود. عدم مدیریت درست در بهره برداری از آبخوان بیرجند، شرایط لازم برای فرونشت، حادثه ای غیر قابل اصلاح، این دشت را فراهم می کند. از این رو با توجه به اهمیت این ذخایر ارزشمند باید راهبردهای مناسبی در جهت پایداری این منابع مورد بررسی قرار گیرد. با افزایش آگاهی در مورد کیفیت آب های زیرزمینی این منطقه و شبیه سازی انتقال آلودگی های احتمالی موجود در این آب ها می توان به جهت و سرعت انتقال آلودگی پی برده، مناطقی را که در سال های آینده با خطر آلودگی آب های زیرزمینی مواجه می شوند، تعیین کرد. شناسایی و تحلیل وضعیت آبخوان در جهت ارزیابی اثرات اجرای سناریوهای مدیریتی مورد بررسی قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    در ابتدا مدل سازی عددی آبخوان بیرجند اجرا شد. شبیه سازی عددی MODFLOW محدوده آبخوان بیرجند در دو حالت ماندگار و غیرماندگار در سال 1390 اجرا شد. سپس واسنجی هدایت هیدرولیکی در تاریخ مذکور انجام گردید و برای دو سال 1391 و 1392 صحت سنجی شد. سپس سناریو های لازم جهت اجرا پروژه، در نظر گرفتن نقاط مختلف به منظور تخلیه فاضلاب و تغذیه مصنوعی، تعریف شد. در آخر اثرات احیا، افزایش و کاهش 20 درصدی برداشت بر حرکت آلاینده با استفاده از MODPATH بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج حاصل از کالیبراسیون نشان می دهد که خطای میان تراز (RMSE) مشاهده شده و محاسبه شده 071/1 متر است که مطلوب می باشد. همچنین تراز محاسبه شده توسط مدل نشان دهنده حرکت آب های زیرزمینی در جهت شیب غالب منطقه یعنی از شرق و شمال شرقی به غرب و جنوب غربی است. همچنین نحوه حرکت ذرات منطبق بر گرادیان آب های زیرزمینی و در جهت کلی شرق به غرب است. طول حرکت ذره در زمان معین در قسمت شرقی آبخوان کمتر از قسمت غربی آن است.

    نتیجه گیری

     با توجه به سناریوهای اعمالی می توان نتیجه گرفت افزایش و کاهش 20 درصدی برداشت از آب زیرزمینی بیرجند تفاوت قابل توجهی در مدت 10000 روز در جهت و مسیر انتقال ذرات آلاینده ایجاد نمی کند اما طرح تغذیه مصنوعی تاثیر قابل ملاحظه ای در نحوه انتقال ذرات آلاینده می گذارد. لذا با توجه به مشکلات موجود در آب زیرزمینی بیرجند اجرای طرح تغذیه مصنوعی برای این شهر الزامی است

    کلید واژگان: انتقال آلودگی, جریان آب زیرزمینی, GMS, MODFLOW, MODPATH}
    Afsane Farpour, Ali Shahidi *, Abolfazl Akbarpour
    Background and objectives

    Groundwater reserves in Iran is one of the main sources of water supply that in recent decades, the emergence of factors such as development, increased groundwater extraction and drought has reduced the quantity and quality of these resources. Therefore, proper management should be done to protect and sustain these valuable reserves and to avoid further negative consequences as much as possible. Lack of proper management in the operation of Birjand aquifer, the necessary conditions for subsidence, an irreparable accident, provides this plain. Therefore, given the importance of these valuable reserves, appropriate strategies for the sustainability of these resources should be considered. By increasing awareness about the quality of groundwater in this area and simulating the transfer of potential contaminants in these waters, we can understand the direction and speed of contamination transfer, determine the areas that are at risk of groundwater pollution in the coming years. Identification and analysis of aquifer status were evaluated in order to evaluate the effects of management scenarios.

    Materials and methods

    At first, numerical modeling of Birjand aquifer was performed. MODFLOW numerical simulation of Birjand aquifer area was performed in two permanent and non-permanent modes in 2011. Then the hydraulic conductivity calibration was performed on the mentioned date and validated for two years 1391 and 1392. Then, the necessary scenarios for the project, considering different points for wastewater discharge and artificial feeding, were defined. Finally, the effects of reduction, increase and decrease of 20% harvest on pollutant movement were investigated using MODPATH.

    Results

    The calibration results show that the observed and calculated mid-level error (RMSE) is 1.071 meters, which is desirable. Also, the level calculated by the model indicates the movement of groundwater in the direction of the dominant slope of the region, ie from east and northeast to west and southwest. Also, the way particles move corresponds to the groundwater gradient and in the general direction from east to west. The length of motion of the particle at a given time in the eastern part of the aquifer is less than the western part.

    Conclusion

    According to the applied scenarios, it can be concluded that increasing and decreasing the withdrawal of Birjand groundwater by 20% does not make a significant difference in the direction and route of pollutant transfer during 10,000 days, but the artificial feeding scheme has a significant effect on the transfer Leaves pollutant particles. Therefore, due to the problems in the groundwater of Birjand, the implementation of artificial nutrition plan for this city is necessary.

    Keywords: Contamination transfer, Groundwater flow, GMS, MODFLOW, MODPATH}
  • شیما نصیری، حسین انصاری*، علی نقی ضیائی

    کاهش منابع آب سطحی و خشکسالی های پی در پی و درنتیجه استفاده بی رویه از منابع آب زیرزمینی به ویژه برای مصارف کشاورزی، باعث به بار آمدن خسارات جبران ناپذیری به منابع طبیعی کشور شده است. در این میان، آگاهی از وضعیت بیلان آبی دشت می تواند در مدیریت مناسب منابع آب منطقه کمک فراوانی کند. دشت سملقان در اقلیم نیمه خشک در استان خراسان شمالی واقع شده است. از آنجایی که منابع آب سطحی به منظور تامین آب قابل اعتماد نبوده، لذا منبع اصلی تامین آب مورد نیاز در منطقه چاه است. به دلیل وجود رودخانه ها در دشت، ضخامت کم آبرفت، نوسانات تراز آب زیرزمینی و عدم قطعیت زیاد در محاسبات ضرایب هیدرودینامیک آبخوان، ضرورت انجام مطالعات دقیق هیدروژیولوژیکی و تعیین نقش هر یک از پارامترهای موثر بر جریان آب زیرزمینی دارای اهمیت است. تحقیق حاضر به منظور شبیه سازی آبخوان سملقان و بررسی بیلان آبی برای سال های 1383تا 1393 با مدل MODFLOW  انجام شد. مقدار تغذیه آب زیرزمینی نیز از طریق مدل SWAT برآورد شد. واسنجی مدل با خطای 1/1 درصد و صحت سنجی با مقدار خطای 1/2 درصد نشان دهنده برآورد مناسب بین تراز آب شبیه سازی شده و برآورد شده است. بررسی هیدروگراف آب زیرزمینی در چاه های مشاهده ای نشان داد که تغییرات سطح آب در اکثر نقاط دارای نوسانات ماهیانه و فصلی زیادی است. بعد از ترسیم خطوط هم پتانسیل دشت، ورودی ها و خروجی ها شناسایی و با استفاده از تعیین تغییرات حجم ذخیره، بیلان دشت تعیین شد. نتایج نشان داد که بیلان دشت منفی بوده و کسری مخزن به میزان 9/14- میلیون مترمکعب برآورد شد. با توجه به نتایج به دست آمده، می توان از این مدل برای پیش بینی وضعیت آبخوان و مدیریت منابع آب در منطقه بهره برد.

    کلید واژگان: تراز آب زیرزمینی, تغذیه, بیلان آب, ارتباط آبخوان-رودخانه, SWAT, MODFLOW}
    Sh. Nasiri, H. Ansari*, A.N. Ziaei

    Reducing surface water resources and successive droughts and consequently excessive use of groundwater resources, especially for agricultural purposes, have caused irreparable damage to the natural resources of the country. In the meantime, knowing the status of the water balance of the plain can help to effective management of water resources in the region. Samalqan plain is located in a semi-arid climate in North Khorasan Province. Since the surface water resources for water supply are not very reliable, so, the main source of water supply in the region is well. Due to the existence of rivers in the plain, the low thickness of the alluvium, groundwater level fluctuations, and the high uncertainty in the calculation of hydrodynamic coefficients, the need for careful hydrogeological studies and determining the role of each parameter affecting groundwater is necessary. This study was conducted to simulate the Samalqan aquifer and analysis of water balance for the years 2003 to 2013 using the MODFLOW model. To identify the groundwater recharge rate, this component was estimated by the SWAT model. Calibration and validation of the model with an error of 1.1% and 1.2%, respectively, indicated that an appropriate estimation between the simulated and observed heads. Assessment of the groundwater hydrograph in the observation wells showed that the groundwater level in most places has many monthly and seasonal fluctuations. After drawing the potential lines of the plain, the inputs and outputs were identified, and using the reserve volume changes, the water balance was determined. The results showed that the water balance of the plain was negative and the reservoir deficit was estimated at 9.14 million cubic meters. Therefore, this model can be used to predict the future situation of aquifer and the management of water resources in the region.

    Keywords: Groundwater level, Recharge, Water balance, River-aquifer interaction, SWAT, MODFLOW}
  • پریسان طاهریان، حسین انصاری*، کامران داوری، علی اصغر بهشتی، علی نقی ضیایی
    در این مطالعه، به منظور ارزیابی تغییرات کیفیت آب زیرزمینی در دشت نیشابور تحت سناریوهای مختلف از کدهایMODFLOW و MT3DMS استفاده شد. در مرحله شناخت آبخوان و تهیه مدل مفهومی، مشخص شد افزایش شوری آبخوان به دلیل وجود آبرفت ریزدانه و کانی های تبخیری در حاشیه دشت و آب برگشت کشاورزی می باشد. مدل جریان آب زیرزمینی در شرایط ناماندگار برای دوره 10 ساله مهرماه 1380 تا شهریورماه 1390 واسنجی و برای یک دوره 4 ساله (مهرماه 1390 تا شهریورماه 1394) صحت سنجی شد. خطای مدل جریان در دوره واسنجی و صحت سنجی (برحسب RMSE) به ترتیب 1.92 و 1.65 متر بود. همچنین خطای مدل انتقال جرم برای دوره 14 ساله شبیه سازی در حدود 2 میلی گرم در لیتر بود. در مرحله بعد، اثر دو سناریوی ادامه روند کنونی و شرایط 40 درصد کاهش برداشت از آبخوان تا سال 1404 پیش بینی شد. تحت سناریوی یک و ادامه روند کنونی تا افق 1404، هیدروگراف معرف آبخوان برای کل دشت افت 79/0 متر در سال نشان داد و شوری آب زیرزمینی بطور پیوسته افزایش می یابد. تحت سناریوی دوم که هدف آن کاهش برداشت از آبخوان به منظور رسیدن به وضعیت تعادلی در بیلان آب زیرزمینی بود، برداشت از همه چاه های آبخوان به اندازه 40 درصد کاهش یافت. نتایج نشان داد با اینکه میانگین سطح آب در آبخوان افت نمی کند، اما شوری آب زیرزمینی همچنان افزایشی است البته با نرخی به اندازه 50 درصد کمتر از سناریوی اول. این موضوع نشان دهنده این واقعیت است که کاهش برداشت از آبخوان با نرخ یکسان برای همه چاه های بهره برداری ممکن است اهداف مدیریت منابع آب را برآورده نکند و برای مدیریت آبخوان نیاز به اطلاعات توزیعی می باشد.
    کلید واژگان: مدلسازی ریاضی انتقال جرم در آبخوان, شوری آب زیرزمینی, MODFLOW, MT3DMS دشت نیشابور}
    Parisan Taherian, Hossein Ansari *, Kamran Davari, Aliasghar Beheshti, Ali Naghi Ziai
    In this study, MODFLOW and MT3DMS codes were used to evaluate changes in groundwater quality in Neyshabour plain under different scenarios. During developing the conceptual model, it was found that the aquifer salinity increased due to the presence of fine alluvium and evaporite minerals in the margins of the plain and agricultural return flow. Groundwater models was calibrated under transient condition for 10 years from October 2001 to September 2011 and validated for a 4-year period (October 2011 to September 2015). Quantitative comparison of the head and Cl data in all the observation points indicated a reasonable match between the observed and the calculated values. The root mean squared error (RMSE) was 1.92 m and 1.65 m for the calibration and validation periods in the flow model, and the RMSE was 2 mg/l for the mass transport model in Neyshabour aquifer. The MODFLOW and MT3DMS models were used to simulate the effect of the two scenarios: (1) continue the current trend in groundwater withdrawals and (2) 40% reduction in groundwater withdrawals has been examined by the model. In the first scenario, the average groundwater level showed annual loss of 0.79 m and increasing in the groundwater salinity. Under the second scenario, which aimed to achieve equilibrium status in the groundwater balance, pumping rate for all wells were reduced by 40%. The results showed that although the average water level in the aquifer does not decrease, the groundwater salinity is still increasing, with a rate of 50% lower than in comparison to the first scenario. This reflects the fact that reduced groundwater withdrawals at the same rate for all wells may not meet water resource management goals and groundwater management requires distributed information about the aquifer
    Keywords: Mass Transport Modeling in Aquifer, Groundwater Salinity, MODFLOW, MT3DMS, Neyshabur Plain}
  • معصومه زارع*، حمیدرضا غفوری، حمیدرضا صفوی

    هدف از انجام این مطالعه، بررسی کارایی مدل شبکه عصبی (ANN) در مدل سازی کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی می باشد. بدین منظور، با استفاده از گزینه های MODFLOW وMT3DMS نرم افزار GMS v.10، از نظر کمی و کیفی، آب موجود در آبخوان دشت نجف آباد، واقع در حوضه آبریز گاوخونی در فلات مرکزی ایران، مدلسازی شد. بعد از واسنجی و صحت سنجی مدل در یک دوره مطالعه 11 ساله، محدوده تغییر ضریب هدایت هیدرولیکی بین 5/0 تا 16 (متر در روز)، آبدهی ویژه بین 023/0 تا 113/0 و ضریب پخشیدگی طولی بین 5/7 تا 2/18 (متر) بدست آمد. سپس، منطقه مورد مطالعه به دو ناحیه مجزا تقسیم و برای هر کدام یک مدل شبکه عصبی، طراحی شد. در ادامه، با استفاده از آمار 20 سال آبی و به کمک بهینه ساز الگوریتم ژنتیک، پارامتر های بهینه شبکه عصبی تعیین گردید. نهایتا، مقادیر مشاهده ای تراز متوسط سطح ایستابی و میانگین غلظت TDS با مقادیر محاسباتی توسط مدل عددی و شبکه عصبی، برای دو سال آبی متوالی 94-1393 و 95-1394، با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد که شبکه عصبی به خوبی قادر است رفتار کمی و کیفی سیستم آب زیرزمینی را شبیه سازی کند و می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای مدل عددی در اتصال به مدل های مدیریتی، استفاده شود.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, شبیه سازی, شبکه عصبی, MODFLOW, MT3DMS}
    Masume Zare *, Hamid Reza Ghafouri, Hamid Reza Safavi

    The aim of this study was to investigate the efficiency of the neural network model in quantitative and qualitative modeling of groundwater resources. For this purpose, the groundwater of the Najafabad aquifer located in Gavkhoni basin at the central plateau of Iran, was modeled using MODFLOW and MT3DMS modules of GMS v. 10 software. After calibrating and validating the model for a 11 years time period, the ranges of hydraulic conductivity, specific yield and longitudinal dispersivity coefficient were found to be 0.5-16 (m day-1), 0.023-0.113 and 7.5-18.2 (m), respectively. Then the study area divided into two sub-regions and the ANN model was designed for each of the sub-regions. Afterwards, the optimal parameters of the ANN models were determined using the 20-year dataset of water year and the genetic algorithm optimization model. Finally, calculated values relevant to the average level of groundwater and the mean concentration of TDS, which were acquired by the ANN model and the numerical model, were compared with the observed values from 2014 to 2016. Results showed that the neural network model is capable in simulating the quantitative and qualitative treatment of the groundwater system and can be used as a suitable alternative for the numerical model linking the management models.

    Keywords: Artificial neural network, genetic algorithm, MODFLOW, MT3DMS, Simulation}
  • امید کریمی*، اسماعیل اسدی، احمد فاخری فرد، یعقوب دین پژوه

    با توجه به اینکه اکثر نیازهای آبی در کشور ایران از طریق آبخوان‌ها صورت می‌گیرد لذا در این میان اطلاع از وضعیت آبخوان‌ها می‌تواند در مدیریت مناسب منابع آب منطقه کمک کند. در این تحقیق با بکارگیری مدل شبیه‌سازی WEAP و MODFLOW، مصارف دشت مرند مورد ارزیابی قرارگرفت. واسنجی دو مدل براساس یک دوره 10 ساله از سال 1389-1380 و اعتبارسنجی آن برای یک دوره 3 ساله از سال 1392-1390 انجام گرفت. سپس سناریوهای مختلف مدیریتی از جمله تامین آب شرب مرند با اعمال محدودیت در بهره‌برداری از چاه‌های شرب، افزایش راندمان آبیاری در بخش کشاورزی، اجرای سیستم فاضلاب، و ترکیب سناریوهای فوق، جهت کاهش تقاضای آب و بهبود وضعیت آبخوان در نظر گرفته شد. براساس این سناریوها پیش‌بینی‌ها برای یک دوره 23 ساله انجام و اثرات آن بر روی منابع آب دشت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بکارگیری همزمان و ترکیبی راهبردهای مختلف مدیریت مصرف آب، بهتر از حالت استفاده منفرد از هر کدام از آنها، باعث بهبود و احیای آبخوان می شود و برداشت آب از منابع مختلف را کاهش می‌دهد. شاخص اعتماد‌پذیری تامین آب در سناریوی مرکب، برای بخش‌های مختلف شرب شهری، روستایی، کشاورزی و صنعت به ترتیب 100، 100، 64/7، 74/6 درصد برآورد گردید. همچنین با اعمال این سناریو میزان تراز آب زیرمینی در دشت مرند 16 متر کاهش افت خواهیم داشت و وضعیت آبخوان نیز با تغذیه سالانه 0/29 میلیون مترمکعب بهبود و می‌تواند از تعادل نسبی بین برداشت و تغذیه آبخوان برخوردار باشد.

    کلید واژگان: آب های سطحی, آب های زیرزمینی, آبخوان, مدیریت تلفیقی, MODFLOW, WEAP}
    omid karimi*, esmaeil asadi, fakheri fard ahmad, yaghob dinpazhoh

    The most important causes of water shortage in today's world are population growth, reduced rainfall, land use change and urban development. Water is essential for many aspects of economic and social development, agricultural, urban and industrial uses and is an important component for the environment. In other words, water is considered as one of the most valuable natural resources and the most important issue and challenge in this century. Increased water demand due to population growth, development of agricultural and horticultural lands and in general the quantitative and qualitative limitations of harvestable water resources as one of the most important challenges in water resources management and planning, led to the combined use of surface water resources and Groundwater seems to be essential as the two main sources of water supply. Integrated management of surface and groundwater resources is the combined exploitation of two sources in which surface and groundwater resources are used together. The main goal of integrated management is to achieve sustainable development. Therefore, the principles of integrated management are based on the combination of supply management with demand management, which also considers environmental, social and economic aspects. Considering that most of the water needs in our country are met through aquifers, so knowing the status of aquifers can help in proper management of water resources in the region. One of the solutions to deal with the issue of over-extraction from groundwater resources is the use of integrated surface and groundwater management. Due to the decrease in precipitation, especially in recent decades, the reduction of surface and groundwater resources and the uncontrolled abstraction of aquifers and the increase in demand have resulted frome this. In such situations, the need for accurate management of water resources is strongly felt, and the tools of this management and careful planning are the extraction of relationships between factors such as rainfall, groundwater level, consumption, and so on. Marand plain is one of the forbidden plains of East Azerbaijan province, which lacks permanent surface water resources. Therefore, excessive exploitation of groundwater resources has caused a sharp drop in water levels in the region. Therefore, the study of surface and groundwater in this area in order to achieve a proper management approach seemed necessary. In this research, the consumptions of Marand plain were evaluated by using the simulation model of WEAP and GMS. The calibration and validation of these two models respectively were done based on a ten-year-period of 2002-2011 and a of 3-year period of 2012-2014. Then, different managerial scenarios were considered providing the drinking water in Marand. The scenarios were defined through limitations in using wells, increase the efficiency of irrigation in agriculture section, construct a sewage system, and two combinations of the above mentioned scenarios, in order to reduce the water demand and improve the condition of aquifers. Predictions were made for a 23-year-period according to these scenarios and its effects on the studied water sources. Results indicated that simultaneously utilizing different methods of water management is better than using a single method, which leads to the improvement and revival of aquifers and reduction of water extraction from different sources. The reliability index of providing water in the compound method, for different sections of urban drinking water, rural, agriculture, and industry was calculated at 100, 100, 64.7 and 74.6, respectively. By the compound scenario, the water level would have 16 meter reduction, while the aquifer could be improved with the yearly recharge of 0.29 million square meters and have a relative balance between withdrawals and recharges of the aquifer.

    Keywords: Surface water, Groundwater, Aquifer, Integrated management, MODFLOW, WEAP}
  • اشرف مکوندی، حسین محمدی*، پرویز کردوانی، سامان جوادی، منوچهر فرج زاده اصل

    امروزه استفاده بی رویه از منابع آب سطحی و زیرزمینی این منابع را در معرض خطر قرار داده و از این رو وجود یک برنامه جامع مدیریتی در جهت بهبود بازخوردها و حفظ تعادل و پایداری منابع آب ضروری است. در این مطالعه برای بررسی پایداری منابع آب در این منطقه از سه شاخص نسبت آب مصرفی به آب تجدیدپذیر (C/RW)، آب در دسترس (WAI) و تنش آبی (WSI) استفاده شده است. نتایج سه شاخص نشان دهنده عدم تعادل در عرضه و تقاضا بوده و در نهایت گویای تنش آبی شدید در محدوده مذکور می باشد. بر این اساس مقدار شاخص نسبت آب مصرفی به آب تجدیدپذیر (C/RW) 8/0،  آب در دسترس (WAI) 3/.- و شاخص تنش آبی (WSI) محدوده نجف آباد 27/1 برآورد گردید. در گام بعدی با استفاده از تعیین تغییرات حجم ذخیره، صحت محاسبات بیلان دشت بررسی و با تهیه اطلاعات اولیه، مدل عددی مادفلو در نرم افزار  GMS با هدف صحت سنجی نتایج شاخص های پایداری اجرا شد. مدل تهیه شده در حالت ماندگار و در دوره زمانی 93-1389 برای حالت غیر ماندگار واسنجی و صحت سنجی گردید. نتایج مدل سازی نیز نشان داد که بیلان دراز مدت دشت منفی و کسری مخزن به میزان 178- میلیون متر مکعب در طی سال های93-1389 است، که نشان دهنده هم سو بودن نتایج مدل سازی و شاخص های پایداری می باشد. هم چنین این نتایج نشان می دهد، توسعه فعلی در محدوده نجف آباد باعث بروز عدم تعادل منابع آب در این محدوده شده که به تبع آن ناپایداری آبخوان در شرایط آتی را به دنبال خواهد داشت.

    کلید واژگان: مدل سازی آب زیرزمینی, تنش آبی, بیلان منابع و مصارف, MODFLOW, تعادل بخشی آبخوان}
    ASHRAF MAKVANDI, Hoosin Mohamadi *, Parvez Kardavani, Saman Jvadi, Manocheher Farajzadeh As

    Over the past years, population growth, the development of industry and agriculture have led to an increase in surface water and groundwater resources. Excessive withdrawal and severe drop in water levels as well as land degradation in some parts of the country have been to the extent that the resources are at risk, the situation is critical and this has made sustainable use efforts a must. For this reason, a comprehensive management plan is needed to improve feedback and to make accurate management decisions to maintain the balance and sustainability of water resources.Adopting sound management decisions requires proper, accurate, and scientific knowledge of the conditions of the water resources of the region. In discussing the management of groundwater resources and maintaining the balance and stability of aquifers, understanding the performance of the table in normal conditions, as well as simulating the effects of drainage or nutrition is necessary. Over the past years, many indicators have been developed for a quantitative assessment of water resource vulnerability. Therefore, selecting a criterion to demonstrate the correctness of the water situation can bring policy decisions closer to scientific decisions (Kang and Lee, 2011). The WSI index was successfully used to assess the sustainability of water resources in the Geum Basin in South Korea(Rachmad et al 2014). In the assessment of the sustainability of the area in the Batang Merao region of Indonesia in 2006-2011, four indexes of hydrology, environment, life and politics were measured. The purpose of this study was to provide an integrated watershed management framework and to help sustain the area.This study was conducted to investigate the stability of groundwater and surface water of Najaf Abad area.In order to control the crisis and sustainable management of the aquifer in the studied area, review Najaf Abad aquifer management and control solutions and prevent further crises resulting from unwanted harvesting, an analysis of water resources sustainability indexes has been done. Also, to investigate the sustainability of water resources in this area, three indicators of water consumption to renewable water (C / RW), available water (WAI) and water stress (WSI) have been used.The results of indicators showed the inconstancy of water resources in the region. In the next step, aquifer modeling was done using the MODFLOW code in Gms software.The purpose of this model was to validate the findings of sustainability indicators. The results of modelling and survey sustainability were matched by indexes.

    Keywords: Groundwater modeling, Water Stress, inventory of resources, demands, MODFLOW, aquifer balance}
  • سید یحیی میرزایی ارجنکی*، رقیه امیری، منوچهر چیت سازان، آرش ندری

    مدل سازی آب زیرزمینی به عنوان راه کاری برای کنترل و مدیریت منابع آب زیرزمینی می باشد. در مدل های ریاضی، بارش یکی از پارامترهای اساسی در محاسبات بیلان آب زیرزمینی محسوب می گردد. یکی از نقاط ضعف مدل های ریاضی استفاده ی این مدل ها از مقادیر بارش دوره ی واسنجی برای پیش بینی آینده می باشد. . در این راستا استفاده ی تلفیقی از مدل های ریاضی و استوکستیک می تواند اقدامی موثر در جهت کاهش خطای پیش بینی مدل های ریاضی باشد. در این مطالعه مدل ریاضی آبخوان میداوود-دالون با استفاده از کد MODFLOW در محیط نرم افزار GMS کالیبره و صحت سنجی شد. هم چنین برای مدل سازی بارش منطقه از روش باکس_جنکینز روی داده های بارش 34 ساله ایستگاه باران سنجی میداوود استفاده گردید. براساس نتایج به دست آمده مدل SARIMA (1,0,0) (0,1,1)12 به عنوان بهترین مدل برای پیش بینی بارش انتخاب شد. به منظوربررسی نتایج، مدل ریاضی صحت سنجی شده منطقه برای 12 ماه با دو سناریوی بارش شامل روش کلاسیک و روش تلفیقی اجرا گردید. نتایج نشان داد تلفیق مدل های ریاضی و استوکستیک باعث بهبود نتایج مدل های ریاضی و کاهش خطای RMSE به میزان 83/0 گردید.

    کلید واژگان: مدل ریاضی و استوکستیک, مادفلو, سری زمانی, پیش بینی, مدل اس آریما, آبخوان میداوود-دالون}
    Seyed Yahya Mirzaee *, Roghayeh Amiri, Manuchehr Chitsazan, Arash Nadri

    Groundwater is one of the most important water supplies for domestic, industrial and agricultural use and it is the only reliable source of water in some areas. These resources have been exploited in many countries in the world. The various consequences of improper management and exploitation of groundwater have caused global concern, especially in developing countries. Due to the non-uniform distribution of precipitation and surface water resources and some advantages of groundwater‏ such as low pollution, constant temperature etc., groundwater is at the center of attention as compared to surface water. Therefore, excessive exploitation of these resources will result in irreversible damage, such as declining groundwater level, discharge of wells and quants‏. To reduce the damage caused by the loss of aquifers, optimal management of these water resources is required. In order to achieve this goal, the latest scientific and engineering techniques should be used by water specialists. In this regard, the use of groundwater models and simulation techniques is one way to monitor, control and apply different management scenarios on groundwater resources. In groundwater models, it is possible to determine the response of aquifers in various stresses by defining different management scenarios. Therefore, the models can be used as a useful tool for identifying the hydrogeological system, choosing optimal management options and predicting the impact of climate parameters in the water management systems (Wang and Anderson, 1998; Chitsazan and Tavasuli, 1998). Precipitation, as one of the most important parameters in groundwater numerical models, plays a crucial role in water balance calculation. One of the weak points of mathematical models is the use of precipitation values in the calibration period to predict of the future. To solve the problem, time series models are considered as a solution. Among the specific characteristics of stochastic models is their ability to simulate climatic conditions. The most important time series model is the Autoregressive and Moving Average (ARIMA). The combined use of numerical and stochastic models can be effective to reduce forecast errors of numerical models.

    Keywords: Mathematical, stochastic models, MODFLOW, Time series, ARIMA model, GMS, Maydavood-Dallan aquifer}
  • فروزان محمدمیرزایی، مهدی ذاکری نیا*، ابوطالب هزارجریبی

    افزایش جمعیت، توسعه کشاورزی و کاهش منابع آب سطحی، باعث برداشت بی رویه از آب زیرزمینی شده است. از طرفی عدم توجه به تعادل میان برداشت و تغذیه آبخوان ها، افت سطح آب در آبخوان را به دنبال داشته است. برای آگاهی از رفتار سیستم آب زیرزمینی و وضعیت منابع و مصارف در حوضه و وضعیت تبادل آب در این دو بخش، می توان از اتصال مدل های معتبر آب سطحی و زیرزمینی استفاده کرد. هدف از این مطالعه شبیه سازی جریان آبخوان آزاد گرگان رود با استفاده از مدل آب زیرزمینی برای درک رفتار سیستم آب زیرزمینی در شرایط هیدرولوژی مختلف و ارایه راهکار مدیریتی برای بهبود وضعیت تامین و تقاضا است. ابتدا وضعیت آبخوان مورد مطالعه با استفاده از اطلاعات مورد نیاز موجود در منطقه به کمک مدل آب زیرزمینی MODFLOW شبیه سازی شد و سپس به منظور مدیریت تخصیص آب در منطقه مورد مطالعه، اطلاعات حاصل از مدل آب زیرزمینی با استفاده از نرم افزار LINK KITCHEN به مدل شبیه ساز و تخصیص منابع آب (WEAP) انتقال یافت. سناریوهای مختلف مدیریتی از جمله افزایش راندمان آبیاری، استفاده از پساب تصفیه خانه، کاهش دبی رودخانه در اثر تغییر اقلیم و ترکیبی از سناریوهای فوق برای برآورد میزان کاهش تقاضای آب درنظر گرفته شد. بر اساس این سناریوها، پیش بینی ها برای یک دوره 20 ساله انجام و اثرات آن روی منابع آب حوضه، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج واسنجی مدل MODFLOW نشان داد که انطباق قابل قبولی بین سطح ایستابی مشاهده ای و شبیه سازی شده وجود دارد، به طوری که میزان RMSE برای جریان های ماندگار و غیرماندگار به ترتیب 0/972 و 0/97 به دست آمد. نتایج نشان داد که به کارگیری همزمان راهبردهای مختلف مدیریت مصرف آب، بهتر از سناریوی استفاده منفرد از هر کدام از آنها، برداشت آب از منابع مختلف را کاهش می دهد.

    کلید واژگان: گرگان رود, بهره برداری تلفیقی, مدل WEAP, MODFLOW}
    F. Mohammadmirzaei, M. Zakerinia*, A. Hezarjaribi

    Increase in population, agricultural development, and the reduction of surface water resources have resulted in an untapped harvest of ground water. On the other hand, the lack of attention to the balance between the exploitation and recharge of aquifers has led to a drop in water level in the aquifer. To understand the behavior of the ground water system and the status of resources and uses in the basin, as well as the situation of water exchange in these two parts, it is possible to connect reliable groundwater and surface water models The purpose of this study was to simulate Gorganroud aquifer flow by using using the groundwater model to understand the behavior of the aquifer system in different hydrological conditions and to provide a management solution to improve the  supply and demand conditions. First, the status of the aquifer under study was simulated by using the information available in the area by Modflow; then the groundwater model results were transferred to the Water Evaluation and Planning model (WEAP) by the LINK KITCHEN Software. Then different management scenarios including increased irrigation efficiency in agriculture,  the use of refinery effluents and  the reduction of river flow due to climate changes were considered as two combinations of the above scenarios to alleviate water demand under this scenario; so, projections for a period of 20 years water resources of the basin were studied. The results of modflow calibration showed that there was a good agreement between observation and simulated water table, such that the RMSE for Steady and Transient condition was 0/972 and 0/97, respectively. The results also showed that simultaneously applying multiple water management strategies seems to be better than any of its individual states, thereby reducing water withdrawal on various resources.

    Keywords: Gorganroud, Conjunctive use, WEAP, MODFLOW}
  • مجتبی پورسعید، رضا مستوری*، سعید شعبانلو، محسن نجارچی

    در این مطالعه، مقادیر شوری، هدایت الکتریکی، تراز آب زیرزمینی و کل جامدات محلول در محدوده مطالعاتی اراک توسط چهار مدل نوین هوش مصنوعی ماشین آموزش نیرومند، ویولت- ماشین آموزش نیرومند، ماشین آموزش نیرومند ترتیبی آنلاین و ویولت- ماشین آموزش نیرومند ترتیبی آنلاین و همچنین نرم افزار مادفلو (مدل MT3D) شبیه سازی شدند. لازم به ذکر است که برای توسعه مدل های ترکیبی از تبدیل ویولت استفاده شد. در ابتدا، با استفاده از تابع خودهمبستگی و تابع خودهمبستگی جزیی، تاخیرهای موثر برای برآورد پارامترهای کیفی و کمی آب زیرزمینی شناسایی شدند. سپس با استفاده از این تاخیرها، چهار مدل مختلف برای هر یک از روش های هوش مصنوعی توسعه داده شدند. در ادامه، با انجام تحلیل حساسیت، مدل های برتر برای شبیه سازی پارامترهای کیفی و کمی آب زیرزمینی شناسایی شدند. همچنین موثرترین تاخیرها برای تخمین این پارامترها معرفی گردیدند. علاوه بر این، نتایج مدل مادفلو با مدل های هوش مصنوعی مقایسه شد که مدل های هوش مصنوعی دارای دقت بالاتری بودند. به عنوان مثال، مقادیر شاخص پراکندگی و ضریب نش برای کل جامدات محلول توسط مدل هوش مصنوعی برتر به ترتیب برابر با 3-E34/5 و 991/0 محاسبه شدند. همچنین، مقادیر RMSE و MAE برای تخمین تراز آب زیرزمینی توسط مدل برتر به ترتیب مساوی با 078/0 و 061/0 بدست آمدند. در انتها تحلیل عدم قطعیت برای مدل های برتر اجرا شد.

    کلید واژگان: شوری, هدایت الکتریکی, تراز آب زیر زمینی, مادفلو, ماشین آموزش نیرومند}
    Mojtaba Poursaeid, Reza Mastouri *, Saeid Shabanlou, Mohsen Najarchi

    In this paper, salinity, total dissolved solids (TDS), groundwater level (GWL) and electrical conductivity (EC) of the Arak Plain, located in Markazi Province, Iran, were simulated using four novel artificial intelligence models including extreme learning machine (ELM), wavelet extreme learning machine (WELM), online sequential extreme learning machine (OSELM) and wavelet online sequential extreme learning machine (OSELM) as well as the MODFLOW software (MT3D model). In order to develop the hybrid artificial intelligence models, the wavelet transform was employed. First, the effective lags in estimating the quality and quantity parameters of the groundwater were identified using the autocorrelation function (ACF) and the partial autocorrelation function (PACF) analysis. After that, four different models were developed using the effective lags for each of the artificial intelligence methods. Then, the superior models in simulating the groundwater quality and quantity parameters were detected by conducting a sensitivity analysis. Subsequently, the most effective lags in estimating these parameters were introduced. In addition, the results of The MODFLOW model were compared with the artificial intelligence models, and it was concluded that the latter were more accurate. For instance, the scatter index and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient values for TDS simulation by the superior model were 5.34E-03 and 0.991, respectively. Additionally, RMSE and MAE for estimating groundwater level using the superior model were obtained 0.078 and 0.061, respectively. Finally, uncertainty analysis for the superior models was carried out.

    Keywords: salinity, Electrical conductivity, Groundwater level, MODFLOW, Extreme learning machine}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال