فهرست مطالب

آبخوان و قنات - سال چهارم شماره 2 (پیاپی 7، پاییز و زمستان 1402)

مجله آبخوان و قنات
سال چهارم شماره 2 (پیاپی 7، پاییز و زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • راضیه شمشیرگران، ریحانه ملکوتی*، ابوالفضل اکبرپور صفحات 1-34

    امروزه آلودگی آب های زیرزمینی به یک مشکل جدی زیست محیطی تبدیل گردیده است. ازطرفی تغییرات اقلیم، کیفیت آبخوان ها را تحت تاثیر قرار می دهد. نتایج نشان دادند که کیفیت منابع آب زیرزمینی در طول زمان دچار تغییر شده و کاتیون های مانند آرسنیک و کروم و آنیون هایی چون جیوه، فلوراید و نیترات و غیره در منابع آب نفوذ پیداکردند. تحقیقات نشان می دهد روش های مختلفی برای از بین بردن آلودگی های موجود در آب زیرزمینی ازجمله تکنیک های سنتی و ارزان قیمت، روش رسوب شیمیایی، تبادل یونی، جذب، فیلتراسیون غشایی و غیره وجود دارد که در این میان کاربرد های گسترده ی نانوتکنولوژی درکاهش آلاینده ها در منابع آب شناخته شده است. از این رو در مطالعه ی حاضر، با بررسی تحلیلی و توصیفی، برخی از آلاینده های رایج موجود در آبخوان های آلوده و روش های مختلف در کاهش آلاینده ها از آب بیان شد. همچنین ازآن جایی که نانوتکنولوژی، دسترسی طولانی مدت به آب آشامیدنی سالم را تضمین می کند، بعضی از روش های سنتز نانوذرات و کاربردهای گسترده آن ها در کاهش آلودگی آبخوان بررسی شدند. نتایج این مطالعات نشان داد، نانومواد قابلیت افزایش سرعت واکنش شیمیایی، سازگاری با محیط زیست و گزینش پذیری در کاهش آلاینده ها از آب را دارند.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، آلودگی، تصفیه، نانوفناوری، تغییر اقلیم
  • امیررضا نعمتی منصور، حمید کاردان مقدم*، سامان جوادی صفحات 35-48

    یکی از روش های پایش آب زیرزمینی، محاسبه بیلان می باشد که اطلاعاتی مهم درباره وضعیت و تغییرات آبخوان ها ارائه می دهد. با وجود این، برآورد مولفه های بیلان آب زیرزمینی با چالش هایی همراه است که به کاهش دقت نتایج می انجامد. هدف این مطالعه، ارتقای دقت محاسبه تبخیر و تعرق در بیلان آب زیرزمینی با به کارگیری سنجش از دور است که به بهبود تخمین آب برگشتی و نفوذ ناشی از بارش منجر می شود. در نتیجه بیلان آب زیرزمینی با دقت بیشتری محاسبه می گردد. برای این منظور، داده های چاه های مشاهداتی، بارش، برداشت ها، رودخانه ها و آبخوان ها در محدوده مطالعاتی قمشه بین سال های 1381 و 1395 جهت ارزیابی بیلان آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفت و از یک مدل مفهومی بیلان و محصولات سنجنده WaPOR برای تخمین تبخیر و تعرق استفاده شد. درنهایت بیلان مشاهداتی با بیلان محاسبه شده مقایسه شد. نتایج نشان داد که در دوره مورد نظر، 54/40 میلیون مترمکعب آب از طریق بارش، آبیاری و جریان سطحی به سفره زیرزمینی نفوذ کرده است. در مقابل، 262 میلیون مترمکعب آب از آبخوان برداشت شده که 53/105 میلیون مترمکعب آن به سفره بازگشته است. همچنین 21/10 میلیون مترمکعب آب به صورت جریان جانبی وارد و 73/0 میلیون مترمکعب آب از آبخوان خارج شده است. بیلان آب زیرزمینی با استفاده از دو روش محاسباتی و مشاهداتی به ترتیب 02/120 و 09/119 میلیون مترمکعب برآورد شد. مقایسه این دو بیلان نشان می دهد که استفاده از محصولات سنجنده WaPOR در برآورد مولفه های بیلان آب، عدم قطعیت را کاهش و دقت محاسبات را در محدوده مطالعاتی قمشه افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: سنجنده Wapor، تبخیر و تعرق، نفوذ از بارش، آب برگشتی، بیلان آب
  • مبین افتخاری*، علی حاجی الیاسی، سید احمد اسلامی نژاد صفحات 49-66
    پیش بینی پتانسیل آب های زیرزمینی جهت توسعه و برنامه ریزی سیستماتیک منابع آب بسیار حیاتی است. هدف اصلی این تحقیق، توسعه مدل های یادگیری ماشینی از جمله جنگل تصادفی (RF)، درخت تصمیم (DT) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) برای پیش بینی مناطق پتانسیلی آب زیرزمینی در دشت بیرجند است. بنابراین، برای اجرای این مطالعه، داده های ژئوهیدرولوژیکی مربوط به 37 چاه آب زیرزمینی (شامل تعداد و موقعیت چاه ها و سطح آب زیرزمینی) و 17 معیار هیدرولوژی، توپوگرافی، زمین شناسی و محیطی مورد استفاده قرار گرفت. روش انتخاب ویژگی از طریق کمترین مربعات ماشین بردار پشتیبان جهت تعیین معیارهای موثر برای بهبود عملکرد الگوریتم های یادگیری ماشین به کار گرفته شد. در نهایت، نقشه های پیش بینی پتانسیل آب زیرزمینی با استفاده از مدل های DT، RF و SVM تهیه شدند و عملکرد این مدل ها با استفاده از سطح زیر منحنی (AUC) و سایر شاخص های آماری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل DT (AUC=0.89) توانایی پیش بینی بسیار بالایی برای پتانسیل آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه دارد و معیار ارتفاع به عنوان مهم ترین عامل در پیش بینی پتانسیل آب زیرزمینی در این منطقه شناخته شد. نتایج این مطالعه می تواند به عنوان راهنمایی برای تصمیم گیری و برنامه ریزی مناسب در استفاده بهینه از منابع آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: دشت بیرجند، نقشه های پیش بینی، جنگل تصادفی، درخت تصمیم، ماشین بردار پشتیبان
  • سید مصطفی طباطبائی* صفحات 67-82

    در این مقاله به بررسی روش های تجربی موفق حفاظت و احیای قنات با سه مثال موردی در استان یزد که هر کدام به نوبه خود در کم آب ترین مناطق این استان در محدوده های فاقد آبخوان تامین کننده آب شرب مردم روستاهای خمسیان شهرستان اشکذر، خرانق اردکان و دهشیر تفت می باشند مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا اقدام حفاظت فیزیکی و افزایش آبدهی به عنوان مهمترین روش های حفاظت و احیای قنات معرفی شد. اقدام حفاظتی در سه بخش مقاوم سازی در مقابل عوامل بیرونی محیطی شامل مجموعه عملیات محافظت از میله چاه و کوره قنات، هسازی جهت جلوگیری از اختلال در کارکرد داخلی قنات که شامل عملیات ریزش برداری، لایروبی، شعه شکنی، دوپوشه کردن کوره قنات با کول در ناحیه ریزش کرده سقف و احداث بند انحراف سیلاب تعریف شد. برای افزایش آبدهی به روش سطحی عملیات بند خاکی تغذیه مصنوعی و برای روش زیرزمینی احداث سد زیرزمینی به عنوان روش های کارآمد و موثر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با اجرای این اقدامات قنات تخریب شده خمسیان با آبدهی 5/0 لیتر بر ثانیه وارد مدار بهره برداری شد و ضمن محافظت از سیلاب های احتمالی آینده تضمین پایداری تامین آب شرب مردم این روستا فراهم آمد. همچنین مقدار 5/2 لیتر برثانیه به ظرفیت آبدهی قنات مزرعه نو دهشیر اضافه شد و قنات دیهوک خرانق ضمن حفاظت از خطر سیلاب، آبدهی پایدار آن در سال آبی کم بارش به 5/0 لیتر بر ثانیه افزایش یافت که انتظار میرود با وقوع بارندگی ظرفیت آبدهی این قنات تحت تاثیر بند خاکی تغذیه و سد زیرزمینی افزایش یابد.

    کلیدواژگان: بهسازی داخل قنات، سد زیرزمینی، سد انحرافی، قنات کوهستانی، مقاوم سازی بیرونی قنات
  • معصومه فخری* صفحات 83-102
    بخش آب و کشاورزی به شدت تحت تاثیر تغییرات اقلیمی قرارگرفته است. در این راستا، تلاش های بین المللی متعددی با مشارکت کشورهای مختلف صورت پذیرفته است. این تلاش ها با تعیین مسئولیت های مشترک بین المللی، کشورها را به اتخاذ تدابیر مختلف در جهت اجرای تعهداتشان تشویق کرده است. در این پژوهش، با بهره گیری از روش تحقیق مبتنی بر روش تحقیق کیفی قوانین بخش های آب و کشاورزی 14 کشور منتخب استخراج و تجزیه و تحلیل گردید نتایج نشان می دهدکه کشورهای توسعه یافته نسبت به کشورهای درحال توسعه زودتر اقدام به تدوین قوانین کرده اند و از نظر کمی نیز تعداد بیشتری از قوانین در این کشورها تصویب شده است. در فاصله سال های 2009 تا 2014 اوج این قانون گذاری بوده و از سال 2016 با توجه به اینکه اکثر کشورها حداقل چارچوب های ابتدایی را دارا بوده اند؛ این روند کاهشی شده است. کشورهای کره جنوبی، آلمان، بریتانیا و ژاپن در زمینه قاعده گذاری اقلیمی پیشروتر از سایر کشورها بوده اند. با توجه به مطالب ذکر شده پیشنهاد می گردد برای تامین امنیت غذایی و اقتصادی، حفظ منابع طبیعی و توسعه پایدار در مواجهه با تغییر اقلیم، یک قانون جامع تصویب شود که هر سه محور کاهش انتشار، سازگاری و مدیریت ریسک حوادث طبیعی را پوشش دهد و به رشد و پایداری بخش کشاورزی کمک کند و از طرفی قوانین موجود مورد بررسی و واکاوی قرار گرفته و برای شرایط امروزی و چالش های تغییر اقلیمی به روزرسانی گردند. نیاز به اصلاح قوانین موجود به منظور تطابق با چالش های جدید تغییر اقلیمی بسیار ضروری است.
    کلیدواژگان: تغییرات اقلیمی، کاهش انتشار، مدیریت ریسک حوادث طبیعی، پایگاه جهانی قوانین تغییر اقلیمی
  • سیده زهرا حسینی، علی شهیدی*، حنان حنفی صفحات 103-114

    مدیریت منابع آب به ویژه آب های زیرزمینی، در مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت خاصی برخوردار است. عدم شناخت صحیح و بهره برداری بی رویه در این مناطق خسارت جبران ناپذیر مانند افت شدید و غیرقابل برگشت سطح آب زیرزمینی، کاهش دبی چاه ها و قنوات، تغییرات الگوی جریان آب زیرزمینی را به دنبال خواهد داشت. بنابراین هدف این تحقیق بررسی افت سطح آب های زیرزمینی دشت مشهد که به عنوان یکی از مهم ترین و بزرگ ترین دشت های استان خراسان رضوی می باشد، انتخاب گردید. به منظور انجام این پژوهش آمار62 حلقه چاه مشاهده ای در طی دو دوره پنج ساله (95-1390 و 00-1395) مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا داده های آماری جمع آوری و با استفاده ازنرم افزار Excel2017 مرتب سازی شدند و هیدروگراف معرف آبخوان دشت مشهد ترسیم شده است؛ سپس با استفاده از نرم افزار ArcMap10.8 و روش درون یابی IDW نقشه های سطح آب و تراز آب زیرزمینی برای دوره های11ساله و دو دوره پنج ساله اول و دوم، ترسیم شده است. نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان می دهد رسیدن به سطح آب زیرزمینی در این آبخوان برای دوره زمانی تعیین شده به طور متوسط در پنج سال اول 0.36متر و در پنج سال دوم 0.32 متر افزایش یافته است که بخش های مرکزی، جنوب شرقی و شمال غربی بیش ترین میزان برای رسیدن به سطح آب زیر زمینی را دارند. همچنین هیدروگراف معرف آبخوان مشهد نشان می دهد در طی دوره 11 ساله تراز آب زیرزمینی به طور متوسط سالانه 0.33 متر با کاهش مواجه شده است.

    کلیدواژگان: سطح آب زیرزمینی، آبخوان دشت مشهد، درون یابی، IDW
  • زهرا حسین پور*، محمد فولادی نصرآباد، عباس خاشعی سیوکی صفحات 115-130
    استان خراسان جنوبی با توجه به قرارگرفتن درکمربند خشک، توام با افزایش و توسعه بخش های کشاورزی وصنعتی با افزایش روزافزون تقاضای آب مواجه است که مدیریت اصولی متناسب با شرایط اقلیمی منطقه را طلب می نماید. بنابراین مطالعه کمی و کیفی آب منطقه جهت بهره برداری مناسب ومدیریت بهینه ضروری است. شاخص های مختلف به منظور بررسی کیفیت آب زیرزمینی برای مصارف شرب وجود دارد که شاخص هایGQI و WQI ازجمله این شاخص ها است. در این مقاله برای بررسی کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از شاخص های WQI , GQI از داده های کیفی10ساله تعداد29حلقه چاه که شامل پارامترهای Na , Mg , Ca, Cl, So4 , TDS , Hco3 , No3 , Ph می باشد استفاده گردید. نقشه های رستری غلظت این پارامترها با استفاده از روش معکوس فاصله (IDW) در نرم افزار GIS تهیه گردید. مقدار GQI برای دشت بیرجند در بازه سال های 90-87 ، 93-90 ، 96-93 و 97-96 به ترتیب بین 94-87 ، 93-85 ، 94-85 و 94-86 قرار گرفت. مقدار شاخص WQI در بازه سال های 97-87 بین 84-56 قرار گرفت. در مجموع می توان نتیجه گرفت که منطقه مورد مطالعه از نظر شاخص GQI در رده قابل قبول تا مناسب و از نظر شاخص WQI در رده کیفی بد تا خیلی بد قرار گرفت.
    کلیدواژگان: دشت بیرجند، شاخص کیفی GQI، شاخص کیفی WQI، GIS، پهنه بندی
  • ابوالفضل اکبرپور*، مهدی دستورانی، معین توسن، محمدرضا قریب صفحات 131-148

    سفره های آب زیرزمینی منبع اصلی آب برای میلیاردها نفر از مردم ساکن در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. تغییرات عمده در بارندگی، پمپاژ و تغذیه آب زیرزمینی و بروز فرسایش شدید خاک، سیل و خشک سالی، از محسوس ترین پیامدهای تغییرات اقلیمی به شمار می روند. همه این موارد، چالش حفظ منابع آب زیرزمینی را برای آینده قابل پیش بینی پیچیده می کند. این سناریوها نیاز به بازنگری در مورد استراتژی های فعلی مطالعات آب زیرزمینی را برجسته می کند. این مقاله به کاربرد اجزای محدود در مطالعات آب زیرزمینی می پردازد. این مقاله با استفاده از Biblioshiny -یک ابزار تجزیه و تحلیل کتاب سنجی قوی مبتنی بر نرم افزار R- داده های Web of Science را مورد بررسی قرار داد. مطالعه نشان می دهد دانشگاه ملی تحقیقات علمی کبک و موسسه فناوری هندوستان، فعال ترین مراکز تحقیقاتی پیرامون کاربرد اجزای محدود در مطالعات آب زیرزمینی بوده و همچنین چین، امریکا، کانادا، آلمان، ایتالیا، فرانسه، بریتانیا و ایران از نظر کشورهای فعال در این زمینه پیشتاز می باشند. این توزیع نشان دهنده علاقه و مشارکت جهانی در تحقیقات مربوط به کاربرد اجزای محدود در مسائل آب زیرزمینی است. بر اساس این پژوهش، موضوعات پرطرفدار حال حاضر در دنیا پیرامون کاربرد روش اجزای محدود در مطالعات آب زیرزمینی عبارت اند از: "تراوش (seepage)"، "دگردیسی (deformation)" و "تحلیل پایداری". مطالعه حاضر، نه تنها ارتباط بین همکاری ها و پیشرفت های علمی و روندهای همکاری علمی را برجسته می سازد، بلکه به عنوان یک الگو برای نمایش جهت های تحقیقاتی جدید در زمینه کاربرد اجزای محدود در آب های زیرزمینی عمل می کند.

    کلیدواژگان: آنالیز بیبلیومتریک، آبخوان، تحلیل استنادات، مدل سازی عددی
  • احمدرضا کریمی* صفحات 149-160
    پس از احداث و آبگیری سد زمکان، در جناح چپ مخزن سد زمکان نشت آب از طریق تکیه گاه چپ به مقدار حدود 225 لیتر در ثانیه مشاهده شد. لذا به لحاظ نگرانی از توسعه مجاری انتقال آب و آسیب احتمالی به سازه سد، آبگیری از تراز 1532 متر متوقف شد. پس از مطالعات تکمیلی ردیابی، نتیجه گرفته شد که مسیر نشت آب آسیبی به پایداری سد نمی رساند اما برای جلوگیری از نشت آب سد و استفاده از آن جهت مصارف کشاورزی، احداث پرده آب بند پیشنهاد شد. مطالعات شبیه سازی با هدف برآورد میزان نشت آب برای تراز نرمال انجام گرفت و مقدار آب نشتی در این تراز حدود 700 لیتر در ثانیه برآورد گردید. هدف کنونی مدیران، اجرای پرده آب بند برای جلوگیری از نشت آب از سد می باشد. هزینه برآورد شده برای اجرای پرده آب بند، حدود 278 میلیارد تومان می باشد. لذا در این مطالعه به لحاظ هزینه بالای پرده آب بند، یک پروژه جایگزین با هزینه کمتر پیشنهاد گردید. بدین گونه که آب نشتی از سد در پایین دست سد که در کف دره زهکشی می شود، به کانالی که جهت انتقال به اراضی کشاورزی پایین دست طراحی و اجرا گردیده، پمپاژ شود. هزینه نهایی اجرای این پروژه و نگهداری آن به مدت 50 سال معادل 97 میلیارد تومان محاسبه شد که از دیدگاه اقتصادی مقرون به صرفه تر از اجرای پرده آب بند می باشد. این پیشنهاد به شرطی قابل قبول است که میزان نشت آب سد در طول زمان ثابت بماند.
    کلیدواژگان: آبخوان، سد زمکان، اقتصاد مهندسی، نشت آب، مدیریت منابع آب
  • اکبر خدری*، امیر صابری نصر صفحات 161-186
    در دهه های اخیر، استفاده از آب های زیرزمینی برای آبیاری، شرب و صنعت در کشورهای در حال توسعه نظیر ایران افزایش یافته است. این افزایش، به نوبه خود باعث بهبود امنیت غذایی و کاهش فقر در این مناطق می گردد؛ اما تراز سطح ایستابی را کاهش و توسعه پایدار را با نگرانی هایی مواجه می سازد. این نگرانی ها، به ویژه در مورد آبخوان آبرفتی دشت عجب شیر که در تامین آب منطقه نقش بسزایی دارد، افزایش یافته است. با توجه به رشد جمعیت و نیاز حجم بیشتری از منابع آب زیرزمینی، مطالعه و ارزیابی کمیت و کیفیت آب مورد نیاز برای افق های پیش رو و کف شکنی چاه های تامین آب بسیار حائز اهمیت است. روش های متعددی به منظور تعیین عمق بهینه و حداکثر عمق کف شکنی وجود دارد. با این حال، این مطالعه به جای مطالعات و محاسبات نسبتا پیچیده مدلسازی و بیلان، بر نوسانات تراز سطح آب زیرزمینی به عنوان نتیجه ای از آنها تاکید دارد. بدین منظور، پس از گردآوری داده های چاه های بهره برداری، نمونه برداری و اکتشافی، نقشه های هم عمق، هم تراز و تغییرات سطح آب زیرزمینی، سنگ کف در محیط GIS ترسیم گردیدند. سپس آبنمود معرف دشت جهت تعیین مقدار افت سطح آب زیرزمینی تهیه شد. رشد جمعیت و نیاز آبی برای افق 1420 تعیین شد. یافته های این پژوهش حاکی از این است که برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی، پیامدهایی نظیر افت سطح آب زیرزمینی (معادل 6 متر)، کاهش کیفیت آب زیرزمینی و متعاقب آن فرونشست زمین را به دنبال خواهد داشت. حداقل تراز برای کف شکنی چاه ها در آبخوان عجب شیر بین 1250 متر تا 1290 متر متغیر است.
    کلیدواژگان: دشت عجب شیر، آبخوان، نیاز آبی، کیفیت، کف شکنی چاه ها
  • سعیده فیروزی، نصرالله کلانتری*، هادی محمدی صفحات 187-204

    دشت زیدون با مساحت تقریبی 370 کیلومتر مربع، در جنوب غرب شهرستان بهبهان در فاصله تقریبا 180 کیلومتری شهرستان اهواز در استان خوزستان واقع شده است. به منظور شناخت ویژگیهای هیدروژئوشیمیایی منابع آب زیرزمینی و تعیین عوامل طبیعی موثر بر کیفیت آن، از 11 محل در بهار 1400 نمونه برداری انجام شده است. در این مطالعه جهت بررسی پارامترهای موثر بر کیفیت آب زیرزمینی آبخوان دشت زیدون از تلفیق روش های گرافیکی پایپر و نمودارهای هم ارزش و روش های آماری تحلیل عاملی، ضرایب همبستگی و تحلیل خوشه ای استفاده شده است. با توجه به نمودارهای گرافیکی، تیپ غالب آب زیرزمینی در این دشت کلریدسدیم می باشد. در روش تحلیل عاملی دشت زیدون 2 عامل زمین زاد مورد بررسی قرار گرفت. عامل یک ارتباط قوی میان سدیم و کلرید را نشان می دهد که می تواند ناشی از فرایندهای شیمیایی و انحلال کانیهای تبخیری در منطقه باشد. عامل دوم ارتباط قوی بین کلسیم و سولفات را نشان می دهد که می توان به انحلال کانی های سولفاته مانند ژیپس و انیدریت در سازندهای موجود در منطقه نسبت داد. براساس تحلیل خوشه ای نمونه های آب زیرزمینی در دو دسته قرارمی گیرند.

    کلیدواژگان: آبخوان دشت زیدون، هیدروشیمی، روش های آماری، تحلیل عاملی
  • فاطمه طاعت پور*، سلیمان محمدی دوست صفحات 205-214
    بحران آب، به صورت مستقیم با موضوع حکمرانی و سیاست گذاری در حوزه مدیریت منابع آبی یک کشور پیوند دارد به طوریکه این مساله در ایران بیش از آنکه ناشی از تغییرات اقلیمی باشد در نتیجه انباشت سیاست های ناکارآمد در حوزه ی مدیریت منابع آب در دهه های اخیر است. دستیابی به حکمرانی پایدار منابع آب جهت پیشگیری از بحران های مرتبط با مشارکت و همکاری دولت، جامعه ی مدنی، سازمان ها و تشکل های مردم نهاد و به طور کلی مشارکت فراگیر همه ی اقشار و ذی نفعان حوزه آب امکانپذیر می باشد. اصلاح ساختار مدیریتی حاکم بر منابع آب از اقدامات ضروری برای مواجهه با بحران آب است که نیازمند تغییرات بنیادین در الگوی توسعه، اقتصاد سیاسی آب و اصلاح ساختار حکمرانی است. بر این اساستوسعه و ارتقای شاخص های حکمرانی کارآمد و پایدار مستلزم بهبود سیاست گذاری دولتی و همچنین احیای ساز و کارهای محلی مدیریت منابع و درگیر کردن بهره برداران محلی در این روند است.
    کلیدواژگان: سیاست گذاری، شاخص های حکمرانی، مدیریت منابع آب، اصلاح ساختار
|
  • Raziyeh Shamshirgaran, Reihaneh Malakooti *, Abolfazl Akbarpour Pages 1-34

    Today, groundwater pollution has become a serious environmental problem. On the other hand, climate change affected the quality of aquifers. The results showed that the quality of groundwater resources changed over the time and some cations such as arsenic, chromium and some anions like mercury, fluoride, and nitrate penetrated into the water sources. Research showed that there were various methods to eliminate pollution in groundwater, including traditional and cheap techniques also, chemical precipitation methods, ion exchange, absorption, and membrane filtration. Therefore, in the present study, with analytical and descriptive investigation, some common pollutants in polluted aquifers and various methods to reduce pollutants from water were stated. Also, since nanotechnology guarantees long-term access to safe drinking water, some methods of nanoparticle synthesis and their wide applications in reducing aquifer pollution were investigated. The results of these studies showed that nanomaterials can increase the rate of chemical reaction, compatibility with the environment, and selectivity in reducing pollutants from water.

    Keywords: Groundwater, Pollution, Purification, Nanotechnology, Climate Change
  • Amirreza Nemati Mansour, Hamid Kardan Moghaddam *, Saman Javadi Pages 35-48

    One of the methods for groundwater monitoring is the calculation of the water balance, which provides important information about the status and changes of aquifers. However, estimating the components of the groundwater balance is challenging, which can reduce the accuracy of the results. This study aims to improve the accuracy of evapotranspiration estimation in the groundwater balance using remote sensing, which leads to better estimation of return flow and infiltration from rainfall. Consequently, the groundwater balance is calculated with higher accuracy. For this purpose, data from observation wells, precipitation, withdrawals, rivers, and aquifers in the Qomsheh study area between 1992 and 2016 were used to evaluate the groundwater balance. A conceptual water balance model and the WaPOR remote sensing product were used to estimate ET. Finally, the observed water balance was compared with the calculated water balance. The results showed that during the study period, 40.54 million cubic meters (MCM) of water infiltrated into the aquifer through precipitation, irrigation, and surface flow. In contrast, 262 MCM of water was withdrawn from the aquifer, of which 105.53 MCM returned to the aquifer. Also, 10.21 MCM of water entered as lateral flow and 0.73 MCM of water exited the aquifer. The groundwater balance was estimated to be 120.02 and 119.09 MCM using the computational and observational methods, respectively. Comparison of these two water balances shows that using WaPOR remote sensing products in estimating the components of the water balance reduces uncertainty and increases the accuracy of calculations in the Qomsheh study area.

    Keywords: Wapor Sensor, Evapotranspiration, Infiltration From Rainfall, Return Flow, Water Balance
  • Mobin Eftekhari *, Ali Haji Elyasi, Seyed Ahmad Eslaminezhad Pages 49-66
    Predicting groundwater potential is crucial for systematic development and planning of water resources. The main objective of this study is to develop machine learning models including Random Forest (RF), Decision Tree (DT), and Support Vector Machine (SVM) for predicting potential groundwater areas in the Birjand plain. Therefore, for the implementation of this study, geohydrological data related to 37 groundwater wells (including the number and location of wells and groundwater levels) and 17 hydrological, topographical, geological, and environmental criteria were used. Feature selection was performed using Support Vector Machine's least squares method to determine effective criteria for improving the performance of machine learning algorithms. Ultimately, predictive maps of groundwater potential were prepared using DT, RF, and SVM models, and the performance of these models was evaluated using the Area under the Curve (AUC) and other statistical indicators. The results showed that the DT model (AUC=0.89) has very high predictive capability for groundwater potential in the study area, and elevation was identified as the most important factor in predicting groundwater potential in this area. The findings of this study can serve as a guide for decision-making and appropriate planning in the optimal use of groundwater resources.
    Keywords: Birjand Plain, Predictive Maps, Random Forest, Decision Tree, Support Vector Machine
  • Seyed Mostafa Tabatabaei * Pages 67-82

     In this article, we will examine the successful experimental methods of protecting and reviving the Qanat with three case examples in Yazd province, each in turn in the least watery areas of this province, in areas without aquifers that supply drinking water to the people of the Mazreano Dehshir, Khamsian of Ashkezar and Dihook Kharanaq villages. First, the action of physical protection and increasing water flow was introduced as the most important methods of protecting and revitalizing the Qanat. Protective action in three parts A: resilience against external environmental factors, including a set of protection operations for well rods and Qanat furnaces, B: Improvement in order to prevent disruption in the internal functioning of the Qanat, which includes the operation of removing debris, dredging, breaking calluses doubling the Qanat furnace with kaval in the collapsed area and c: the construction of the flood diversion dam was defined. was investigated to increase the flow in a superficial way Earth dam operations for artificial feeding and for the underground method construction of underground dam as efficient and effective methods.The results showed by implementing these measures the destroyed Khamsian Qanat was put into operation with a flow rate of 0.5 liters per second And while protecting against possible future floods, the sustainability of the supply of drinking water for the people of this village was ensured.

    Keywords: Improvement Inside The Qanat, Underground Dam, Diversion Dam, Mountain Qanat, External Strengthening Of The Qanat
  • Masoumeh Fakhri * Pages 83-102
    water and agriculture sector, has faced significant impacts from climate change. Various international treaties have been introduced involving multiple countries to urge them to fulfill their obligations by defining common international responsibilities. In this research, using the research method, based on the qualitative research method, the laws of the water and agriculture sectors of 14 selected countries are analyzed and the results are shown. developed countries have generally enacted laws earlier than developing ones, with a higher quantity of legislation passed. The peak of legislative activity was observed between 2009 and 2014, but since 2016, the trend has declined as most countries have established basic regulatory frameworks. South Korea, Germany, the UK, and Japan have shown greater advancement in the field of climate regulation compared to other countries. To ensure food and economic security, conserve natural resources, and promote sustainable development in the face of climate change, it is recommended to enact comprehensive legislation covering mitigation, adaptation, and disaster risk management. Additionally, existing laws should be revised and updated to address today's conditions and climate challenges effectively. The need to amend the existing laws to adapt to the new challenges of climate change is imperative.
    Keywords: Climate Change, Emissions Reduction, Natural Disaster Risk Management, Global Climate Change Law Database
  • Seyede Zahra Hoseini, Ali Shahidi *, Hannan Hanafi Pages 103-114

    The management of water resources, especially groundwater, is of particular importance in arid and semi-arid regions. Improper understanding and unsustainable exploitation in these areas will result in irreparable damage, such as severe and irreversible groundwater level decline, reduction in well and aqueduct discharge, and changes in the pattern of groundwater flow. Therefore, the aim of this research is to investigate the decline in the groundwater levels of Mashhad Plain, which is selected as one of the most important and largest plains in Khorasan Razavi province. In order to conduct this study, the data from 62 observation wells were examined over a period of five years (2011-2016, 2016-2021). Initially, the statistical data was collected and organized using Excel 2017 software, and the hydrograph representing the aquifer of Mashhad Plain was plotted. Subsequently, using ArcMap 10.8 software and the Inverse Distance Weighting (IDW) method, maps of the groundwater level and water table for an 11-year period and two consecutive five-year periods were generated. The results obtained in this study indicate that the groundwater level in this aquifer has, on average, increased by 0.36 meters in the first five years and 0.32 meters in the second five years for the specified time period. The central, southeast, and northwest parts show the highest increase in reaching the groundwater level. Additionally, the hydrograph representing the Mashhad aquifer shows an average annual decrease of 0.33 meters in groundwater level over the 11-year period.

    Keywords: Groundwater Level, Mashhad Plain Aquifer, Interpolation, IDW
  • Zahra Hosseinpoor *, Mohamad Fouladi Nasrabad, Abbas Khashei Siuki Pages 115-130
    Given its location in the arid belt, South Khorasan Province faces an increasing demand for water due to the simultaneous growth and development of the agricultural and industrial sectors. This necessitates proper management tailored to the region's climatic conditions. Therefore, a quantitative and qualitative study of the region's water is essential for appropriate utilization and optimal management. Various indices exist to assess the quality of groundwater for drinking purposes, including GQI and WQI. In this article, a 10-year qualitative study of groundwater quality using WQI and GQI indices was conducted based on data from 29 well rings, which included parameters such as Na, Mg, Ca, Cl, SO4, TDS, HCO3, NO3, and pH. Raster maps depicting the concentration of these parameters were prepared using the Inverse Distance Weighting (IDW) method in GIS software. The GQI values for the Birjand Plain for the periods 87-90, 90-93, 93-96, and 96-97 ranged between 87-94, 85-93, 85-94, and 86-94, respectively. The WQI value for the period 87-97 ranged from 56 to 84. In conclusion, it can be inferred that the study area ranges from acceptable to suitable in terms of the GQI index, and from poor to very poor in terms of the WQI index.
    Keywords: Birjand Plain, GQI Quality Index, WQI Quality Index, GIS, Zoning
  • Abolfazl Akbarpour *, Mahdi Dastourani, Moein Tosan, Mohammadreza Gharib Pages 131-148

    Groundwater aquifers are the main source of water for billions of people living in arid and semi-arid regions. Major changes in rainfall, groundwater pumping and feeding, and severe soil erosion, floods, and droughts are among the most noticeable consequences of climate change. All this complicates the challenge of conserving groundwater resources for the foreseeable future. These scenarios highlight the need to rethink current strategies for groundwater studies. This paper deals with the application of finite elements in groundwater studies. This paper analyzed Web of Science data using Biblioshiny - a powerful bibliometric analysis tool based on R software. The study shows that the Quebec National University of Scientific Research and the Indian Institute of Technology are the most active research centers on the use of finite elements in groundwater studies, and China, America, Canada, Germany, Italy, France, Great Britain, and Iran are the leading countries in this field. Are. This distribution reflects the worldwide interest and participation in research related to the application of finite elements to groundwater problems. Based on this research, the current popular topics in the world regarding the application of the finite element method in groundwater studies are: "seepage", "deformation" and "stability analysis". The present study not only highlights the relationship between collaborations and scientific advances and trends in scientific collaboration but also serves as a model to show new research directions in the field of finite element applications in groundwater.

    Keywords: Bibliometric Analysis, Aquifer, Citation Analysis, Numerical Modeling
  • Ahmadreza Karimi * Pages 149-160
    After the construction and impoundment of Zamkan Dam, water leakage was observed in the left side of Zemkan Dam reservoir through the left abutment in the amount of about 225 liters per second. Due to prevent the development of transmission channels and possible Damage to the Dam structure, water impoundment was stopped in the level of 1532 meters. After tracing test study, it was concluded that the water leakage does not harm the stability of the Dam, but in order to prevent the water leakage from Dam and conserve it for agricultural purposes, it is suggested to construct a watertight curtain. The simulation of water leakage has been performed for the normal water level condition and the amount of water leakage in this level was estimated to be about 700 liters per second (Karimi, 1402). The current goal of managers is to implement a waterproof curtain to prevent water leakage. The cost estimate for the implementation of the waterproof curtain is about 278.000.000.000 Toman. In this study, in order to prevent high costs of the watertight curtain implementation, an alternative project with a much lower cost was proposed. In order to this matter, the water leaking from downstream of the Dam, which is drained at the bottom of the valley is pumped to a channel which was designed and implemented for the water conveyance to the downstream agricultural lands. The final economic cost estimate of this project is 96,000,000,000 Toman, which is more economic than the grout curtain construction.
    Keywords: Aquifer, Zemkan Dam, Engineering Economics, Water Leakage, Water Resources Management
  • Akbar Khedri *, Amir Saberinasr Pages 161-186
    In recent decades, the use of groundwater for irrigation, drinking, and industry has increased in developing countries such as Iran. This increase, in turn, improves food security and reduces poverty in these areas. However, reducing the level of the water table and sustainable development are concerns. These concerns have increased, especially regarding the alluvial aquifer of the Ajabshir plain, which plays a significant role in providing water in the area. Considering the growth of the population and the water needed, it is very important to study the water quantity and quality for the future and the well deepening. There are several methods to determine the maximum depth of deepening. However, this study emphasizes the fluctuations of the groundwater level as a result of them instead of the relatively complex studies of modeling and water balance. For this purpose, after collecting the data, the maps of the groundwater isodepth, isolevel, fluctuations, and aquifer bedrock were drawn in the GIS software. Then, the unit hydrograph of the plain was prepared to determine the amount of groundwater level drop. Population growth and water demand were determined for the horizon of 1420. The findings of this research indicate that the overexploitation of groundwater resources will have consequences such as a drop in the groundwater level (equivalent to 6 m), a decrease in the quality of the groundwater, and subsequent land subsidence. The minimum level for well deepening in the Ajabshir aquifer varies between 1250 meters and 1290 meters.
    Keywords: Ajabshir Plain, Aquifer, Water Demand, Quality, Well Deepening
  • Saeideh Firoozi, Nasrullah Kalantari *, Hadi Mohammadi Pages 187-204

    The Zeydon alluvial plain with an area of approximately 370 Km2 is located in the south west of Behbehan City and at about 180 km from Ahvaz in Khuzestan province.To understand the chemical characteristics of groundwater resources of the Zeydon plain and the natural impacting factors affecting the groundwater quality, groundwater sampling was conducted in the spring 1400. To assess the chemical quality of groundwater from a combination of hydrochemical methods including Piper diagram and iso-values maps and statistical methods such as factor analysis, correlation and cluster analysis were used. The dominant water type in the plain is sodium-chloride and the factor analysis indicated two geogenic factors. The first factor depicted strong relationship between sodium and chloride reflecting hydrochemical processes related to evaporate minerals and the second factor displays robust correlation between calcium and sulphate resulting from dissolution gypsum and anhydride minerals. Based on cluster analysis groundwater samples fall into two catagories.

    Keywords: Zeydon Plain Aquifer, Hydrochemistry, Statistical Methods, Factor Analysis
  • Fatemeh Taatpour *, Soleiman Mohamadidoost Pages 205-214
    The water crisis has a direct link with the issue of governance and policy-making in the field of water resources management of a country, so that this problem in Iran is more than caused by climate changes, as a result of the accumulation of ineffective policies in the field of water resources management in recent decades. Achieving sustainable governance of water resources is possible with the participation and cooperation of the government, civil society, organizations and people's organizations, and in general, the inclusive participation of all classes and stakeholders of water. Reforming the management structure governing water resources is one of the necessary measures to face the water crisis, which requires fundamental changes in the development model, the political economy of water and the reform of the governance structure. Based on this, the promotion of efficient and sustainable governance indicators requires the improvement of government policies, as well as the revival of local resource management mechanisms and the involvement of local users in this process.
    Keywords: Policy - Making, Governance Indicators, Water Resources Management, Restructuring