ارزیابی اثرات اعمال سیاست‌های مختلف مدیریتی بر روی آبخوان با استفاده از شبیه‌سازی عددی (مطالعه موردی: آبخوان نمدان، استان فارس، ایران)

Abstract

سابقه و هدف: امروزه علاوه بر رشد جمعیت و افزایش نیاز به منابع آب، کمبود بارندگی و جریانات سطحی در مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان باعث افزایش بهره‌برداری از منابع آب‌ زیرزمینی و درنتیجه بروز مشکلات متعددی در این منابع تجدیدناپذیر و ارزشمند شده است. از این رو، بررسی، پایش و پیش‌بینی وضعیت منابع آب‌ زیرزمینی حائز اهمیت است. در این تحقیق از یک مدل توسعه داده شده شبیه‌سازی عددی تفاضل محدود با استفاده از کدنویسی در محیط متلب، جهت بررسی تغییرات تراز سطح آب‌ زیرزمینی در یک محدوده مطالعاتی واقعی استفاده شد. مواد و روش‌ها: منطقه مورد مطالعه، آبخوان نمدان واقع در حوضه آبریز طشک - بختگان، استان فارس، ایران است. جهت بررسی تغییرات تراز آبخوان، مدل غیرماندگار تفاضل محدود، توسعه داده شد. جهت پیاده‌سازی مدل، محدوده با توجه به معیارهای مختلف، سلول‌بندی شد و تعداد 50 سلول چهارضلعی حاصل گردید. علاوه بر تبادل جریان زیرزمینی بین سلول‌ها در محدوده، تبادل بین سلول‌های مرزی و جریانات ورودی و خروجی از مرزها به این سلول‌ها نیز در مدل‌سازی لحاظ شد. پارامترهای تغذیه به روش سعی و خطا و ضرایب هدایت هیدرولیکی با استفاده از یک مسئله بهینه‌سازی با هدف کمینه‌سازی مجموع مربعات خطاهای محاسبات تراز آب محاسباتی و مشاهده‌ای (دوره 7 ساله) با ابزار بهینه‌سازی فراکاوشی جامعه مورچه‌ها واسنجی شدند و ضریب تبیین 93/0 حاصل شد. همچنین مدل واسنجی شده در یک دوره 3 ساله صحت‌سنجی گردید. یافته‌ها: وضعیت آبخوان محدوده مطالعاتی، در شرایط غیرماندگار در دوره شبیه‌سازی 30 ساله، تحت 7 سناریو مختلف تدوین شده بر اساس شاخص‌های اقلیمی، برداشت، الگوی کشت و طرح ملی احیاء و تعادل‌بخشی منابع آب زیرزمینی در ایران، مورد بررسی قرار گرفت. با کاهش 10 درصدی بارش سالانه و افزایش 20 درصدی برداشت، تراز سطح آب زیرزمینی تا پایان دوره شبیه‌سازی نسبت به ادامه وضع موجود، به ترتیب 9/0 و 1/6 متر افت پیدا می‌کند. تغییر الگوی کشت با تغییر نوع محصول از گندم به محصولی کم‌آب‌بر مانند جو باعث می‌شود تا تراز سطح آب تا پایان دوره شبیه‌سازی، 4/4 متر افزایش پیدا کند. در سناریو حذف چاه‌های بدون پروانه بهره‌برداری در کل محدوده، به طور میانگین در هر سال، تراز سطح آب‌ زیرزمینی 45/0 متر افزایش می‌یابد. نتیجه‌گیری: تحت سناریوی انسداد کامل چاه‌های غیرمجاز در کل منطقه، تراز آب زیرزمینی بیشترین تغییرات را در بین سناریوها داشته و تا پایان دوره شبیه‌سازی، 6/19 متر افزایش پیش‌بینی می‌شود. این امر لزوم توجه به تعیین تکلیف‌ چاه‌های غیرمجاز در طرح ملی احیاء و تعادل‌بخشی منابع آب زیرزمینی در ایران را بیش از پیش نمایان می‌کند. واژه‌های کلیدی: آب‌ زیرزمینی، آبخوان نمدان، روش تفاضلات محدود، شبیه‌سازی عددی، طرح ملی احیاء و تعادل‌بخشی

Keywords

• آب‌ زیرزمینی
• آبخوان نمدان
• روش تفاضل محدود
• شبیه‌سازی عددی
• طرح ملی احیاء و تعادل‌بخشی