شبیه‌سازی عددی مسیر جریان آلاینده در آب زیرزمینی دشت بیرجند

سابقه و هدف: ذخایر آب زیرزمینی در ایران یکی از اصلی‌ترین منابع تامین آب می‌باشد 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 این‌رو 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 بهره‌برداری از آبخوان بیرجند، شرایط لازم برای فرونشت، حادثه‌ای غیر قابل اصلاح، این دشت را فراهم می‌کند. 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 آب‌های زیرزمینی این منطقه و شبیه‌سازی انتقال آلودگی‌های احتمالی موجود در این آب‌ها می‌توان به جهت و سرعت انتقال آلودگی پی برده، مناطقی را که در سال‌های آینده با خطر آلودگی آب‌های زیرزمینی مواجه می‌شوند، تعیین کرد. شناسایی و تحلیل وضعیت آبخوان در جهت ارزیابی اثرات اجرای سناریوهای مدیریتی مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: در ابتدا مدل‌سازی عددی آبخوان بیرجند اجرا شد. شبیه‌سازی 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 صحت‌سنجی شد. سپس سناریو‌های 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. یافته‌ها: نتایج حاصل از کالیبراسیون نشان می‌دهد که خطای میان تراز (rmse) مشاهده شده و محاسبه شده 071/1 متر است که مطلوب می‌باشد. همچنین تراز محاسبه شده توسط مدل نشان‌دهنده حرکت آب‌های 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 آب‌های 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 می‌توان 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 نمی‌کند اما طرح تغذیه مصنوعی تاثیر قابل ملاحظه‌ای در نحوه انتقال ذرات آلاینده می‌گذارد. لذا با توجه به مشکلات موجود در آب زیرزمینی بیرجند اجرای طرح تغذیه مصنوعی برای این شهر الزامی است

Numerical simulation of pollutant flow path in groundwater of Birjand plain

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 nonpermanent 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 midlevel 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.