مدل‌سازی آب زیرزمینی دشت دامغان و بهینه‌سازی الگوی کشت به‌منظور جلوگیری از افت تراز آب زیرزمینی

مقدمه و هدف: بهره‌برداری بی رویه از آب‌های زیرزمینی در دشت دامغان موجب شده است که ضمن کاهش تراز سطح آب زیرزمینی و از بین رفتن بخشی از آبخوان و کاهش آبدهی ویژه سفره آب زیرزمینی مشکلات عدیده‌ای مانند فرونشست زمین در منطقه ایجاد گردد. لذا جهت کنترل برداشت از سفره آب زیرزمینی و در نتیجه کاهش افت سطح آب زیرزمینی مدل­سازی ریاضی دشت دامغان جهت مدیریت بهینه بهره‌­برداری و ارائه الگوی کشت بهینه به‌منظور صرفه‌جویی در مصرف آب با محوریت کنترل سطح آب زیرزمینی و محدود نمودن فرونشست زمین انجام گرفت.مواد و روش‌ها: در این تحقیق ابتدا آبخوان دشت دامغان با استفاده از مدل ریاضیmodflow شبیه‌سازی گردید. سپس با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف بهره‌برداری از آبخوان، با استفاده از الگوریتم ژنتیک nsgaii به بهینه‌سازی بهره‌برداری چندهدفه از منابع آب و مدیریت بهینه عرضه و تقاضای آب در بخش کشاورزی پرداخته شد. نتایج مدل بر اساس پارامترهای آماری خطا جهت پیش‌بینی سطح تراز آب زمینی مورد ارزیابی قرار گرفت.یافته‌ها: نتایج این تحقیق نشان داد که مدل ریاضی modflow توانسته است سطح آب زیرزمینی دشت مورد مطالعه را در شرایط پایدار و غیر پایدار در مراحل واسنجی و صحت‎سنجی به‌خوبی شبیه‌سازی کند. همچنین نتایج حاصل از الگوریتم شبیه‌سازی - بهینه‌سازی نشان داد که می‎توان با تغییر الگوی کشت و همچنین با تغییر نوع سیستم آبیاری از سنتی به آبیاری نوین و درنتیجه افزایش راندمان آبیاری (90 درصد)، مقدار میانگین افت تراز سطح آب زیرزمینی دشت مورد مطالعه را از 0/49 متر در شرایط موجود به 0/07 متر در شرایط بهینه کاهش داد. این امر موجب جبران میزان کسری مخزن از 31/90 به 5/1 میلیون مترمکعب در سال خواهد گردید. نتیجه‌گیری: استفاده از راهکارهای مدیریتی مانند تغییر الگوی کشت، افزایش راندمان آبیاری و همچنین با کنترل آب‌های سطحی و تزریق آن به آب زیرزمینی می‌توان روند کاهش سطح آب زیرزمینی را در دشت مورد مطالعه به‌طور کامل مهار کرد و تامین نیاز آبی دشت را به‌صورت 100 درصد تامین نمود.

modeling the groundwater water of damghan plain and optimizing the cropping pattern in order to prevent the drop of the groundwater level

extended abstractintroduction and objective: excessive exploitation of groundwater in damghan plain has caused many problems such as land subsidence in the study area, along with the reduction of the groundwater level and the loss of a part of the aquifer and the reduction of the specific yield of aquifer. therefore, in order to control the withdrawal from the aquifer and as a result to reduce the drop in the groundwater level in that plain, it was investigated. for this purpose, in this research, the mathematical modeling of damghan plain was done for the optimal management of exploitation and providing the optimal cultivation pattern in order to save water consumption with the focus on controlling the groundwater level and limiting land subsidence.material and methods: in this research, damghan plain aquifer was first simulated using modflow mathematical model. then, taking into account different scenarios of aquifer exploitation, using the nsgaii genetic algorithm, optimization of multi-objective exploitation of water resources and optimal management of water supply and demand in the agricultural sector was done. the results of the model were evaluated based on statistical error parameters to predict the ground water level.results: the results of this research showed that the modflow numerical model was able to simulate the groundwater level of the studied plain well in steady and unsteady conditions in the calibration and validation stages. also, the results of the simulation-optimization algorithm showed that by changing the cultivation pattern and also by changing the type of irrigation system from traditional to modern irrigation and as a result of increasing the irrigation efficiency (90 percent), the average drop of the groundwater level of the plain can be reduced. it reduced the groundwater level of the study area from 0.49 m in existing conditions to 0.07 m in optimal conditions. this will compensate the deficit of the aquifer from 31.90 to 5.1 million cubic meters per year.conclusion: using management strategies such as changing the cultivation pattern, increasing irrigation efficiency, and also by controlling surface water and injecting it into groundwater, the process of reducing the groundwater level in the studied plain can be completely controlled and provided 100% of the water needs of the plain