|
|
|
|
بررسی تراز آب زیرزمینی بر مبنای خشکسالی ژئولوژیک با استفاده از تئوری موجک (مطالعه موردی: آبخوان بوشکان)
|
|
|
|
|
|
|
|
نویسنده
|
دنیادیده مهرداد ,نیکبخت شهبازی علیرضا ,ظهرابی نرگس ,فتحیان حسین ,افروس علی
|
|
منبع
|
حفاظت منابع آب و خاك - 1403 - دوره : 14 - شماره : 4 - صفحه:95 -109
|
|
چکیده
|
زمینه و هدف: با توجه به افت شدید آب های زیرزمینی دشت های کشور به دنبال برداشت بی رویه از آن‌ها برای اهداف کشاورزی، مدیران به دنبال راهکارهای مدیریت و احیا سفره های آب زیرزمینی هستند. یکی از راهکارهای جبران افت سطح آب زیرزمینی که خود از موثرترین عوامل نابودی ظرفیت تغذیه و کاهش افت کیفیت در پهنه آب زیرزمینی است، در کنار سناریوهای کاهش برداشت از چاه های کشاورزی تهیه طرح های ممنوعیت با کم‌ترین عدم قطعیت براساس حساسیت ناحیه ای به آلودگی است. در این مطالعه به‌منظور استخراج روابط بارش- خشکسالی در یک محدوده منتخب تحت عنوان آبخوان بوشکان، از مجموع روابط هیدرولوژیکی و همچنین مدل های عددی مادفلو با استفاده از شاخص آسیب‌پذیری و ناحیه‌بندی استفاده شد.روش پژوهش: استخراج حجم و نوع توزیع جریان در آبخوان که مرکز اثر خشکسالی هیدرولوژیک است، توسط روش تحلیل منطقه ای و استخراج خشکسالی های با دوره بازگشت تاریخی و در عین حال محتمل از بررسی هیدروگراف مستخرج از مدل modflow صورت پذیرفت. خروجی مطالعات هیدرولوژیکی که بر طبق عناصر فیزیوگرافی تهیه شد به‌عنوان ورودی های مدل توزیع جریان آب زیرزمینی در ناحیه مذکور استفاده گردیده. به‌منظور تهیه یک ساختار تعیین مناطق حساس در خشکسالی، از پردازش تصاویر ماهواره sentinel-2 در تهیه شاخص ndwi به‌عنوان شاخص استاندارد شده تغییرات ساختار آب و همچنین پوشش زمین، و یک لایه ساختار زمین تدقیق شده بر اساس طبقه بندی به روش یادگیری ماشین و روش eo استفاده شد. لایه ساختار زمین تحت عنوان geology، ملاک کلاسه بندی نواحی در تعیین اولویت خشکسالی (از منظر تغذیه آب زیرزمینی) انتخاب شد.یافته‌ها: ارزیابی درستی روش مذکور، تهیه یک جدول ارتباط تغییرات شاخص ndwi با کلاسه های لایه geology بود. این همبستگی در لایه کلاسه بندی تغییرات ارتفاعی مشاهده نشد؛ با این حال بررسی روند و بسامد (موجک) سری های زمانی تغییرات آب رابطه مشخصی را با افت تراز آب زیرزمینی مشخص کرد. از نتایج مشخص این پژوهش می توان به این موضوع اشاره کرد که برای تعیین نواحی خشکسالی، و یا مفهوم مقابل آن، یعنی نواحی منتشر کننده خشکسالی به آب زیرزمینی، ملاک اساسی باید تنوع زمین شناسی در تحلیل همزمان با توسعه کشاورزی منطقه باشد. با استفاده از تصاویر ماهواره های سنتینل می شود بر طبق تشریحات حاضر در این پژوهش، بازه های کلاسه بندی شده ای را جهت دریافت بیشترین تغییرات شاخصndwi کشف کرد. این بازه های مکانی حدود تصمیم گیری برای اجرای سازه های انحراف جریان، و حتی محدودیت های کشت به جهت بازسازی اقلیم در مقابل خشکسالی های منتج از کشاورزی را بهتر معین می کند. مقادیر اولیه و نهایی پس از اجرای دوره واسنجی صورت مشابهی از پارامتر های هیدرولیکی را نمایش می دهد. مقدار خطای نسبی rms یا rmse معادل با 86/2 می باشد که دقت بالای شبیه سازی را نشان می دهد.نتایج: مدل ریاضی modflow در 126 دوره ماهانه مورد شبیه سازی و در 25% دوره زمانی نهایی مورد صحت سنجی قرار گرفت. حد کل خطا تا 18/3 کاهش یافت. این مقدار با توسعه مدل مفهومی و ارائه داده پایه بیشتر می تواند بیشتر کاهش یابد. دشت بیشتر از نواحی میانی و شمالی چند متبادل آبخوان، تغذیه می شود. با توجه به مطالعه نقشه تراز آب های زیر زمینی، آب این منطقه از جهت شمال و شمال شرق به طرف مرکز دشت و سپس جنوب و جنوب غرب جریان دارد؛ که با توجه به گسترش نواحی کشاورزی، از این نظر جهت جریان، عامل گسترش آلودگی می باشد. نتایج تراز آبخوان برای این مدت نشان می‌دهد که سطح آب در بیشتر قسمت های دشت، همواره در حال پایین رفتن بوده و میزان بالا آمدگی آن در دوره های تر همواره کمتر از میزان پایین افتادگی آن در دوره های خشک است. همچنین نتایج نشان می دهد که با فرض اینکه میزان تخلیه و تغذیه دشت همانند سال های قبل باشد، اکثر چاه های مشاهده ای با تشدید شیب افت سطح آب مواجه خواهند شد.
|
|
کلیدواژه
|
آبخوان، بوشکان، روش موجک، مدل آب زیرزمینی
|
|
آدرس
|
دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز, گروه مهندسی منابع آب, ایران, دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز, گروه مهندسی منابع آب, ایران, دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز, گروه مهندسی منابع آب, ایران, دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز, گروه مهندسی منابع آب, ایران, دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال, گروه مهندسی محیط زیست
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
investigating of underground water level based on geological drought using wavelet theory (case study: bushan aquifer)
|
|
|
|
|
Authors
|
donyadideh mehrdad ,nikbakht shahbazi alireza ,zohrabi narges ,fathian hosein ,afrous ali
|
|
Abstract
|
background and aim: due to the sharp decline of the underground water in the country's plains due to their indiscriminate extraction for agricultural purposes, managers are looking for solutions to manage and restore underground water tables. one of the solutions to compensate for the drop in the underground water level, which is one of the most effective factors in destroying the recharge capacity and reducing the quality loss in the groundwater area, is to prepare ban plans with the least uncertainty based on the regional sensitivity to pollution, along with the scenarios of reducing the withdrawal from agricultural wells. in this study, in order to extract rainfall-drought relationships in a selected area called bushkan aquifer, the sum of hydrological relationships as well as numerical models were used up to the use of vulnerability index and zoning. method: extraction of the volume and type of flow distribution in the aquifer, which is the center of the effect of hydrological drought, was done by the method of regional analysis and the extraction of droughts with a historical and at the same time probable return period from examining the hydrograph extracted from the modflow model. the output of the hydrological studies which were prepared according to the physiographic elements were used as the inputs of the groundwater flow distribution model in the mentioned area. in order to prepare a structure for determining sensitive areas in drought, the processing of sentinel-2 satellite images was used to prepare the ndwi index as a standardized index of water structure changes as well as land cover, and a refined land structure layer based on classification using machine learning and eo methods. the earth structure layer under geology was chosen as the criteria for classifying areas in determining the priority of drought (from the point of view of underground water supply). results: the evaluation of the correctness of the mentioned method was to prepare a correlation table of changes in the ndwi index with the classes of the geology layer. this correlation was not observed in the elevation change classification layer; however, the examination of the trend and frequency (wave) of the time series of water changes determined a specific relationship with the drop in the underground water level. from the specific results of this research, it can be pointed out that in order to determine the drought areas, or its opposite concept, i.e. the areas spreading drought to the underground water, the basic criterion should be the geological diversity in the analysis at the same time as the agricultural development of the region. by using the images of sentinel satellites, it is possible to discover the classified intervals to receive the most changes of the ndwi index, according to the descriptions in this research. these spatial intervals better determine the decision-making limits for the implementation of flow diversion structures, and even the limits of cultivation in order to restore the climate against droughts resulting from agriculture. the initial and final values after the model calibration showed a similar form of hydraulic parameters. the rms or rmse relative error value was equal to 2.86, which indicates high simulation accuracy. conclusion: modflow mathematical model was simulated in 126 monthly periods and validated in 25% of the final time period. the total margin of error was reduced to 18.3. this amount can be further reduced by developing the conceptual model and providing more basic data. the plain is mostly fed from the middle and northern areas of the aquifer. according to the study of the underground water level map, the water in this area flows from the north and northeast towards the center of the plain and then south and southwest; considering the expansion of agricultural areas, the direction of the flow is the cause of the spread of pollution. the results of the aquifer level for this period show that the water level in most parts of the plain is always going down and the rate of its rise in wet periods is always less than the rate of its fall in dry periods. also, the results show that assuming that the amount of draining and feeding of the plain is the same as in previous years, most of the observation wells will face an intensification of the water level drop.
|
|
Keywords
|
aquifer ,bushkan ,eo learn ,wavelet method
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|