طراحی شبکه بهینه چاه های پایش کیفی آب زیرزمینی با استفاده از مدلهای MODFLOW و MT3D

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، گروه مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.

3 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، گروه مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.

doi
چکیده

یک شبکه چاه­‌های پایش مناسب می‌­تواند داده‌­های کمی و کیفی ارزشمندی برای تصمیم­‌‍گیری آگاهانه در مورد وضعیت محیط­زیست فراهم کند. انتخاب تعداد بهینه چاه­‌های پایش و توزیع مکانی آن­ها بزرگترین چالش هیدروژئولوژیست‌­ها است. از سوی دیگر، توزیع نامناسب چاه­‌های پایش یا تعداد ناکافی آن­ها به درستی وضعیت زیست­‌محیطی منطقه را نشان نمی­‌دهد. در این مطالعه شبکه پایش فعلی در منطقه موردمطالعه با توجه به نتایج شبیه‌­سازی مدل­‌های MODFLOW و MT3D ارزیابی شد و سپس در ادامه شبکه پایش با توجه به چاه­‌های موجود در منطقه با روش بهینه‌­سازی توسعه‌‎یافته در این مطالعه طراحی شد. مدل بهینه‌­سازی شامل دو تابع هدف حداکثر کردن ضریب نش- ساتکلیف و حداقل کردن هزینه­‌ها به طور همزمان است که با اعمال ضریب وزنی W به صورت یک تابع هدف تعریف شد. از الگوریتم ژنتیک برای حل مدل بهینه­‌سازی استفاده شد. نتایج ارزیابی‌ها نشان داد که انتخاب جواب بهینه وابستگی زیادی به مقدار ضریب وزنی W دارد. بنابراین بهترین مقدار W با توجه به برقراری یک رابطه قابل قبول بین هزینه و پراکنش مکانی چاه­‌ها در منطقه انتخاب می­‌شود. در ادامه برای انتخاب بهترین جواب از شاخص‌­های PBIAS ،RMSE و ضریب رگرسیون نیز استفاده شد که مقادیر این شاخص‌­ها در این مطالعه قابل قبول بوده است. همچنین، بزرگ‌تر بودن میانگین مقادیر TDS بهینه از میانگین مقادیر TDS مشاهده‌ای نشان می­‌دهد که شبکه بهینه، داده‌­های کیفی آب زیرزمینی مناطق آلوده­تر را فراهم می‌­کند. روش ارائه شده در این مطالعه برای سایر آلاینده­‌ها باید مورد ارزیابی و صحت­‌سنجی قرار گیرد.