شبيهسازي و پايش تراز آب زيرزميني دشت گرمسار با استفاده از دادههاي زميني و شاخص NDVI
نویسندگان
1 گروه مهندسي عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامي، رودهن، ايران.
2 گروه مهندسي عمران، واحد شهرقدس، دانشگاه آزاد اسلامي، شهرقدس، ايران.
3 گروه مهندسي عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامي، رودهن، ايران.
4 گروه مهندسي عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامي، رودهن، ايران.
doi
چکیده
زمينه و هدف: مصارف بيرويه و کنترل نشده منابع آب سطحي و زيرزميني، کاهش نزولات جوي، تمرکز مصرف در برخي نقاط (عدم تعادل بين تقاضا و پتانسيل تأمين آب)، الگوي کشت نامناسب و عدم آبياري صحيح و حفر چاههاي متعدد و بهرهبرداري بي برنامه از آنها در چند دهه اخير به خصوص در دشت گرمسار باعث بحراني شدن وضعيت منابع آب زيرزميني شده است. لذا به کارگيري مدلهاي عددي به عنوان ابزاري مفيد و کارآمد، مطرح بوده و نتايج رضايت بخشي حاصل نموده است. در سالهاي اخير تهيه مدل آبهاي زيرزميني به صورت بخش عمده تعداد زيادي از پروژههاي مربوط به بهره برداري، حفاظت و پالايش آبهاي زيرزميني در آمده است. با ادامه پيشرفت سخت افزاري و نرم افزاري کامپيوتر و در دسترس بودن آنها نقش اين مدلها نيز افزايش يافته است. روش پژوهش: در اين پژوهش با استفاده از يک مدل تفاضل محدود جريان آب زيرزميني، اقدام به توسعه شبيه ساز مفهومي به بهترين روش نرم افزاري و طبق دادههاي خام پردازش شده گرديد، مدل جريان آب زيرزميني با توجه به رويکرد خودکار واسنجي و صحت سنجي، کمترين انحراف آماري را بر روي پارامترهاي بهينه سازي ايجاد نمود. استخراج حجم و نوع توزيع جريان در آبخوان از بررسي هيدروگراف مستخرج از مدل MODFLOW صورت پذيرفت. به منظور تهيه يک ساختار تعيين مناطق حساس در آب زيرزميني، از پردازش تصاوير ماهواره Sentinel-2 در تهيه شاخص NDVI به عنوان شاخص استاندارد شده تغييرات ساختار آب و همچنين پوشش زمين استفاده شد. يافتهها: با توجه به روند تغييرات تراز آب دشت در محدوده شبيه ساز که با استفاده از صورت کوچکتر سلولهاي شبکه تفاضل محدود تدقيق شده بود، ميتوان بيشترين افت رخ داده را نواحي با بيشترين برداشت از منابع مرتبط دانست. تغييرات کاربري اراضي در قسمتهاي غربي دشت به صورت محسوس تري با تراکم جمعيت و استفاده از آب منجر به افت سطح آب زيرزميني شده است. نتايج خروجي از آناليز حساسيت پارامترهاي موثر در واسنجي آبخوان گرمسار، نشان دهنده تأثير حداکثري پارامترهاي هدايت هيدروليکي و ناهمسانگردي هدايت هيدروليکي بخصوص در برخي از پايلوتها ميباشد. ويرايشهاي صورت گرفته بر مرزهاي با بار هيدروليکي پويا (مدل مفهومي) در حدود پارامترهاي با حساسيت زياد، خطاي کل واسنجي را در آخرين مرحله از مراحل چهار گانه واسنجي به حداقل مطلوب کاهش داد. نتايج: به صورتي که مقادير اوليه و نهايي پس از اجراي دوره واسنجي صورت مشابهي از پارامترهاي هيدروليکي را نمايش ميدهد. مقدار خطاي نسبي RMS يا RMSE معادل با 86/2 ميباشد که دقت بالاي شبيهسازي را نشان ميدهد. مدل رياضي MODFLOW در 150 دوره ماهانه مورد شبيهسازي و در 25% دوره زماني نهايي مورد صحت سنجي قرار گرفت. حد کل خطا تا 18/3 کاهش يافت. اين مقدار با توسعه مدل مفهومي و ارائه داده پايه بيشتر ميتواند بيشتر کاهش يابد. نتايج نشان داد که در محدوده دشت مطالعاتي به عنوان بخش بزرگي از زمين هاي با کاربري کشاورزي، به صورت فصلي افزايش پوشش گياهي قابل تشخيص است. اين بسامد در فصول بهار و زمستان تمايز منحصري را نشان مي دهد با اين حال کشت هاي پاييزه و بهاره نيز قابل تشخيص است. با توجه به مطالعه نقشه تراز آبهاي زير زميني، آب اين منطقه از جهت شمال و شمال شرق به طرف مركز دشت و سپس جنوب و جنوب غرب جريان دارد؛ که با توجه به گسترش نواحي کشاورزي، از اين نظر جهت جريان، عامل گسترش آلودگي ميباشد. چنانچه وضعيت برداشت آب زيرزميني به همين صورت ادامه يابد، علاوه بر کاسته شدن از ذخائر آب زيرزميني دشت، کيفيت ذخاير آب زيرزميني باقيمانده نيز کمتر خواهد شد.