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.