شبیه‬ سازی اثرات تخصیص بهینه آب بر منابع آب زیرزمینی در دوره‬ های تنش ماهانه (دشت باغملک، استان خوزستان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اهواز، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، اهواز

2 استادیار بخش مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سیرجان

چکیده

تخصیص بهینه آب میتواند یک راهکار مناسب برای افزایش بهرهوری منابع آب در نواحی خشک و نیمهخشک محسوب گردد. بدین منظور، منابع اصلی مصرف آب در دشت باغملک (استان خوزستان) در حد فاصل مهر ماه 1392 تا شهریور ماه 1393 و رقوم سطح ایستابی به مدت 9 سال (1381 تا 1390) شناسایی و تحلیل شدند. مدل توسعه داده شده در این تحقیق از ترکیب دو مدل بهینهسازی چندهدفه الگوی کشت و شبیهسازی آب زیرزمینی به دست آمد. همچنین رفتار جریان آب زیرزمینی بر پایه روش عددی تفاضل محدود با استفاده از نرمافزار Modflow برای تحلیل سناریوهای بهینه برداشت، شبیهسازی گردید. سالهای مطالعه به 36 دوره تنش فصلی تقسیم شده و هدایت هیدرولیکی، آبدهی ویژه و مقدار تغذیه در این دورهها مورد واسنجی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل جریان با واریانس خطای 05/3 و 92/3 بهترتیب برای فرآیندهای واسنجی و صحتسنجی دقت شبیهسازی قابل قبولی دارد. علاوه بر این، پیشبینی سطح ایستابی پس از سناریوی برداشت بهینه نشان داد که دورههای اصلی مدیریت آب زیرزمینی در ماههای اردیبهشت و خرداد  قرار دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulating the Effect of Optimal Water Allocation on Groundwater in Monthly Stress Periods (Baghmalek Plain, Khuzestan Province)

نویسندگان [English]

  • R Lalehzari 1
  • H Abbaslou 2
چکیده [English]

Optimized water allocation may be considered as a valuable solution to increase the productivity of water resources in arid and semi-arid areas. To achieve this purpose, the main resources of water consumption in Baghmalek plain (Khuzestan province) for duration of October 2013 to September 2014 and also water table heights for nine years (2002 to 2011) were evaluated. In this study, the final model was developed by combining the two cropping pattern multiobjective optimization and groundwater simulation models. Also, groundwater flow was simulated for addressing optimal discharge scenarios based on finite difference numerical approach using Modflow software. Study years were divided into 36 seasonal stress periods and hydraulic conductivity, specific yield and recharge were calibrated in these periods. The results showed that the flow model had an acceptable simulation accuracy by variance error of 3.05 and 3.92 in calibration and verification processes, respectively. Furthermore, the prediction of water table after the optimal discharge scenario indicated that the May and June months were the main periods of groundwater management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Allocation
  • Baghmalek plain
  • Groundwater simulation
  • optimization
آذری آ، آخوندعلی ع م، رادمنش ف و حقیقی ع، 1392. شبیه‌سازی-بهینه‌سازی چندمنظوره برای مدیریت بهره‌برداری تلفیقی منابع آب در شرایط برهم‌کنش آب‌های سطحی و زیرزمینی با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک (مطالعه موردی: دشت دز). رساله دکتری هیدرولوژی. گروه هیدرولوژی و منابع آب، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.
باریکانی ا، احمدیان م، خلیلیان ص و چیذری اح، 1391. استفاده تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی و تعیین الگوی بهینه کشت دشت قزوین. اقتصاد کشاورزی و توسعه، شماره77، صفحههای 29 تا 56.
بینام 1392. گزارش بیلان آب محدوده مطالعاتی باغ­ملک، مطالعات تهیه بیلان منابع آب محدوده­های مطالعاتی حوزه آبریز رودخانه­های هندیجان - جراحی. سازمان آب و برق خوزستان.
خاشعی سیوکی ع، قهرمان ب و کوچکزاده م، 1392. کاربرد تخصیص و مدیریت آب کشاورزی با استفاده از تکنیک بهینه‏سازی PSO (مطالعه موردی: دشت نیشابور). نشریه آب و خاک، جلد27، شماره2، صفحههای 292 تا 303.
ربیعی ز، هنر ت و کاظمی عر، 1392. تخصیص بهینه همزمان آب و زمین در شرایط کمبود منابع با استفاده از روابط بیلان آب در خاک (مطالعه موردی شبکه آبیاری و زهکشی سد درودزن استان فارس). نشریه آبیاری و زهکشی ایران، جلد2، شماره7، صفحههای 159 تا 166.
سلطانی ف، 1388. تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی دشت باغملک بر اثر خشکسالی و برآورد میزان تغییر حجم سفره آبدار. دومین همایش ملی اثرات خشکسالی و راهکارهای مدیریت آن. 30 اردیبهشت. مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان.
علیمحمدی س و حسین‌زاده ح، 1389. بهینه‌سازی بهره‌برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی حوضه آبریز رودخانه ابهر. مجله آب و فاضلاب، شماره3، شمارههای 75 تا 87.
محمدرضاپور طبری م، مکنون ر و عبادی ت، 1388. مدل بهینه‌سازی چندهدفه به‌منظور مدیریت بهره‌برداری تلفیقی با استفاده از الگوریتم‌های SGAs و NSGA-II. مجله آب و فاضلاب، شماره1، صفحههای 1 تا 12.
محمدرضاپور طبری م، مکنون ر و عبادی ت، 1391. ارائه ساختاری به‌منظور برنامه‌ریزی بلندمدت بهینه بهره‌برداری تلفیقی. مجله آب و فاضلاب، شماره4، صفحههای 56 تا 69.
نجاتی جهرمی ز و چیت‌سازان م، 1388. شبیه‏سازی منابع آب زیرزمینی دشت عقیلی با استفاده از مدل ریاضی تفاضلات محدود. پایان‏نامه کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی. دانشگاه شهید چمران اهواز. 158ص.
Delavar M, Moghadasi M and Morid S, 2012. Real-time model for optimal water allocation in irrigation systems during droughts. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE 138(6): 517-524.
Ghahraman B and Sepaskhah AR, 2002. Optimal allocation of water from a single purpose reservoir to an irrigation project with pre-determined multiple cropping patterns. Irrigation Science 21: 127-137.
Hallaji K and Yazicigil H, 1996. Optimal management of coastal aquifer in southern Turkey. Journal of Water Resources Planning and Management 122(4): 233–244.
Karamouz M and Araghinejad S, 2008. Drought mitigation through long-term operation of reservoirs: case study. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE 134: 471-478.
Karamouz M, Kerachian R and Zahraie B, 2004. Monthly water resources and irrigation planning: A case study of conjunctive use of surface and groundwater resources. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE 130(5): 391-402.
Lalehzari R and Tabatabaei SH, 2015. Simulating the impact of subsurface dam construction on the change of nitrate distribution. Environmental Earth Science 74 (4): 3241-3249.
Lalehzari R, Tabatabaei SH and Kholghi M, 2013. Simulation of nitrate transport and wastewater seepage in groundwater flow system. International Journal of Environmental Science and Technology. 10: 1367-1376.
Lalehzari R, Boroomand Nasab S, Moazed H and Haghighi A, 2016. Multi-objective management of water allocation to sustainable irrigation planning and optimal cropping pattern. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE 142(1): 05015008.
Maheshwari BL, McMahon TA and Turner AK, 1990. Sensitivity analysis of parameters of border irrigation models. Agricultural Water Management 18: 277-287.
Sethi LN, Sudhindra N, Panda, Manoj K, Nayak, 2006. Optimal crop planning and water resources allocation in a coastal groundwater basin, Orissa, India.  Agriculture water management. 83 (3): 209-220.
Yang CC, Chang LC, Chen CH and Yeh MS, 2009. Multi-objective planning for conjunctive use of surface and subsurface water using genetic algorithm and dynamics programming. Water Resource Management 23(3): 417-437