تراز آب زیرزمینی

در این تحقیق پیش بینی تراز آب زیرزمینی حوضه آبریز شریف آباد استان قم با بهره گیری از برخی مدل های هوشمند می باشد. به این منظور از داده های ماهیانه تراز آب زیرزمینی در سه حلقه چاه مشاهده ای واقع در حوضه آبریز شریف آباد در مدل سازی ها استفاده شده است. جهت مقایسه نتایج حاصل از مدل های هیبرید آنالیز موجک-شبکه عصبی (WNN)، برنامه ریزی ژنتیک (GP)، رگرسیون خطی چند متغیره (MLR) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) از دو معیار ریشه خطای مربع متوسط (RMSE) و ضریب کارایی نش- ساتکلیف (E) استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داده است که مدل ترکیبی موجک-عصبی پیش بینی دقیقتری برای تراز آب زیرزمینی ماهانه نسبت به مدل های ANN، GP و MLR ارائه داده، به طوریکه ضریب نش در مدل ترکیبی برای پیزومترهای 1، 2 و 3 به ترتیب 98/0، 98/0 و 95/0 حاصل شده است.

قیمت گذاری آب زیرزمینی از جمله مهم ترین سیاست های مدیریت تقاضای آب کشاورزی می باشد که می تواند افزون بر استفاده بهینه از آب کشاورزی، مشوقی برای ذخیره و حفاظت از منابع آبی باشد. در این مطالعه، بمنظور دستیابی به تعادل و پایداری سطح سفره آب زیرزمینی حوضه آبریز نیشابور، مدل ترکیبی برنامه ریزی ریاضی مثبت (PMP) و روش پویایی سیستم (SD)در چهار زیرحوضه طرح ریزی شد و اثر تغییر قیمت آب (افزایش 20 و 40 درصدی) بر الگوی کشت، سود، مصرف آب آبیاری کشاورزان و در نتیجه تغییر تراز آب زیرمینی بررسی شد. داده های مورد نیاز مطالعه از راه تکمیل 200 پرسشنامه و سازمان آب منطقه ای خراسان رضوی گردآوری شد. نتایج نشان داد، افزایش قیمت آب آبیاری تأثیر بسزایی بر تغییر الگوی کشت، کاهش سود، کاهش مصرف آب آبیاری و در نتیجه بر بهبود سطح تراز آب زیرزمینی دارد. با افزایش قیمت آب آبیاری به 40 درصد سطح زیرکشت و مصرف آب در تمامی زیرحوضه ها برای همه محصولات کاهش نشان داد که بیش ترین کاهش در مصرف آب آبیاری مربوط به زیرحوضه 4 و به مقدار 36 درصد بوده است. هم چنین، اعمال سیاست قیمتی منجر به کاهش سود ناخالص، بین 5/0 درصد در زیرحوضه 3 تا 1/11 درصد کاهش در زیرحوضه 2 گردید. اثر تغیر قیمت بر تراز آب زیرزمینی در یک دوره 12 ماهه شبیه سازی نیز نشان داد که افزایش تا 20 درصد قیمت آب آبیاری در طول یک سال، 33/0 متر سطح آب زیرزمینی را بهبود خواهد بخشید. از این رو، در اولویت قرار دادن سیاست قیمت گذاری آب آبیاری، در تصمیم گیری ها و برنامه های سیاستی مدیریت منابع آب استان خراسان رضوی، به عنوان راهبردی مناسب و کاربردی جهت کاهش تقاضای آب آبیاری و پایداری منابع آب دشت نیشابور توصیه می شود. طبقه بندی JEL : Q14، Q18، Q25

یکی از راه های مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی، مدل کردن تراز آب زیرزمینی دشت ها به منظور شناسایی پتانسیل-های آبی و برنامه ریزی بلند مدت براساس وضعیت آبخوان ها می باشد. در این پژوهش جهت شبیه سازی جریان آب زیرزمینی آبخوان دشت میناب از کد MODFLOW که از کدهای موجود در نرم افزار GMS7.1 می باشد، استفاده شد. برای بررسی تراز مشاهده ای و محاسباتی آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه از اطلاعات مربوط به سطح ایستابی 16 چاه مشاهداتی سطح دشت استفاده گردید. مدل ساخته شده در ابتدا با فرض ثابت بودن جریان واسنجی شد و پارامتر های تاثیرگذار بر مدل شامل هدایت هیدرولیکی و تغذیه بهینه شدند. سپس مدل با فرض ناپایدار بودن جریان در 12 گام زمانی (مهر 91 تا شهریور 92) واسنجی شد و پارامتر آبدهی ویژه نیز بهینه گردید. براساس بیلان محاسبه شده آبخوان، مجموع تغذیه آبخوان 433/1409 میلیون متر مکعب، و مجموع تخلیه از آبخوان 101/1640 میلیون متر مکعب می باشد که به دلیل بیشتر بودن میزان خروجی از آبخوان نسبت به ورودی، بیلان دشت منفی می باشد و موجب افت شدید تراز آب زیرزمینی در سال های آینده خواهد شد

برداشت بی رویه از سفره های آب زیرزمینی در کشور سبب افت شدید سطح ایستابی آبخوان و از بین رفتن لایه های آبدار زمین گردیده است. در این پژوهش به منظور بررسی وضعیت تراز آب زیرزمینی حوضه آبریز پریشان ، واقع در استان فارس در رابطه با برداشت بی رویه آب های زیرزمینی از داده های 33 حلقه چاه پیزومتری در بازه زمانی (2008- 2020) با استفاده از مدل Modflow شبیه سازی انجام گرفت. هم چنین نتایج حاصل از محاسبه بیلان آبی تعداد960 حلقه چاه بهره برداری در حوضه حاکی از آن است که میزان13 متر کاهش سطح تراز آب زیرزمینی در سطح حوضه پریشان اتفاق افتاده است و جمعا میزان 42.4 میلیون مترمکعب آب از ذخیره ثابت آبخوان در بازه 10 ساله کاسته شده است. با توجه به نقشه های درون یابی تهیه شده بیشترین میزان افت آب زیرزمینی مربوط به مناطق پریشان و فامور اتفاق افتاده است. از این رو با آمار سازمان آب منطقه ای فارس مبنی بر وجود چاه هایی با آبدهی بالا در این مناطق هماهنگی دارد. با استناد به نقشه های تهیه شده از آبخوان پریشان با توجه به آبرفتی بودن سفره آب زیرزمینی اثر افت سطح آب را می توان با فاصله مکانی کم مشاهده کرد. از سوی دیگر در نقشه های میان یابی ضریب پارامتر هدایت هیدرولیکی بیان کننده این است که میزان افت تراز آبخوان در مناطق پریشان و ملااره، فامور دارای بیشترین مقدار می باشد که با 11درصد خطای نسبی مؤید مدل سازی مناسب است.

هدف از این پژوهش تخمین مقدار تراز آب زیرزمینی در نقاط مختلف دشت داورزن واقع در استان خراسان رضوی در یک ماه آینده است. جهت پیش بینی زمانی از روش پرسپترون چندلایه شبکه عصبی و برای پیش بینی مکانی از روش کریجینگ استفاده شده است. داده های ورودی شامل سری زمانی تراز آب زیرزمینی است که به مدت هشت سال از مهر 82 تا اسفند 89 به صورت ماهیانه اندازه گیری شده است. ابتدا به منظور تعیین میزان دقت مدل، تراز آب زیرزمینی 12 ماه پایانی یک پیزومتر جدید با استفاده از روش پیشنهادی مدل سازی شده و با مقدار واقعی آن مقایسه گردیده است. مقدار ضریب انطباق به دست آمده (812/0E=) نشان دهنده کارایی مدل در این دشت است. سپس با اتکا به نتایج قابل قبول به دست آمده، تراز آب زیرزمینی یک ماه آینده  پیش بینی شد. در مرحله بررسی کارایی مدل، روش شبکه عصبی با میانگین ضریب انطباق 688/0 برای پیزومترها و نیم تغییرنمای گوسی نیز با درصد همبستگی 657/0 نتایج قابل قبولی را برای دشت داورزن نشان دادند.

سطح و کیفیت آب های زیر زمینی در ارتباط با متغیرهای مختلف تغییر می کند. هدف از این تحقیق، تخمین تغییرات زمانی و مکانی تراز آب زیرزمینی دشت مرند می باشد. برای این منظور، محاسبات بی لان آبی در نرم افزار Excel و پهنه ب ندی مکانی تغییرات در ArcGIS انجام شد. نتایج بررسی ها در وضعیت موجود نشان می دهد که در دوره ی آماری 32 ساله تراز آب زیرزمینی دشت به طور متوسط با افتی معادل 52 سانتی متر در سال و در 10 سال اخیر ب ه طور متوسط با افتی معادل 48 سانتی متر در سال روب رو شده است. برای بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی دشت در سال های آتی، ابتدا آبخوان دشت مرند به چهار پهنه ی مختلف تقسیم و سپس سه سناریو به صورت، 1) تأمین همه ی مصارف از منابع آب زیرزمینی، 2) تأمین مصارف شرب و صنعت از رودخانه ی ارس، 3) تأمین مصارف شرب و صنعت از رودخانه ی ارس و اعمال مدیریت مصرف بهینه تعریف شد و در نهایت برای هر یک از سناریوها، تراز آب زیرزمینی دشت در شهریور 1393 و 1398 پهنه بندی گردید. نتایج بررسی ها نشان می دهد که در سناریوی اول، با تشدید افت سطح آب زیرزمینی در تمامی پهنه ها، وضعیت آبخوان بحرانی تر شده و افت تراز آب زیرزمینی در برخی نواحی به 6/2 متر می رسد. با اعمال سناریوی دوم، تراز آب زیرزمینی دشت حداقل 67/1 و حداکثر 93/1 متر افزایش می یابد و با ادامه این روند بعد از 14 سال آبخوان به وضعیت سال 1384 برمی گردد. همچنین با اعمال سناریوی سوم تراز آب دشت، حداقل 78/4 متر و حداکثر 29/5 متر افزایش می یابد که با ادامه این روند بعد از 5 سال آبخوان به وضعیت سال 1384 برمی گردد.

آب های زیرزمینی همواره به عنوان یکی از منابع مهم و عمده ی تأمین آب شرب و کشاورزی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک مطرح بوده اند. به منظور آگاهی از وضعیت این منابع و مدیریت بهینه ی آنها، لازم است پیش بینی دقیقی از نوسانات سطح آب زیرزمینی صورت گیرد. در این تحقیق اطلاعات 15 پیزومتر موجود در دشت اردبیل مورد استفاده قرارگرفت. از تبدیل موجک و روش خوشه بندی به ترتیب برای پیش پردازش زمانی و مکانی استفاده گردید. روش مدل سازی مورد استفاده در این تحقیق، ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی یک ماه آینده می باشد. در ابتدا پیزومترهای موجود با روش خوشه بندی نقشه خود سازمانده کلاس بندی شده و برای پیزومترهای مرکزی هر کلاس دو مدل فوق به صورت تکی و در ترکیب با تبدیل موجک به کار رفت. نتایج حاصله ضریب تبیین متوسط 94/0 برای آموزش و 89/0 برای صحت سنجی را در مرحله ی مدل سازی با ماشین بردار پشتیبان نشان داد. استفاده از تبدیل موجک باعث افزایش 5/3 درصدی دقت مدل گردید. در ضمن مدل سازی از طریق شبکه عصبی مصنوعی نیز با ضریب تبیین متوسط 94/0 برای آموزش و 88/0 برای صحت سنجی از دقت بالایی برخوردار بوده و استفاده از تبدیل موجک باعث افزایش 5 درصدی دقت مدل شد.

برداشت بی رویه از سفره های آب زیرزمینی در کشور سبب افت شدید سطح ایستابی آبخوان و از بین رفتن لایه های آبدار زمین گردیده است. در این پژوهش به منظور بررسی وضعیت تراز آب زیرزمینی آبخوان مرودشت- خرامه، واقع در استان فارس در رابطه با برداشت بی رویه ی آب های زیرزمینی از داده های 81 حلقه چاه پیزومتری در بازه ی زمانی (2008- 2018) با استفاده از مدل Modflow شبیه سازی انجام گرفت. هم چنین نتایج حاصل از محاسبه ی بیلان آبی تعداد7500 حلقه چاه بهره برداری در حوضه حاکی از آن است که میزان 1100 میلیون مترمکعب آب از ذخیره ی ثابت آبخوان در بازه ی 10 ساله کاسته شده است. با توجه به نقشه های درون یابی تهیه شده بیشترین میزان افت آب زیرزمینی مربوط به مناطق درودزن، رامجرد و شول اتفاق افتاده است. از این رو با آمار سازمان آب منطقه ای فارس مبنی بر وجود چاه هایی با آبدهی بالا در این مناطق هماهنگی دارد. با استناد به نقشه های تهیه شده از آبخوان مرودشت با توجه به آبرفتی بودن سفره ی آب زیرزمینی اثر افت سطح آب را می توان با فاصله مکانی کم مشاهده کرد. از سوی دیگر در نقشه های میان یابی ضریب پارامتر هدایت هیدرولیکی بیان کننده ی این است که میزان افت تراز آبخوان در مناطق شمال غرب، مرکز و جنوب شرق حوضه دارای بیشترین مقدار می باشد که با 11درصد خطای نسبی مؤید مدل سازی مناسب است. در نهایت با انجام دو سناریوی کاهش 10 و 30 درصدی، میزان تغییرات آب زیرزمینی در طی سال های 2018- 2028 پیش بینی شد و نتایج نشان داد که در سناریوی اول بیشترین میزان افت با 83/24 متر و کمترین افت نیز به میزان 184/2 متر است. در سناریوی دوم نیز افت به میزان 523/4 متر کاهش یافته و سطح ایستابی به 30/20 متر رسیده است.