شبیه سازی سیستم جریان آب زیرزمینی دشت هرزندات با استفاده از مدل ریاضی

دسته آب شناسی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری هشتمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران
نویسنده اصغری مقدم، اصغر- آقازاده، نصرت
تاريخ برگزاری ۰۵ مهر ۱۳۸۴
متن اصلی:
     در راستای تهیه مدل ریاضی آبخوان دشت هرزندات، با توجه به وضعیت رسوبات آبرفتی و سازنده های منطقه و مرزهای جریان، مدل تفهیمی آبخوان تهیه شد و سپس با توجه به توزیع عوامل تغذیه و تخلیه، شرایط مرزی و گرادیان هیدرولیکی شبکه بندی منطقه صورت گرفت.
مدل تفهیمی تهیه شده برای آبخوان گویای مطالب زیر می باشد:
1- سیستم جریان آب زیرزمینی که از آن بایستی مدل تهیه شود حاوی یک آبخوان آزاد و غیرهمگن می باشد.
2- سفره آب زیرزمینی دشت عمدتاً از رسوبات دانه ریز در حد سلیت، ماسه، ماسه رسی و قلوه سنگ تشکیل شده است.
3- ضخامت رسوبات آبرفتی در مناطق مختلف دشت متفاوت بوده و بیشترین آن مربوط به قسمتهای مرکزی دشت می باشد.
4- جبهه ورودی آب زیرزمینی جنوب و جنوب شرقی و جبهه خروجی شمال دشت می باشد.
5- تغذیه آبخوان آبرفتی بیشتر از جریانهای زیر سطحی و نفوذ مستقیم از بارندگی است.
6- سنگ کف آبخوان در بیشتر مناطق دشت از جنس رس و مارن می باشد که در برخی از نقاط در سطح رخنمون دارد.
پس از تهیه و تکمیل داده های مورد نیاز، طراحی و ساخت مدل با استفاده از نرم افزار Visual Modflow- V.2.6 صورت گرفت. در ادامه سطح آب مهر ماه 1380 به عنوان شرایط اولیه بصورت فایل GRD وارد مدل گردید. سپس مدل برای سال آبی 81-80 و با در نظر گرفتن 4 پریود و 12 گام زمانی اجرا گردید. نتایج اولین اجرای مدل جهت مقایسه سطح آب مشاهداتی و محاسباتی در شکل(3و2) و جدول(1) آورده شده است. با توجه به عدم نتایج قابل قبول از اولین اجرای مدل، جهت تخمین بهتر پارامترهای سفره واسنجی(کالیبراسیون) مدل برای سه حالت مختلف انجام شد.
1- حالت پایدار(مرداد ماه) که در این دوره زمانی نفوذ از جریانهای سطحی به داخل سفره صفر می باشد و از این طریق هدایت هیدرولیکی و شرایط مرزی کالیبره گردید.
2- حالت پایدار(اردیبهشت ماه) با توجه به مشخص شدن هدایت هیدرولیکی و شرایط مرزی از مرحله قبل، درصد نفوذ از جریانهای سطحی کالیبره گردید.
3- حالت ناپایدار(سال آبی 81-80) که از این طریق آبدهی ویژه آبخوان کالیبره گردید.
پس از اجرای مدل و کالیبراسیون آن، تحلیل حساسیت مدل جهت شناسایی پارامترهای حساس انجام گرفت که نشانگر حساسیت مدل نسبت به تغییرات ضرایب هیدرودینامیکی است. این حساسیت بخصوص در نواحی ورودی و خروجی دشت شدیدتر است. پس از واسنجی مدل، جهت اطمینان از صحت ترکیب پارامترهای بکار رفته، صحت سنجی مدل برای سال آبی 82-81 انجام شد.
 
مقایسه سطح آب مشاهداتی و محاسباتی برای انتهای دوره صحت سنجی نشان داد که مدل کالیبره شده در مرحله صحت سنجی نتوانسته بخوبی شرایط طبیعی آبخوان را شبیه سازی کند. دلیل اصلی وجود خطا و عدم مقبولیت مدل، عدم قطعیت داده های ورودی به مدل تشخیص داده شد که از این داده ها می توان به عدم صحت ارتفاع سنگ کف در برخی از مناطق دشت، ناکافی بودن پیزومترهای موجود، نبود آزمایشات پمپاژ جهت برآورد ضرایب هیدرودینامیکی سفره و نبود ایستگاه هیدرومتری بر روی رودخانه فصلی دره دیز جهت اندازه گیری جریانات سطحی اشاره کرد.
لذا به منظور مقابله با عدم قطعیت مدل ریاضی آبخوان راهکارهایی ارائه شد. از آنجاییکه پارامترهای هیدرودینامیکی سفره از مهمترین ورودیهای مدل ریاضی به شمار می آیند و هر چه این پارامترها قطعیت بیشتری داشته باشد مدل ایجاد شده مقبولیت بیشتری خواهد داشت. با توجه به اهمیت این پارامترها و حساسیت مدل نسبت به آنها سعی شد از روشهای قابل قبول مقادیر S و K محاسبه گردد برای این منظور جهت محاسبه دقیق هدایت هیدرولیکی(k)، ضریب قابلیت انتقال سفره با استفاده از رابطه همبستگی بین T و RT به کل دشت بسط داده شد و نیز با توجه به عدم وجود پمپاژ مناسب در دشت، ضریب ذخیره آبخوان(S) از طریق بیلان جزء به جزء محاسبه گردید. در نهایت با توجه به خطاهای موجود شرایط مرزی مدل و شبکه بندی اولیه مدل اصلاح گردید و شرایط جدید وارد مدل گردید. بعد از قطعیت دادن به ضرایب هیدرودینامیکی آبخوان و اصلاح شرایط مرزی و شبکه بندی، مدل مجدداً اجرا و کالبیره گردید. شکل(5و4) و جدول(2) نتایج انتهای دوره کالبیراسیون مدل را جهت مقایسه سطح آب مشاهداتی و محاسباتی نشان می دهند، با توجه به اینکه مقادیر SRMS،SRMFS بایستی کمتر از
 
 
 
 
5 درصد باشد تا نسبت خطا به کل اختلاف بار مقدار ناچیزی گردد. مقادیر بدست آمده در این ارزیابی به ترتیب 58% و 7/1 درصد می باشد که نشان دهنده کمتر بودن مقدار خطا نسبت به کل اختلاف بار می باشد.
نتایج حاصل از کالیبراسیون نهایی مدل مورد ارزیابی قرار گرفت و مدل برای شرایط جدید صحت سنجی شد، صحت سنجی مجدد نشان داد که مدل می تواند شرایط طبیعی آبخوان را شبیه سازی نماید و از آن می توان به عنوان ابزار مدیریتی جهت بهره برداری بهینه ازمنابع آب زیرزمینی استفاده کرد. شکل(6) نتایج انتهای دوره صحت سنجی مدل را جهت مقایسه سطح آب مشاهداتی و محاسباتی نشان می دهند.

کلید واژه ها: جریانآب آب شناسی آذربایجان شرقى