شبیه سازی عددی مسیر جریان آلاینده در آب زیرزمینی دشت بیرجند

چکیده مقاله

سابقه و هدف: ذخایر آب زیرزمینی در ایران یکی از اصلیترین منابع تأمین آب است که در چند دهه اخیر بروز عواملی هم چون توسعه، افزایش استحصال از آب زیرزمینی و خشک سالی موجب کاهش کمیت و کیفیت این منابع شده است. ازاین رو باید مدیریت صحیحی برای حفاظت و پایداری از این ذخایر ارزشمند صورت گیرد و تا حد ممکن از بروز پیامدهای منفی بیش تر جلوگیری شود. عدم مدیریت درست در بهرهبرداری از آبخوان بیرجند، شرایط لازم برای فرونشست، حادثه ای غیرقابل اصلاح، این دشت را فراهم میکند. ازاین رو با توجه به اهمیت این ذخایر ارزشمند باید راهبردهای مناسبی در جهت پایداری این منابع موردبررسی قرار گیرد. با افزایش آگاهی در مورد کیفیت آبهای زیرزمینی این منطقه و شبیهسازی انتقال آلودگیهای احتمالی موجود در این آبها میتوان به جهت و سرعت انتقال آلودگی پی برده، مناطقی را که در سالهای آینده با خطر آلودگی آبهای زیرزمینی مواجه میشوند، تعیین کرد. شناسایی و تحلیل وضعیت آبخوان در جهت ارزیابی اثرات اجرای سناریوهای مدیریتی موردبررسی قرار گرفت. مواد و روش ها: در ابتدا مدلسازی عددی آبخوان بیرجند انجام شد. محدوده آبخوان بیرجند در دو حالت ماندگار و غیرماندگار در سال 1390 با استفاده از مدل MODFLOW شبیه سازی شد. سپس واسنجی هدایت هیدرولیکی در تاریخ مذکور انجام گردید و برای دو سال 1391 و 1392 صحتسنجی شد. سپس سناریوهای لازم جهت اجرا پروژه، در نظر گرفتن نقاط مختلف به منظور تخلیه فاضلاب و تغذیه مصنوعی، تعریف شد. در آخر اثرات احیا، افزایش و کاهش 20 درصدی برداشت بر حرکت آلاینده با استفاده از مدل MODPATH بررسی شد. یافته ها: نتایج حاصل از کالیبراسیون نشان میدهد که خطای میان تراز ) RMSE ( مشاهده شده و محاسبه شده 071 / 1 متر است که مطلوب است. هم چنین تراز محاسبه شده توسط مدل نشان دهنده حرکت آبهای زیرزمینی در جهت شیب غالب منطقه یعنی از شرق و شمال شرقی 1400 ، پژوهش های حفاظت آب و خاک، دوره 28 ، شماره 4 104 به غرب و جنوب غربی است. هم چنین نحوه حرکت ذرات منطبق بر گرادیان آبهای زیرزمینی و در جهت کلی شرق به غرب است. طول حرکت ذره در زمان معین در قسمت شرقی آبخوان کم تر از قسمت غربی آن است. نتیجه گیری: نتایج نشان داد مقادیر پارامترهای آماری میانگین خطا ) ME (، میانگین مطلق خطا ( MAE ( و ریشه میانگین مربعات خطا ) RMSE ( به ترتیب 09 / 0 ، 944 / 0 و 071 / 1 متر برای مدل در شرایط غیرماندگار بود هم چنین این مقادیر برای دوره شبیهسازی 1095 روزه به منظور صحت سنجی، به ترتیب 158 / 0 - ، 639 / 1 و 438 / 2 متر برآورد شده است؛ بنابراین، میتوان مدل را برای پیشبینی مورداستفاده قرار داد. حاصل نتایج سناریوهای اعمالی افزایش و کاهش 20 درصدی برداشت از آب زیرزمینی بیرجند تفاوت قابل توجهی در مدت 10.000 روز در جریان هیدرولیکی آب زیرزمینی و حرکت ذرات آلاینده نشان نمیدهد اما طرح تغذیه مصنوعی تأثیر فراوانی در نحوه انتقال ذرات آلاینده میگذارد. بنابراین با توجه به مشکلات موجود در آب زیرزمینی بیرجند اجرای طرح تغذیه مصنوعی برای این شهر الزامی است.