شبیه‌سازی کیفیت آبخوان در اثر تهاجم جبهه‌های آب شور با استفاده از مدل SEAWAT، مطالعه موردی: دشت بابل‌رود

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 استاد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 استاد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مازندران

4 دانشیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری

5 دانشیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

رشد جمعیت و تغییرات ناشی از گرمایش زمین تاثیرات مختلفی بر محیط پیرامون داشته است. این تغییرات سبب چالش‌هایی در روند بهره‌­برداری از منابع آب از دیدگاه کمی و کیفی شده است. کاهش سطح آب زیرزمینی شیرین و بالازدگی آب شور دریا در آبخوان­‌های ساحلی سبب کاهش میزان بهره‌­وری از آب در این مناطق شده است. در این پژوهش، شبیه­‌سازی کیفیت آبخوان در اثر تهاجم جبهه­‌های آب شور با استفاده از مدل عددی با استفاده از نرم‌­افزار GMSv.10 انجام گرفته است. با استفاده از دو مدل کیفی MT3D و SEAWAT، وضعیت کیفی آبخوان تحلیل و پیش‌بینی شد. مدل پیش‌­بینی­ 10 ساله نشان داد که میزان افزایش غلظت TDS رابطه مستقیمی با افت سطح ایستابی دارد. پس از واسنجی ضریب پخشیدگی مولکولی، نسبت پخش افقی به طول پخش 0.5، نسبت پخش عمودی به طول پخش 0.2 به‌دست آمد. تحلیل نتایج کیفی نشان داد که در شمال ­غرب آبخوان (چاه دریاکنار) میزان غلظت TDS افزایش داشته است که تهاجم جبهه­‌های آب شور دریا به‌طرف ساحل را محتمل می‌کند. نتایج شبیه‌سازی با استفاده از مدل کیفی نشان می‌­دهد که تهاجم جبهه‌­های آب شور از دو بعد سطح و عمق جریان آب زیرزمینی می‌باشد و اختلاف چگالی بین منابع آب شور و شیرین سبب هجوم منحنی جبهه­ آب شور شده است. وضعیت تهاجم جبهه‌­های آب شور به‌طرف ساحل حاکی از افزایش غلظت بیش از 2000 میلی­‌گرم بر لیتر در طی دوره پیش­‌بینی می­‌باشد. در این پژوهش به‌منظور تصمیم­‌گیری در خصوص عوامل موثر بر افزایش یا کاهش پیشروی جبهه‌­های آب شور ساحلی سه روش کاهش برداشت آب از منابع آب زیرزمینی، استفاده از طرح­‌های افزایش تغذیه آبخوان و احداث سد زیرزمینی مورد تحلیل و مدل­سازی قرار گرفت. نتایج نشان می­‌دهد که کاهش برداشت، بیشترین تاثیر را در عقب­‌زدگی جبهه­‌های آب شور نسبت به دو روش دیگر دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of aquifers due to seawater intrusion using SEAWAT model, case study: Babolrood River Plain

نویسندگان [English]

  • Davod Ghorbanpour 1
  • Karim Solaimani 2
  • Mir Khalaghe Mirnia 3
  • Kaka Shahedi 4
  • Abdolnabi Kolahchi 5
1 PhD student of Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Agricultural and Natural Resources University of Sari, Iran
2 Professor, Faculty of Natural Resources, University of Agriculture and Natural Resources of Sari, Iran
3 Professor, Mazandaran University
4 Professor, Faculty of Natural Resources, University of Agriculture and Natural Resources of Sari, Iran
5 Associate Professor, Soil and Water Conservation Research Institute, Agricultural Research and Education Organization, Tehran, Iran
چکیده [English]

Growth of population and changes due to earth heating, have differently affected the environment. These changes have challenged the water resources exploitation process both qualitatively and quantitatively. Reduced fresh groundwater level and higher level of seawater in coastal aquifers have resulted in reduced water exploitation in these zones. This study simulated the aquifer quality due to seawater intrusion using a numerical model in GMS v.10. The quality of the aquifer was analyzed and predicted using two qualitative models of SEAWAT and MT3D. The 10-years prediction model has shown a direct relationship between increased Total Dissolved Solids (TDS) concentration and reduced water table. The horizontal to vertical diffusion ratio of 0.5 and vertical to horizontal diffusion ratio of 0.2 were obtained following the calibration of molecular diffusion coefficient. Analysis of qualitative results indicated the increased TDS concentration at the northwest of the aquifer which is probably due to seawater intrusion toward the coast. Results of simulation using qualitative model indicated the seawater intrusion from two dimensions of groundwater level and depth. Further, the density difference between seawater and fresh groundwater resources has resulted in seawater intrusion performance curve. The position of seawater intrusion toward the coast indicated increased concentration of more than 2000 mgL-1 during the prediction period. Three methods of reduced groundwater harvesting, increased aquifer feeding plans and construction of ground dams were examined and analyzed in this study in order to decide about the factors influencing the increase or decrease of seawater intrusion into the coast. Findings of the analysis indicated the highest effect of reduced groundwater harvesting in limiting the seawater intrusion compared to the two other methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aquifer
  • Groundwater model
  • Molecular diffusion coefficient
  • MT3D model
  • TDS concentration