نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

شبیه‌سازی تراز آب زیرزمینی در دشت دامغان با استفاده از مدلسازی عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مرضیه باقری 1
الهام فیجانی 2
1 دانشجوی کارشناسی ارشد آب زمین شناسی، دانشکده زمین شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
2 دانشیار، دانشکده زمین شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران
10.22125/iwe.2025.504410.1857
چکیده
دشت دامغان در استان سمنان در شمال ایران قرار دارد و یکی از محدوده‌های مطالعاتی شمال غرب حوضه آبریز کویر مرکزی است. در این دشت، آبخوان آبرفتی از نوع آزاد با مساحت 4/812 کیلومتر مربع قرار گرفته است و به دلیل فقیر بودن منطقه از آب سطحی، اکثر نیاز آبی منطقه از منابع آب‏های زیرزمینی تامین می‏شود. سطح تراز آب زیرزمینی سالانه بیش از 60 سانتی‏متر افت را تجربه می‏کند. به منظور بررسی آبخوان موجود در این دشت و مدیریت برداشت آب زیرزمینی مدل عددی آب زیرزمینی با استفاده از نرم افزار GMS و مدل MODFLOW تهیه گردید. پس از آماده‏سازی لایه‏های اطلاعاتی به منظور ساخت مدل مفهومی در اولین گام از مدل‏سازی، این داده‏ها وارد محیط نرم‏افزار GMS شدند. مدل عددی به دو صورت پایدار و ناپایدار برای سال آبی 1400-1399 اجرا گردید و پس از واسنجی به دو روش خودکار و دستی به کمک داده‏های موجود از سال‏ آبی متفاوت از دوره واسنجی مرحله صحت سنجی اجرا شد. به دلیل همبستگی تراز آب زیرزمینی مشاهداتی و محاسباتی در مرحله صحت‏سنجی، مدل طراحی شده قابلیت پیش‏بینی وضعیت آینده این آبخوان را دارد. در آخرین مرحله از مدل‏سازی سناریوهایی جهت بهبود وضعیت آبخوان و جبران کسری مخزن (23/27- میلیون متر مکعب) طراحی شد و نتایج نشان داد که تنها در صورت کاهش بیش از 40 درصد برداشت از چاه‏های بهره‏برداری بیلان آب زیرزمینی در این آبخوان به تعادل خواهد رسید.
کلیدواژه‌ها
آبخوان
آب‏های زیرزمینی
دشت دامغان
مدل عددی
نرم افزار GMS
موضوعات

عنوان مقاله English

Simulation of groundwater level in Damghan plain using numerical modeling

نویسندگان English

Marziyeh Bagheri 1
Elham Fijani 2
1 MSc Student of Hydrogeology, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Associate Professor, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

Damghan plain is located in Semnan Province in northern Iran and is one of the study areas in the northwest of the Central Desert Basin. In this plain, an alluvial unconfined aquifer with an area of 812.4 km2 is situated, and due to the scarcity of surface water in the region, most of the water demands are met by groundwater resources. The groundwater level experiences an annual decline of more than 60 cm. To investigate the aquifer in this plain and manage groundwater withdrawal, a numerical groundwater model is prepared using GMS software and the MODFLOW model. After preparing the information layers to build a conceptual model in the first step of modeling, this data is entered into the GMS software environment. The numerical model is run in two steady and unsteady states for the water year 2020-2021, and after calibration using both automatic and manual methods with the help of available data from different water years during the calibration period, the validation phase is carried out. Due to the correlation between the observed and calculated groundwater levels in the validation phase, the designed model is capable of forecasting the future status of this aquifer. In the last stage of modeling, scenarios are designed to improve the aquifer's status and compensate for the reservoir deficit (-27.23 million cubic meters), and the results showed that only if withdrawal from the exploitation wells is reduced by more than 40% will we witness groundwater balance in this aquifer reaching equilibrium.

کلیدواژه‌ها English

Aquifer
Groundwater
Damghan plain
Numerical model
GMS software
آشوری, مهدی زاده, سید سجاد, حاجی کندی, هومن, جمالی, امامقلی زاده. (1402). مدل‌سازی آب زیرزمینی دشت دامغان و بهینه‌سازی الگوی کشت به‌منظور جلوگیری از افت تراز آب زیرزمینی. (پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز (علمی-پژوهشی, 14(28), 134-147.‎
براتی, عابدی کوپایی, جهانگیر, آذری, درویشی, یوسفی. (1398). مدل سازی آب زیرزمینی به منظور تعیین ضرایب هیدرودینامیکی در آبخوان آزاد (مطالعه موردی: دشت کرمانشاه). تحقیقات آب و خاک ایران, 50(3), 687-700.‎
قوشه‏ای، (1389)، "محاسبه بیلان آب زیرزمینی دشت دامغان"، نخستین کنفرانس ملی پژوهش‏های کاربردی منابع آب ایران، کرمانشاه، ص 163-151.
شرکت مهندسین مشاور طرح آبریز، (1388)، مطالعات نیمه تفضیلی منابع آب زیرزمینی دشت دامغان، مطالعات زمین‏شناسی، گزارش دوم.
گزارش‏های محدوده مطالعاتی استان سمنان، 1398، دفتر مطالعات پایه منابع آب ایران، وزارت نیرو.
نخعی, حسنی, مقیمی, همایون, عباس نوین پور, اسفندیار. (1400). پیش‌بینی اثرات ناشی از بهره‌برداری بی‌رویه بر آبخوان دشت زرندیه (استان مرکزی) با استفاده از نرم‌افزار GMS. هیدروژئولوژی, 6(2), 13-29.‎
Alavi, M., & Salehi Rad, R. (1975). Geological map of Damghan (Scale: 100000). Serial sheet, 6862.
Ali, A. S. A., Jazaei, F., Clement, T. P., & Waldron, B. (2024). Physics-informed neural networks in groundwater flow modeling: Advantages and future directions. Groundwater for Sustainable Development, 25, 101172.
Al-Maktoumi, A., Zekri, S., El-Rawy, M., Abdalla, O., Al-Wardy, M., Al-Rawas, G., & Charabi, Y. (2018). Assessment of the impact of climate change on coastal aquifers in Oman. Arabian Journal of Geosciences, 11, 1-14.
Al-Salamah, I. S., Ghazaw, Y. M., & Ghumman, A. R. (2011). Groundwater modeling of Saq Aquifer Buraydah Al Qassim for better water management strategies. Environmental monitoring and assessment, 173, 851-860.
Felfelani, F., Hughes, J., Chen, F., Dugger, A., Schneider, T., Gochis, D., ... & Essaid, H. (2024). Simulation of groundwater-flow dynamics in the US Northern High Plains driven by multi-model estimates of surficial aquifer recharge. Journal of Hydrology, 630, 130703.
Karimi, L., Motagh, M., & Entezam, I. (2019). Modeling groundwater level fluctuations in Tehran aquifer: Results from a 3D unconfined aquifer model. Groundwater for Sustainable Development, 8, 439-449.
Lyazidi, R., Hessane, M. A., Moutei, J. F., & Bahir, M. (2020). Developing a methodology for estimating the groundwater levels of coastal aquifers in the Gareb-Bourag plains, Morocco embedding the visual MODFLOW techniques in groundwater modeling system. Groundwater for Sustainable Development, 11, 100471.
Mohammadi Arasteh, S., & Shoaei, S. M. (2023). Simulation of groundwater resource quantity and quality and assessment of the effects of alluvial material dissolution on the changes of qualitative parameters of the Zanjan Plain, Iran. Arabian Journal of Geosciences, 16(1), 60.
Mustafa, J. S., & Mawlood, D. K. (2024). Research Paper Developing three-dimensional groundwater flow modeling for the Erbil Basin using Groundwater Modeling System (GMS). Journal of Groundwater Science and Engineering, 12(178), 189.
Patil, N. S., & Chetan, N. L. (2017). Groundwater modeling of Hiranyakeshi watershed of Ghataprabha sub-basin. Journal of the Geological Society of India, 90(3), 357-361.
Tian, Y., Zheng, Y., Wu, B., Wu, X., Liu, J., & Zheng, C. (2015). Modeling surface water-groundwater interaction in arid and semi-arid regions with intensive agriculture. Environmental Modelling & Software, 63, 170-184.