15703

1605 دكتري

دكتري

علوم و مهندسي آب

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1398

سيزده، [194]ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار

جهانگير عابدي كوپايي

علي يوسفي، آرش آذري، الهام درويشي

فرهاد موسوي، سعيد اسلاميان، سعيد سلطاني كوپائي

1399/05/27

كتابنامه

كشاورزي

مهندسي كشاورزي

1399/06/04

2627291

چكيده طبيعت پيچيده منابع آب به ويژه منابع آب زيرزميني نيازمند تعريف و به كارگيري مدل براي رسيدن به شناخت كافي درباره آنها و پيشبيني وضعيت آينده آنهاست به منظور مديريت يكپارچه منابع آب استفاده از يك نگرش جامع براي در نظر گرفتن تمام مؤلفههاي مؤثر بر مسئله ضروري به نظر ميرسد از جمله مؤلفههاي بسيار مهم و مؤثر بر وضعيت آب زيرزميني الگوي كشت ميباشد كه بهينهسازي آن ميتواند اثرات مثبتي از قبيل كاهش فشار وارده بر منابع آب و نيز افزايش درآمد كشاورزان را در پي داشته باشد از آنجا كه تا كنون مطالعهاي در خصوص مدلسازي آبخوان دشت كرمانشاه و تعيين الگوي كشت بهينه آن با استفاده از رويكرد پويايي سيستمها صورت نگرفته بود لذا انجام تحقيقي در اين زمينه براي منطقه مورد مطالعه ضروري بود به اين منظور براي نخستين بار مدلسازي آبخوان دشت كرمانشاه در محيط نرمافزار 1 7 GMS و با استفاده از مدل MODFLOW انجام گرفت به منظور دقت بيشتر در انجام محاسبات مربوط به اعمال سناريوهاي مديريتي مؤلفههاي مؤثر بر وضعيت منابع آب منطقه در محيط نرمافزار 23 Vensim PRO x به صورت يك مدل پويا تعريف شدند سپس چهار سناريو در زمينه منابع تأمين نياز آبي بخش كشاورزي بر روي مدل پويا اعمال شد نتايج به دست آمده از مدل پويا بر روي مدل آب زيرزميني اعمال گرديد و وضعيت هيدروگراف معرف آبخوان در صورت اعمال هر يك از سناريوها تعيين شد به منظور پيشبيني مقادير پارامترهاي اقليمي جهت بررسي وضعيت آبخوان در آينده از شبيهسازي استوكاستيك سريهاي زماني استفاده شد در اين تحقيق براي نخستين بار بهينهسازي الگوي كشت دشت كرمانشاه به كمك ابزار بهينهساز موجود در نرمافزار 23 Vensim PRO x به روش پاول و به صورت چندهدفه در سه سناريو مختلف انجام گرفت مقادير ضريب تعيين حداكثر خطا و ريشه ميانگين مربعات خطا براي مدل آب زيرزميني به ترتيب 39 0 1 متر و 46 0 به دست آمد كه نشاندهنده دقت قابل قبول مدل براي شبيهسازي وضعيت آبخوان بود بر اساس نتايج به دست آمده از مدل آب زيرزميني هدايت هيدروليكي در آبخوان دشت كرمانشاه از 1 0 تا 03 متر در روز و آبدهي ويژه از 20 0 تا 4 0 متغير بود مقادير ضريب تعيين و درصد خطا براي مدل پويايي سيستمها به ترتيب 89 0 و كمتر از 2 درصد به دست آمد كه نشاندهنده اعتبار مدل براي شبيهسازي سيستم واقعي بود مدل سري زماني غالب بر دادههاي ماهانه پارامترهاي بارش تبخير تبخير و تعرق پتانسيل و دبي رودخانهها مدل 0 1 PARMA بود ارزيابي دقت و كارايي مدلهاي سري زماني با استفاده از دو آماره ريشه ميانگين مربعات خطا و نش ساتكليف نشان داد كه مدلهاي سري زماني منتخب قابل قبول بودند مقادير ضريب تعيين و ريشه ميانگين مربعات خطا در سنجش دقت مدلهاي آب زيرزميني پويايي سيستمها و سري زماني در پيشبيني تراز سطح ايستابي در آينده به ترتيب 28 0 و 38 0 به دست آمد كه نشان دهنده دقت قابل قبول مدلها در پيشبيني وضعيت سطح آب زيرزميني در آينده بود نتايج نشان داد در صورتي كه نياز آبي بخش كشاورزي صرفا از طريق آبخوان تأمين گردد سطح آب زيرزميني به طور ميانگين از ابتدا تا انتهاي مدت 01 ساله از سال آبي 69 5931 تا سال آبي 5041 4041 به ميزان 9 0 متر افت خواهد كرد اعمال اين سناريو منجر به پايينترين سطح آب زيرزميني و كمترين درصد تأمين نياز آبي گياهان الگوي كشت نسبت به ساير سناريوهاي تعريفشده در اين تحقيق شد در صورتي كه نياز آبي بخش كشاورزي به صورت تلفيقي از باران مؤثر سد و آبخوان تأمين گردد سطح آب زيرزميني به طور ميانگين از ابتدا تا انتهاي مدت 01 ساله به ميزان 7 0 متر افزايش خواهد يافت و در صورتي كه راندمان آبياري نيز افزايش يابد وضعيت سطح آب زيرزميني مشابه وضعيت قبلي خواهد بود اما ميانگين 01 ساله درصد تأمين نياز آبي گياهان الگوي كشت در اين حالت به ميزان 2 4 درصد بيشتر خواهد بود در صورتي كه نياز آبي بخش كشاورزي به صورت تلفيقي از باران مؤثر سد آبخوان و فاضالب تصفيه شده تأمين گردد ميزان صعود سطح آب زيرزميني به طور ميانگين از ابتدا تا انتهاي مدت 01 ساله به ميزان 1 2 متر خواهد بود اعمال اين سناريو منجر به باالترين سطح آب زيرزميني و بيشترين درصد تأمين نياز آبي گياهان الگوي كشت نسبت به ساير سناريوهاي تعريفشده در اين تحقيق شد نتايج نشان داد در صورت امكان تغيير ضرايب كشت تمام گياهان در بهينهسازي الگوي كشت درصد كشت گياهان گندم ذرت دانهاي و علوفهاي جو گوجهفرنگي شبدر و پياز كاهش يافت و بيشترين افزايش سطح زير كشت نيز به ترتيب به آلبالو به زيتون گالبي زعفران گيالس گل محمدي گلخانه صيفيجات آلو و گياهان دارويي اختصاص داشت در صورت عدم تغيير در مساحت تحت پوشش گندم درصد كشت گياهان ذرت دانهاي و علوفهاي جو گوجهفرنگي شبدر پياز باقال و سيب كاهش و درصد كشت ساير گياهان افزايش يافت همچ

Sustainable exploitation of groundwater resources based on optimum crop pattern using system dynamics approach Khadijeh Barati k barati@ag iut ac ir Jan 22 2020 Department of Water Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Supervisor Jahangir Abedi Koupai koupai@iut ac ir ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ Professor of Water Engineering Department of Water Engineering College of Agriculture IsfahanUniversity of Technology AbstractWater resources especially groundwater resources have a complicated nature thatrequires models to be defined and applied to achieve sufficient recognition and accurateprediction on their future status In order to integrated management of water resources itseems necessary to use a comprehensive approach to consider all factors that affect onproblem One of the most important factors affecting groundwater status is the crop patternthat its optimization can have positive effects such as reducing pressure on water resourcesand increasing farmers incomes Since no study on Kermanshah plain aquifer modelingand determination of optimum crop pattern using system dynamics approach has beendone so far a research was required for the study area about this subject For this purpose aquifer modeling of Kermanshah plain was performed in GMS 7 1 software usingMODFLOW model for the first time In order to be more precise in the calculation ofmanagement scenarios the factors affecting the status of water resources were defined asa dynamic model in Vensim PRO x32 software Then four scenarios about water supplyresources of the agricultural sector were applied over the dynamic model The resultsobtained from the dynamic model were applied to the groundwater model and the statusof representative hydrograph of aquifer was determined by applying each scenario Inorder to predict climate parameters values to investigate the aquifer status in the future stochastic simulation of time series was used In this research crop pattern optimizationof Kermanshah plain was performed by the existing optimization tool in Vensim PRO x32software using multi objective mathematical programming approach by Powell method inthree different scenarios for the first time The values of coefficient of determination maximum error and root mean square error for the groundwater model were 0 93 1 mand 0 64 respectively indicating acceptable accuracy of the model for simulating aquiferstatus Based on the obtained results of the groundwater model the hydraulic conductivityin the aquifer of Kermanshah plain varied from 0 1 to 30 m day and specific yield variedfrom 0 02 to 0 4 The values of coefficient of determination and error percentage for thedynamic model were 0 98 and less than 2 respectively indicating the validity of themodel for simulating the real system The prevailing time series model for monthlyrainfall evaporation potential evapotranspiration and river discharge data was PARMA 1 0 model Evaluation of accuracy and efficiency of time series models using twostatistics root mean square error and Nash Sutcliffe showed that the selected time series 180

جهانگير عابدي كوپايي

علي يوسفي، آرش آذري، الهام درويشي

فرهاد موسوي، سعيد اسلاميان، سعيد سلطاني كوپائي