توصيفگر ها :
دشت شازند , مدل SWAT , مدل MODFLOW2000 , مديريت منابع آب , پنل خورشيدي , بهينه سازي
چكيده فارسي :
با وجود اينكه 70 درصد سطح كره زمين را آب فرا گرفته است، تنها 3 درصد آن آب‌هاي شيرين را شامل مي‌شود كه تمام اين مقدار توسط بشر قابل استفاده نيست زيرا بخشي از آن به صورت يخ‌هاي قطبي مي‌باشد. در سال‌هاي اخير، تغييرات اقليمي و بارش‌هاي ناكافي بحران‌هايي را در سرتاسر دنيا ايجاد كرده است كه بايستي با مديريت‌هاي مناسب به كاهش مشكلات ناشي از كم آبي پرداخت. دشت شازند واقع در استان مركزي، به طور همزمان بخش‌هاي كشاورزي، صنعت و شرب را دربردارد و از آن جايي كه وابسته به منابع آب زيرزميني است با بيلان منفي در سال‌هاي اخير مواجه بوده است. در اين پژوهش، با كمك مدل‌هاي ارزيابي آب و خاك SWAT)) و مدل آب زيرزميني MODFLOW)) اثرات تغيير كاربري اراضي كشاورزي بر ميزان احياي آبخوان در دوره مطالعاتي 2009 تا 2019 صورت گرفته است. براي تغيير كاربري اراضي كشاورزي چندين سناريو شامل بهينه سازي سطح زير كشت، كاهش 10، 20، 30 درصد سطح زير كشت، طرح نكاشت در منطقه و جايگزيني نيروگاه خورشيدي به جاي سطح زير كشت، درنظر گرفته شد. نتايج نشان مي‌دهد كه در مرحله واسنجي مدل SWAT ايستگاه پل دوآبp-factor ، r-factor، R2 و NSE به ترتيب برابربا87/0، 11/0، 77/0 و 73/0 و در ايستگاه بازنه مقادير به ترتيب 67/0، 17/0، 48/0 و 44/0 به دست آمد. همچنين در مرحله صحت‌سنجي مقدار R2 و NSE در ايستگاه پل دوآب و بازنه به ترتيب 65/0، 45/0، 57/0 و 40/0 محاسبه شده. در مدل MODFLOW مقادير R2 و RMSE در واسنجي و صحت سنجي دوره ناپايدار به ترتيب 97/0، 95/0، 96/1 و 33/2 به دست آمد. با كمك سناريوهاي مديريتي: (1) طرح نكاشت زراعي، (2) بهينه سازي سطح زير كشت با در نظر گيري همزمان كاهش مصرف آب و كمترين تغيير در وضعيت اقتصادي كشاورز، (3) كاهش 10، 20 و 30 درصدي سطح زير كشت و(4) جايگزيني سطح زير كشت با نيروگاه‌هاي خورشيدي ميزان احياءآبخوان محاسبه شد. به طور كلي نتايج نشان داد كه در پايان هر سال و در پايان دوره مطالعاتي با سناريوي طرح نكاشت به ترتيب 42/0 و 3 متر، با سناريوي بهينه سازي سطح زيركشت02/0 و 28/0متر، با سناريو كاهش سطح زير كشت 10 درصدي، 07/0 و49/0متر، با سناريوي كاهش 20 درصدي 14/0و 1 متر و با سناريوي كاهش 30 درصدي، 21/0 و 5/1 متر انتظار مي‌رود به سطح آبخوان اضافه شود وهمچنين تغيير قابل توجهي در ميزان جريان سطحي در هيچ يك از سناريو‌ها ديده نشد. قابل ذكر است كه در سناريو جايگزيني پنل‌هاي خورشيدي براي مثال با كاهش 30 درصدي سطح زير كشت علاوه بر توليد برق به ميزان 4800 مگاوات وصرفه جوبيي در برداشت از آبخوان، مي‌توان بعد از تقريبا 3 سال هزينه ايجاد نيروگاه خورشيدي و ضرر ناشي از كاهش سطح زير كشت را با فروش برق جبران كرد.
چكيده انگليسي :
Although 70% of the Earthʹs surface is covered by water, only 3% of it contains fresh water, which all of it can not be used by humans because part of it is in the form of ice. In recent years climate change and insufficient rainfall have created crises around the world that must be appropriately managed to reduce the problems that caused by water shortages. Shazand plain is located in Markazi province and includes agriculture, industry and drinking water at the same time and because it is completely dependent on groundwater resources, it has faced a negative balance in recent years. In this study Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and groundwater model (MODFLOW) have been used to make an investigation into the extent of the effects of agricultural land use change on the rate of aquifer restoration in the study period 2009-2019. To change the use of agricultural lands, several scenarios including optimization of cultivated area, reduction of 10, 20, 30% of cultivated area, no planting plan in the region and replacement of solar power plant instead of cultivated area, were considered. The results showed that in the SWAT model calibration p-factor, r-factor, R2 and NSE in Poledoab station are equal to 0.87, 0.11, 0.77 and 0.73 respectively, and in Bazneh station the values are 0.67, 0.17, 0.48 and 0.44, respectively. Also, in validation the values of R2 and NSE in Poledoab and Bazneh stations were calculated 0.65, 0.45, 0.57 and 0.40, respectively. In MODFLOW model, R2 and RMSE values in calibration and validation during unsteady state were 0.97, 0.95, 1.96 and 2.33, respectively. Management scenarios are: (1) removal irrigated crops, (2) optimization of cultivated area with consideration of reducing water consumption and minimal change in the economic situation of farmer simultaneously, (3) reduction of 10, 20 and 30 percent of cultivated area and (4) Replacement of the area under cultivation with solar power plants. The results showed that at the end of each year and at the end of the study period with removal irrigated crop scenario 0.42 and 3 meters, respectively, with cultivation optimization scenario 0.02 and 0.28 meters, with scenario of reducing the cultivated area by 10% 0.07 and 0.49 m, with a 20% reduction scenario 0.14 and 1 m and with 30% reduction scenario 0.21 and 1.5 m are expected to be added to the aquifer level. Also a significant change in the surface flow rate in any of the Scenarios has not seen. It is noteworthy that in the scenario of replacing solar panels, for example, 30% reduction in area under cultivation is generating 4800 MW electricity and saving the reduction level of the aquifer, also after about 3 years the cost of generation solar power plant and loss due to reduction in cultivated area can be compensated by selling electricity.
