شماره مدرك
19418
شماره راهنما
16804
پديد آورنده
آغاز، مهدي
عنوان
ارزيابي اثرات خشكسالي انسانساخت بر آبهاي زيرزميني، مطالعه موردي: زيرحوضه لنجانات
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
مهندسي و مديريت منابع آب
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1402
صفحه شمار
دوازده، 85 ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
خشكسالي انسانساخت , مدلسازي آب زيرزميني , آبخوان لنجانات , نرمافزار GMS , كد MODFLOW
تاريخ ورود اطلاعات
1403/02/19
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي عمران
دانشكده
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات
1403/02/19
كد ايرانداك
23025337
چكيده فارسي
در حال حاضر برداشتها از منابع آبي بهخصوص منابع آب زيرزميني به طرز چشمگيري افزايشيافته است. چراكه در اكثر مناطق خشك بهعلت نبود منابع آب سطحي تمامي فشار تأمين آب به اين منابع ارزشمند وارد ميشود. اما در بسياري از موارد اين فشار بيش از توان آبخوان است و باعث ميشود افت تراز آب زيرزميني و اتفاقاتي همچون فرونشست در آبخوان را شاهد باشيم. كشور ايران نيز جز مناطق خشك و نيمهخشك بهحساب ميآيد و آبخوانهاي موجود درايران وضعيت مناسبي را تجربه نميكنند. در ساليان اخير آبخوانهاي ايران غالباً بهصورت پيدرپي افت تراز آب زيرزميني را تجربه ميكنند. نكته حائز اهميت اين است كه بعضي از آبخوانها نهتنها خشكسالي جوي را تجربه نكردهاند؛ بلكه با وجود ترسالي جوي دچار افت تراز آب زيرزميني شده اند. ازاينرو براي جلوگيري از اين افتهاي پيدرپي و بهبود وضعيت آبخوانها بايد مديريت منابع آب را در دستور كار قرار داده و تصميمات مؤثر و به موقعي گرفته شود. ازآنجا كه اجراي يك تصميم مديريتي در راستاي احيا آبخوانها نيازمند هزينههاي بسيار زياد و صرف زمان طولاني است، استفاده از مدلهاي عددي براي شبيهسازي آبخوانها و ارزيابي اين تصميمات در قالب مدل، ميتواند بسيار سريعتر و با صرف هزينه حداقلي باشد. اما براي شبيهسازي يك آبخوان بايد از تمامي جهات مطالعه دقيقي انجام شود تا شبيهسازي به واقعيت نزديك باشد. در اين تحقيق به شبيهسازي آبخوان محدوده لنجانات واقع در زيرحوضه گاوخوني پرداخته شده است. مساحت بسيار زياد، وجود صنايع بزرگ ذوبآهن و فولاد مباركه و همچنين عبور رودخانه زايندهرود از محدوده لنجانات، اهميت آبخوان لنجانات را دوچندان كرده است. رودخانه زايندهرود به دليل ايجاد تبادل با آب زيرزميني يكي از چالشهاي مهم در اين شبيهسازي است. شبيهسازي اين آبخوان در نرمافزار GMS با بهرهگيري از كد عددي MODFLOW و در دو حالت ماندگار و ناماندگار انجام شده است. شبيهسازي يك آبخوان زماني داراي اعتبار است كه بتواند بازه زمانيهاي مختلفي از آبخوان را بهدرستي و نزديك به واقعيت شبيهسازي كند. ازاينرو در اين تحقيق مدلسازي آبخوان لنجانات در حالت ماندگار براي مهرماه سال 1389 و در حالت ناماندگار براي بازه زماني مهرماه 1396 تا شهريورماه 1398 انجام شده است. مدلسازي پس از كاليبراسيون نهايي شده و براي بازه زماني مهرماه 1398 تا شهريورماه 1400 صحت سنجي شده است. تراز آب زيرزميني محاسباتي و مشاهداتي در مهرماه 1389 به ترتيب 93/1779 متر و 89/1779 متر است كه نزديك بودن مدلسازي انجام شده به واقعيت را تأييد ميكند. خطاي مدلسازي بر اساس مجذور ميانگين مربعات خطا (RMSE) در حالت ماندگار تا 50 سانتيمتركاهش يافت. اين عدد در حالت ناماندگار و صحت سنجي به ترتيب تا 83/1 متر و 57/2 متر كاهش يافت. ميزان خطا با معيار قراردادن متوسط خطاي مطلق (MAE) در حالت ماندگار، ناماندگار و صحت سنجي به ترتيب 39/0 متر، 47/1 متر و 07/2 متر بوده است. پس از تأييد اعتبار مدل ميتوان به آن اتكا كرد و با اعمال سياستهاي مديريتي به مدل و بررسي نتايج حاصل در جهت بهبود وضعيت آبخوان بهموقع تصميمگيري كرد.5 سياست مديريتي در قالب سناريو به مدل معرفي شد كه با ملاحظات اجتماعي_اقتصادي نتايج بهترين سناريو اين بود كه تراز آب زيرزميني محاسباتي به طور ميانگين 3/3 متر افزايش مييابد. اين سناريو با كاهش 10 درصدي ميانگين مصارف، همزمان افزايش 20 سانتيمتري هد رودخانه را پيشنهاد ميدهد. تحت اين سناريو تراز آب زيرزميني در گام آخر به ميزان تراز آب زيرزميني در مهرماه سال 1389 بسيار نزديك ميشود. در واقع اين پيشنهاد ميتواند احيا آبخوان در سالهاي آتي را عملي سازد. در نهايت با محاسبه شاخص خشكسالي SPI و مشخصشدن وضعيت جوي آبخوان لنجانات در ساليان اخير و بررسي نتايج مشخص شد كه آبخوان لنجانات با وجود تجربه جوي نرمال افت تراز آب زيرزميني را تجربه كرده است. نتايج نشان ميدهد آبخوان لنجانات را خشكسالي انسانساخت تهديد ميكند و سناريو تعريف شده در راستاي كنترل خشكسالي انسانساخت است و بايد بهصورت جدي به آن پرداخته شود.
چكيده انگليسي
Currently, the extraction of water resources, especially groundwater, has significantly increased. This is because in most arid regions, despite the scarcity of surface water resources, all the pressure to supply water comes to these valuable resources. However, in many cases, this pressure exceeds the capacity of aquifers, leading to a decline in groundwater levels and events such as subsidence in aquifers. Iran is also considered a dry and semi-dry region, and its aquifers do not experience favorable conditions. In recent years, Iranian aquifers have frequently experienced a decline in groundwater levels. The important point is that some aquifers have not only not experienced atmospheric drought, but they are suffering from a drop in the groundwater level despite the atmospheric wet. This decline in groundwater levels is solely a result of human-induced over-extraction. Therefore, to prevent successive declines and improve the aquifer's situation, water resource management must be prioritized, and effective and timely decisions need to be made. Since implementing management decisions for aquifer revival requires significant costs and a long time, the use of numerical models for aquifer simulation and evaluating these decisions in this model can be much quicker and cost-effective. However, to simulate an aquifer, a comprehensive study from all aspects is required for the simulation to be close to reality. This study focuses on simulating the Lenjanat aquifer located in the Gavkhoni basin. The large area, the presence of major industries like iron and steel melting, and the passage of the Zayandehrud River through the Lenjanat area have increased the importance of the Lenjanat aquifer. The Zayandehrud River, due to creating exchange with groundwater, poses a significant challenge in this simulation. The simulation of this aquifer was performed using the GMS software with the MODFLOW numerical code. The simulation was conducted in both steady-state and transient conditions. An aquifer simulation is valid when it can accurately simulate various time periods of the aquifer, resembling reality. Therefore, the aquifer modeling for the Lenjanat aquifer was done in a steady-state for octobr 2010 and in a transient state for the period from September 2017 to october 2019. After the final calibration, the model's accuracy was validated for the period from october 2018 to September 2020 . The computed and observed groundwater levels i october 2010 are 1779.93 meters and 1779.89 meters, respectively, confirming the close resemblance of the simulation to reality. The modeling error, based on the Root Mean Square Error (RMSE), decreased to 50 centimeters in the steady-state condition. In the transient condition and validation, the error was 1.83 meters and 2.57 meters, respectively. The error rate, based on the Mean Absolute Error (MAE), was 0.39 meters, 1.47 meters, and 2.07 meters in the steady-state, transient state, and validation, respectively. After confirming the model's credibility, it can be relied upon, and by applying management policies to the model and examining the results for improving the aquifer's situation, timely decisions can be made. Five management policies were introduced to the model as scenarios, with the consideration of socioeconomic aspects. The best scenario suggested an average increase of 3.3 meters in computed groundwater levels by reducing the average consumption simultaneously and proposing a 20-centimeter increase in river ater head with a 10% reduction in consumption. Under this scenario, the groundwater level in the last step becomes very close to the groundwater level to october 2010. In fact, this suggestion can practically revive the aquifer in the coming years..
استاد راهنما
حميدرضا صفوي
استاد مشاور
محمد رضا نيكو
استاد داور
محمدحسين گل محمدي , رامتين معيني