شماره مدرك :
19988
شماره راهنما :
17258
پديد آورنده :
وهابي، آرزو
عنوان :

مدل‌سازي سطح آب زيرزميني و فرونشست زمين در آبخوان اصفهان-برخوار با استفاده از MODFLOW

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مديريت منابع آب
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1403
صفحه شمار :
چهارده، 103ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
نوسان‌هاي سطح آب زيرزميني , فرونشست زمين , مادفلو , بسته SUB
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/09/13
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
علوم و مهندسي آب
دانشكده :
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/09/13
كد ايرانداك :
23093657
چكيده فارسي :
امروزه به دنبال رشد روزافزون جمعيت و افزايش نيازها، مصرف آب در بخش‌هاي كشاورزي، شرب و صنعت به طور قابل توجهي فزوني يافته است. كمبود منابع آب سطحي در بسياري از مناطق جهان، جوامع را به پمپاژ آب‌هاي زيرزميني براي تامين نيازها وابسته كرده است. چنانچه بهره‌‌برداري از منابع آب زيرزميني در مقياس گسترده و براي مدت زمان طولاني ادامه يابد، مشكلات زيست‌محيطي متعددي را به دنبال خواهد داشت كه از مهم‌ترين آن‌ها مي‌توان به پديده فرونشست زمين اشاره كرد. در حقيقت افزايش تنش موثر در بافت خاك كه به دليل استخراج بي‌رويه از منابع آب زيرزميني رخ مي‌دهد، در درازمدت منجر به تراكم استخوان‌بندي خاك، كاهش حجم خلل و فرج و نشست زمين خواهد شد. بنابراين، مديريت پايدار منابع آب ‌زيرزميني در سراسر جهان و به خصوص در مناطقي كه به شدت به آب‌هاي زيرزميني متكي هستند، اهميت ويژه‌اي دارد. محدوده مطالعاتي اصفهان-برخوار يكي از 21 محدوده مطالعاتي حوضه آبريز گاوخوني مي‌باشد كه به دليل افزايش جمعيت و توسعه روز‌افزون صنعت و كشاورزي بدون توجه به اقليم خشك آن، با افت شديد آب‌هاي زيرزميني و پديده فرونشست زمين مواجه شده است. با توجه به رشد سريع فرونشست در سطح دشت و پيشروي آن به سمت شهر اصفهان، به كارگيري راهكارهايي براي كنترل اين پديده ضروري مي‌باشد. از اين رو، در اين پژوهش به مدل‌سازي جريان آب زيرزميني و فرونشست زمين در اين محدوده مطالعاتي پرداخته شده است. بدين منظور ابتدا مدل آب زيرزميني آبخوان براي دوره زماني مرداد ماه 1396 تا پايان تير ماه 1400 با استفاده از كد MODFLOW در رابط كاربري گرافيكي GMS تهيه شد. سپس به عنوان پس‌پردازش مدل آب زيرزميني، مدل‌سازي فرونشست زمين با استفاده از بسته SUB انجام گرفت. به منظور واسنجي و صحت‌سنجي مدل آب زيرزميني از آمار تراز آب ماهانه در چاه‌هاي مشاهده‌اي و براي واسنجي و صحت‌سنجي مدل فرونشست از نتايج حاصل از پردازش سري زماني تصاوير ماهواره Sentinel-1 استفاده شد. مقايسه نقشه‌هاي فرونشست حاصل از پردازش تصاوير ماهواره‌اي با هيدروگراف چاه‌هاي مشاهده‌اي آبخوان نشان داد كه در بخش‌هايي از آبخوان كه بيشترين مقدار فرونشست تجمعي را در طول دوره مدل‌سازي تجربه كرده‌اند، افت قابل توجه سطح آب زيرزميني نيز وجود دارد. علاوه بر اين همبستگي بالايي ميان پهنه‌هاي فرونشستي آبخوان و موقعيت چاه‌هاي بهره‌برداري و زمين‌هاي كشاورزي منطقه مشاهده شد. به طور كلي، بررسي‌ها نشان داد كه فرونشست در منطقه مورد مطالعه عمدتا ناشي از افت آب‌هاي زيرزميني است اما عواملي از جمله جنس و دانه‌بندي خاك و ضخامت آبرفت منطقه نيز در ميزان فرونشست نقش دارند. در نهايت سه سناريوي ادامه روند كنوني، كاهش 10 درصدي برداشت و افزايش 20 درصدي برداشت به منظور بررسي رفتار آبخوان در نظر گرفته شد. ارزيابي سناريوها نشان داد كه ادامه روند كنوني موجب افت بيشتر سطح آب زيرزميني و افزايش فرونشست تجمعي به ويژه در نيمه جنوبي آبخوان خواهد شد. سناريو كاهش 10 درصدي برداشت از چاه‌ها نيز موجب كاهش ميزان افت سطح آب زيرزميني در آبخوان شد؛ اما قادر به توقف كامل روند نزولي سطح آب زيرزميني در آبخوان نبود. سناريو افزايش 20 درصدي برداشت از چاه‌ها نيز باعث افت سطح آب زيرزميني در مناطق وسيعي از آبخوان شده و گسترش پهنه‌هاي فرونشستي را به دنبال خواهد داشت. بنابراين به منظور كنترل افت آب زيرزميني و فرونشست زمين در منطقه مورد مطالعه لازم است تا اقداماتي از جمله اعمال محدوديت‌هاي بيشتر در برداشت از چاه‌ها، افزايش تغذيه در مناطق بحراني فرونشست و ايجاد منابع آب جايگزين انجام گيرد.
چكيده انگليسي :
Nowadays, with the rapid growth of population and increasing demands, water consumption in agriculture, drinking water, and industry has significantly increased. The shortage of surface water resources in many regions of the world has led communities to rely on groundwater pumping to meet their needs. Extensive and prolonged exploitation of groundwater resources can lead to numerous environmental problems, the most significant of which is land subsidence. In fact, the increase in effective stress within soil structures due to excessive groundwater extraction causes soil skeleton compaction, reduces porosity, and ultimately leads to land subsidence over time. Therefore, sustainable management of groundwater resources is critically important globally, especially in regions heavily dependent on groundwater. The Isfahan-Borkhar study area, one of the 21 study areas within the Gavkhuni basin, has experienced severe groundwater depletion and land subsidence due to population growth and the rapid development of industry and agriculture, despite its arid climate. Given the rapid increase in subsidence across the plain and its progression towards the city of Isfahan, implementing strategies to control this phenomenon is essential. This research focuses on modeling groundwater flow and land subsidence in the study area. To achieve this, a groundwater aquifer model for the period from August 2017 to the end of July 2021 was prepared using the MODFLOW code in the GMS graphical user interface. Subsequently, as post-processing of the groundwater model, land subsidence modeling was conducted using the SUB package. For calibration and validation of the groundwater model, monthly water level data from observation wells were used, and for calibration and validation of the subsidence model, results obtained from processing Sentinel-1 satellite time-series images were employed. The comparison of subsidence maps derived from satellite image processing with the hydrographs of observation wells indicated that areas of the aquifer experiencing the highest cumulative subsidence during the modeling period also showed significant groundwater level declines. Additionally, a strong correlation was observed between subsiding areas of the aquifer, the locations of extraction wells, and agricultural lands. Overall, the study revealed that subsidence in the study area is mainly due to groundwater depletion, but factors such as soil composition, grain size, and aquifer sediment thickness also contribute to the extent of subsidence. Finally, three scenarios were considered to eva‎luate the aquifer's response: extension of the current trend, a 10% reduction in groundwater extraction, and a 20% increase in groundwater extraction. Scenario eva‎luation showed that continuing the current trend would lead to further groundwater level decline and increased cumulative subsidence, especially in the southern part of the aquifer. The 10% extraction reduction scenario also reduced the groundwater level decline in the aquifer but could not completely stop the downward trend. The 20% extraction increase scenario caused severe groundwater level drops across extensive areas of the aquifer and expanded subsidence zones. To control groundwater depletion and land subsidence in the study area, stricter extraction limits, enhanced recharge in critical subsidence zones, and the creation of alternative water resources are necessary.
استاد راهنما :
جهانگير عابدي كوپائي
استاد مشاور :
سياوش ايرانپور , عاليه سعادت پور
استاد داور :
محمد شايان نژاد , شمس اله ايوبي
لينک به اين مدرک :

بازگشت