مدل آب زیرزمینی یکی از ابزارهای مدیریتی است که برای حل موارد پیچیده مرتبط با سامانه های آب زیرزمینی به کار می رود. این ابزار تنها مولفه در مطالعه حوضه نبوده و با مدلهای اقتصادی-اجتماعی و دیگر ابزارهای مدیریتی در ارتباط می باشد. اگر مدل به درستی تهیه شده باشد و در شرایط مناسب به کار گرفته شود، ابزار بسیار قدرتمندی در حل مساله خواهد بود. برای این منظور داده های دقیق و قابل اعتماد باید در دسترس بوده و تیم کاری مطالعات مدل نیز باید شامل افراد توانا و آگاه در هیدروژئولوژی و هیدرولوژی محلی باشند. ارتباط و بحث و گفتگو در رابطه با نتایج مدل بین تیم مدلسازی و کارفرما نیز به اندازه ی ابزارها و مهارت های مدل سازی با اهمیت است.

    توصیه می شود که کارفرما یک کادر اجرایی فنی مرکب از کارشناسان هیدروژئولوژیست مجرب و کارشناس مدل آب زیرزمینی در اختیار داشته باشد تا در مراحل فنی، ارائه داده های موجود و نیز مرور طرح های پیشنهادی و گزارش ها همکاری نماید. اعضای این کادر باید از اطلاعات هیدروژئولوژی محلی کافی نیز برخوردار باشند و همچنین بتوانند نتایج بررسی های خود را با دیگر کارشناسان پروژه در ارتباط قرار دهند.

    کادر اجرایی فنی پروژه باید از مهارت و تجربه کافی برخوردار بوده تا (در چارچوب مالی و زمانی موردنظر) از آن در طراحی مدل و تفسیر نتایج آن استفاده نماید.

برخی از مهارت های مورد نیاز عبارتند از:

- شناخت منطقه مورد مطالعه و هیدرولوژی سامانه آبخوان

- مهارت در طراحی مدل و استفاده از نرم افزار

- توانایی در برقراری ارتباط با سازمان ها و ارگان ها برای گردآوری داده ها و حل تناقض ها و عدم قطعی تها در داده ها پیش از آغاز هر گونه مطالعات مدل، آرشیوی از داده های موجود مورد نیاز می باشد. اگر مطالعات مدل به وسیله گروهی خارج از سازمان های آب منطق های انجام م یگیرد، محل و چگونگی دسترسی به داد ههایی که در اختیار ارگان های گوناگون قرار دارند، باید پیش از تهیه طرح اولیه مطالعه تعیین شود. این داده ها باید پیش از تهیه هر گونه طرح مدل به صورت کلی مورد ارزیابی قرار گیرند تا تناسب آنها برای مسایل مدیریتی و نوع مدلسازی مورد نیاز بررسی شود. داده ها و اطلاعات مورد نیاز در قسمت بعدی ارائه شده است. گاه پس از بررسی داد هها ممکن است اهداف مطالعه مورد بازبینی قرار گرفته یا شبک ههای جمع آوری داده ها به گونه ای که مورد نیاز مطالعات می باشند، تغییر یابند.

    روش انتخابی برای مدل سازی باید همخوان با مجموعه داد ههای در دسترس و مدل مفهومی سامانه آب زیرزمینی موجود باشد. همچنین ضروری است مدل به اندازه کافی قابلیت انعطاف داشته باشد تا در صورت دسترسی به داده های بی شتر بتوان آن را به مدلی کامل تر تبدیل نمود و ازآن برای مدیریت بلند مدت سامانه آبخوان استفاده نمود.

اطلاعات مورد نیاز در مطالعات مدل ریاضی آب زیرزمینی

    اطلاعات مورد نیاز مطالعات مدل ریاضی آب زیرزمینی به دو بخش داده های منابع آب و هواشناسی و پارامترهای هیدرودینامیکی، زمین شناسی و توپوگرافی تفکیک می شوند.

داده های منابع آب - هواشناسی

    این داده ها شامل داده های پایه و داده های سازه منابع آب هستند:

الف: داده های پایه

داده های پایه داده هایی هستند که از طریق مشاهده و اندازه گیری مستقیم حاصل می شوند. داده های پایه منابع آب در سه بخش منابع آب زیرزمینی، منابع آب سطحی و هواشناسی طبقه بندی می شوند:

- داده های پایه منابع آب زیرزمینی

عمق سطح آب زیرزمینی

    این داده ها از اندازه گیری سطح آب در چاه های مشاهده ای به دست می آید و معمولا به واحد متر بیان می شود. نتایج اندازه گیری در شبکه چا ههای مشاهده ای، منجر به تهیه نقشه منحن یهای هم عمق سطح آب زیرزمینی در طول دوره زمانی مدل و به تعداد گام های زمانی می شود. این داده همچنین به صورت نمودار تغییرات عمق سطح آب زیرزمینی چا ههای مشاهده ای برای استفاده در مدل آماده می شود.

آبدهی لحظه ای منابع آب زیرزمینی

    آبدهی لحظه ای چاه های (عمیق و نیم هعمیق) بهره برداری، قنات ها، چشم هها، چشمه سارها و زهکش ها از طریق مراجعه صحرایی و اندازه گیری مستقیم به وسیله لوازم مناسب تعیین می شود. واحد آن معمولا به لیتر بر ثانیه بیان می شود.

آبدهی لحظه ای منابع آب انتخابی

    از مجموع منابع تخلیه کننده آبخوان ها (چاه، چشمه، قنات، زهکش) تعدادی به عنوان معرف انتخاب و به صورت دور های (معمولا ماهانه و یا فصلی) از آنها اندازه گیری آبدهی لحظه ای به عمل می آید. حین اندازه گیری همچنین ساعات کارکرد روزانه منبع در طی دوره اندازه گیری یادداشت می شود. این ارقام در مرحله بعدی طی فرآیندی به آبدهی لحظه ای منابع آب زیرزمینی پیوند خورده و منجر به محاسبه میزان تخلیه منابع آب زیرزمینی خواهند شد.

- داده های پایه منابع آب سطحی

ارتفاع اشل

    ارتفاع اشل بر روی رودخان ههایی که این ابزار نصب گردیده به صورت روزانه در دو نوبت و در مواقع سیلابی هر دو ساعت یک بار قرائت و یادداشت شود. واحد آن معمولا به سانت یمتر بیان می شود. ارقام به دست آمده در مرحله بعدی طی فرآیندی تبدیل به تخلیه یا تغذیه جریان سطحی خواهند شد.

لیمینگراف ثبات 

    این وسیله در ساحل رودخان هها نصب شده و تغییرات ارتفاع سطح آب را ثبت م یکند. واحد آن معمولا به سانت یمتر است. ارقام به دست آمده در مرحله بعدی طی فرآیندی تبدیل به تخلیه یا تغذیه جریان سطحی خواهند شد.

- داده های پایه هواشناسی

ریزش های جوی

    این داده که به واحد میلی متر بیان م یشود در باران سنج های معمولی و ثبات اندازه گیری می شود. بر اساس این داده ها در مرحله بعدی در طی پردازش های مختلف نقشه منحنی های هم باران تهیه خواهد شد. به علاوه در مناطق بر فخیز، ارتفاع و چگالی برف در ایستگاه های برف سنجی اندازه گیری می شود.

دما

    واحد آن در کشور ما درجه سانتیگراد بوده و در ایستگا ههای تبخیرسنجی وزارت نیرو و ایستگا ههای کلیماتولوژی و سینوپتیک سازمان هواشناسی اندازه گیری می شود. اندازه گیری دما شامل دمای معمولی، دمای خشک، دمای تر، دمای حداکثر، دمای حداقل می باشند.

باد

    سرعت و جهت وزش باد در ایستگا ههای کلیماتولوژی و سینوپتیک سازمان هواشناسی اندازه گیری م یشود. واحد آن معمولا کیلومتر در ساعت است. در ایستگاه های هواشناسی وزارت نیرو نیز سرعت باد اندازه گیری می شود.

تبخیر از تشت

    ارتفاع تبخیر به صورت روزانه در ایستگا ههای هواشناسی وزارت نیرو و سازمان هواشناسی اندازه گیری می شود. واحد آن به میلی متر است. ظرف اندازه گیری تبخیر به تشت کلاس A معروف است.

نم نسبی

    این داده به درصد بیان شده و در ایستگاه های هواشناسی وزارت نیرو و سازمان هواشناسی به صورت روزانه ثبت می شود.

سایر داده های هواشناسی

    سایر داده های هواشناسی که در تامین برخی داده های سازه ای مورد نیاز مطالعات مدل مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:

روزهای آفتابی

تشعشع

رطوبت خاک

ب: داده های سازه

    داده های سازه داده هایی هستند که با استفاده از داده های پایه و طی پردازش های مختلف حاصل می شوند. این داده ها نیز همانند داده های پایه در سه بخش منابع آب زیرزمینی، منابع آب سطحی و هواشناسی قابل طبقه بندی می باشند:

- داده های سازه منابع آب زیرزمینی

ارتفاع مطلق سطح آب زیرزمینی

    این داده از طریق انداز هگیری سطح آب در چا ههای مشاهد های و با استفاده از میزان تراز سطح زمین در آن نقطه محاسبه می شود. با استفاده از تراز مطلق سطح آب زیرزمینی در سطح شبکه چاه های مشاهده ای، نقشه منحنی های تراز سطح آب زیرزمینی (خطوط هم پتانسیل) تهیه می شود. این داده همچنین به صورت نمودار تغییرات تراز سطح آب در چاه های مشاهده ای برای استفاده در مدل آماده می شود. شکل دیگر این داده، آبنمود معرف (هیدروگراف معرف) سطح آب زیرزمینی در طول دوره انتخاب شده برای مطالعات مدل است، که معمولا در محاسبات بیلان آب زیرزمینی به کار گرفته می شود.

تخلیه منابع آب زیرزمینی:

    تخلیه چاه ها، چشمه ها، چشم هسارها، زهکش ها و قنات ها از طریق اندازه گیری آبدهی لحظه ای و با استفاده از داده های به دست آمده از اندازه گیری آبدهی منابع آب انتخابی محاسبه می شود. واحد آن معمولا به متر مکعب در روز یا در ماه یا در سال بیان می شود.

حجم آب ورودی و خروجی از مقاطع زیرزمینی:

    در مطالعات مدل ریاضی مقاطع ورودی و خروجی، ضروری است منطبق با مرزهای محدوده مدل خواهند بود. حجم آب ورودی و خروجی با استفاده از منحنی های هم تراز سطح آب زیرزمینی و با در نظر گرفتن میزان ضریب قابلیت انتقال و یا با در نظر گرفتن ضخامت آبخوان و ضریب هدایت هیدرولیکی محاسبه شده و معمولا به متر مکعب در روز یا در ماه و یا در سال بیان می شود.

حجم آب نفوذ یافته از سطح زمین به درون آبخوان: 

    منظور هر گونه آبی است که به طور طبیعی (بستر رودخانه، دریاچه و ...) یا با دخالت انسان (مصرف آب در سطح مزارع، باغات، شهرها و آبادی ها، تغذیه مصنوعی و ...) به درون زمین نفوذ م یکند. این موارد عبارتند از:

نفوذ از آب آبیاری در سطح باغات و مزارع

نفوذ از باران و برف

نفوذ آب آبیاری در انهار

نفوذ از جریان های سطحی در بستر مسیل ها و رودخانه ها

نفوذ از کرانه و بستر دریا، دریاچه های طبیعی، باتلاق ها (معمولا شامل نفوذ واداری است)

نفوذ از مصارف خانگی و شهری (چاه های جذبی و . . .)

نفوذ از مصارف صنعتی (کارگاه ها ، کارخانه ها و . . .)

نفوذ از طریق طرح های تغذیه مصنوعی و پخش سیلاب

    مقدار نفوذ با توجه به میزان و زمان آب در دسترس و نفوذپذیری سطح زمین محاسبه شده و واحد آن معمولا متر مکعب در روز یا در ماه یا در سال است. یادآوری می شود که با وجود این که منشا بخشی از آب های فوق از آب های سطحی می باشد، ولی با توجه به این که درون آبخوان نفوذ می کنند در مقوله داده های سازه منابع آب زیرزمینی قرار داده شده اند.

تغذیه و تخلیه از طریق سازندهای حاشیه دشت و سنگ کف:

    محاسبه حجم چنین آبی معمولا بسیار مشکل بوده و اغلب با مجهول قرار دادن در معادله بیلان برآورد م یشود. از آن جا که خصوصیات سازندها، گسل ها و سنگ کف غالبا ناشناخته هستند، از این گونه آب ها و به طور کلی آب هایی که در معادله بیلان به هیچ پارامتر شناخته شده ای منتسب نمی شوند با عنوان « آب با منشا نامعلوم » یا « آب مجهول »  نام برده می شود. 

- داده های سازه منابع آب سطحی:

حجم جریان سطحی:

    شامل حجم آبی است که در یک فاصله زمانی از مقطع مشخصی از بستر مسیل، رودخانه، کانال و . . . عبور می کند و به متر مکعب در روز یا در ماه یا در سال بیان م یشود. این آب از طریق انداز هگیری در اشل، لمینگراف، مقطع اندازه گیری و … و بر اساس پردازش های مختلف حاصل می شود.

- داده های سازه هواشناسی

ارتفاع بارش

    عبارت از توزیع ارتفاع بارش در سطح محدوده مطالعات مدل ریاضی است که به صورت نقشه منحنی های هم باران ارائه می شود. نقشه هایی که در این رابطه تهیه می شوند شامل نقشه هم باران متوسط درازمدت و نقشه های هم باران گام ها و دوره های زمانی انتخاب شده در مطالعات مدل می باشند.

حجم بارش:

حجم بارش از طریق پردازش نقشه های هم باران حاصل می آید.

تبخیر و تعرق:

    این داده به صورت نقشه منحنی ها یا زون های هم تبخیر و تعرق با استفاده از نتایج اندازه گیری تبخیر در ایستگاه های هواشناسی یا به روش های تجربی و با پردازش های لازم ارائه می شود.

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح