وضعیت آب در کره زمین

    مردم ما هر روز 1700 میلیارد لیتر آب مصرف می کنند. 97% آبهای کره زمین درون اقیانوسها است و 2% آن یخ زده است. ما آب مورد نیاز خود را از 1% باقیمانده تهیه می‌کنیم که از یکی از دو منبع زیر بدست می آید: سطح زمین (رودخانه‌ها ، دریاچه‌ها و نهرها) و یا از آبهای زیرزمینی. امروز حدود 117 میلیون نفر ، یعنی بیش از نیمی از جمعیت آمریکا متکی به آبهای زیرزمینی به عنوان منبع آب آشامیدنی هستند. جای تعجب نیست که کشف آلودگی آبهای زیرزمینی در تمام دنیا موجب بروز نگرانیهای شدیدی شده است. 

سفره آب زیرزمینی

    سفره آب به لایه یا منطقه قابل نفوذی در زیر سطح زمین گفته می‌شود که آب در آن می‌تواند جریان یابد. سفره آب همچنین باید قابلیت آبدهی خوبی داشته‌باشد. سطح فوقانی سفره آب، یا سطح ایستایی همواره افقی نیست و به‌طور طبیعی از منطقه تغذیه آن ، یعنی محل و منطقه‌ای که آب زیرزمینی را تامین می‌کند، به طرف محل تخلیه دارای شیب است. بطور کلی شکل سطح استیابی غالبا از شکل سطح زمین پیروی می‌کند. ولی برآمدگیهای آن هموارتر است. بنابراین ایستایی در نواحی پست در نزدیک سطح زمین و در تپه‌ها و کوه‌ها در عمق زیادتر قرار دارد.

تعریف مدل:

    شمایی از یک پدیده واقعی و یا برداشت ذهنی از یک پدیده واقعی و به عبارت دیگرهر چیزی که تقریبی از یک سیستم واقعی باشد، مثلا سیستم آب زیرزمینی.  مدلها حتی در زندگی روزمره انسان ها نیز دیده می شوند؛ مثلا برداشت ذهنی در مورد افراد، و این برداشت ذهنی می تواند منطبق با واقعیت و یا نزدیک به واقعیت و یا دور از واقعیت باشد. هرچه داده و اطلاعات بیشتری داشته باشیم مدلسازی دقیق تری انجام می شود.

    افزایش بی رویه جمعیت در کشور، محدودیت منابع آب های سطحی و بهره برداری بیش از اندازه از آبخوان ها باعث وارد آمدن خسارات جبران ناپذیری به منابع طبیعی کشور در سال های گذشته شده است. علاوه بر افت شدید سطح آب در آبخوان ها، فعالیت های کشاورزی، صنعتی و شهری آلاینده های مختلفی را به آبخوان ها تحمیل م یکنند که برای جلوگیری از ادامه افت کمی و کیفی، مدیریت بهره برداری و حفاظت از آب های زیرزمینی باید به عنوان یک اصل و پایه در برنامه ریزی های کشور قرار گیرد. در این رابطه، مدل ریاضی در صورت شناخت درست و به شرط آماده بودن زمینه، می تواند به عنوان یک ابزار کارا در اختیار مدیران قرار گیرد.

مدل آب زیرزمینی در واقع فرم ساده شده ای از یک سیستم واقعی آبهای زیرزمینی است که بطور تقریبی همبستگی بین عمل و عکس العمل هیدرودینامیکی را در یک سیستم ارائه میدهد. یکی از مهمترین مراحل مدلسازی، تهیه مدل مفهومی مناسب با طبیعت سفره می باشدکه تهیه آن، بستگی به اهداف مدلسازی و منابع موجود و آمار و اطلاعات میدانی دارد.

عنوان مقاله به انگلیسی:

Using GSFLOW to Model Groundwater Flooding Recurrence Intervals

عنوان مقاله به فارسی:

استفاده از GSFLOW برای مدل سازی دوره بازگشت طغیان آب های زیرزمینی

مقدمه:

    Spring Green، در ویسکانسین (شکل 1) در سال های اخیر در مناطق واقع در خارج از محدوده ویژه خطر سیل که توسط آژانس مدیریت اضطراری فدرال (FEMA) در نقشه دیجیتالی نرخ بیمه سیل (DFIRM) برای رودخانه ویسکانسین مشخص گردیده، در معرض جاری شدن طغیان و سیلاب آب های زیرزمینی بوده است. این سیل ها ناشی از لبریز خودِ کرانه رودخانه ویسکانسین نبوده، بلکه ناشی از مجموعه عوامل خاک اشباع، طغیان آب های زیرزمینی، و رواناب جریان های سطحی زمین در دوران ذوب برف و بارش سنگین بوده است. جاری شدن سیلی تاریخی طی ماه ژوئن 2008 (شکل 2) نزدیک به 7 مایل مربع از منطقه Spring Green  را با آبی ایستا به مدت 5 ماه زیر آب فرو برد که موجب نفوذ آلودگی به چاه های تأمین آب، از دست دادن محصولات کشاورزی، صدمه به خانه ها، ساختمان ها، و زیرساخت ها گشت. اهداف این مطالعه مدل کردن تعاملات آب های زیرزمینی و سطحی با استفاده از داده های تاریخی آب و هوایی برای پیش بینی مناطق مستعد و دارای ریسک بالای طغیان آب های زیرزمینی، همچنین توسعه نقشه مدل شده طغیان آب های زیرزمینی و محاسبه دوره بازگشت بر اساس مدل نوسانات سطح آب سفره ها بوده است.

عنوان انگلیسی مقاله:

GSFLOW—a basin-scale model for coupled simulation of ground-water and surface-water flow—part b. concepts for modeling saturated and unsaturated subsurface flow with the u.s. geological survey modular ground-water model

عنوان ترجمه شده مقاله:

    مدل GSFLOW: یک مدل در مقیاس حوضه برای شبیه سازی توأمان آب های زیر زمینی و جریان آب های سطحی. بخش دوم: مفاهیم مدل سازی جریان زیرسطحی اشباع شده و غیر اشباع با ماژول مدل آب های زیرزمینی USGS

چکیده:

    MODFLOW یک مدل جریان آب های زیر زمینی است که می تواند برای ارزیابی مسائل منابع آب های زیر زمینی و جهت اتخاذ تصمیمات مدیریتی در توسعه منابع آب های زیر زمینی در انواع مقیاس ها مورد استفاده قرار بگیرد. این مدل همچنین دارای توانایی بررسی اثر برداشت آب های زیر زمینی در آب های سطحی با استفاده از گزینه های مختلفی که به شبیه سازی فعل و انفعالات آب زیرزمینی با جریان ها و دریاچه ها می پردازد است. فرآیندهای محاسباتی و پروسه های سطحی در MODFLOW بودجه های آب های سطحی و انرژی برای قسمت بندی بارش به تبخیر و تعرق، رواناب، جریان های زیرسطحی، و جریان های غیر اشباع در زیر زون خاک را شامل نمی شود. به طور معمول، رواناب، نفوذ، و جریان غیر اشباع حاصل از سطوح آب زیرزمینی (با فرض تغذیه آب های زیر زمینی) در خارج از حیطه برآورد MODFLOW می باشد. MODFLOW به سیستم مدل بارش-رواناب (PRMS) که توسط سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) ارائه شده است؛ به منظور بهبود برآورد نحوه تغذیه در مطالعات مدل سازی آب های زیر زمینی و جهت ارائه محاسبات کاملی از بودجه های آبی در یک منطقه و یا حوضه متصل گردیده است. این مدل جفت شده به نام GSFLOW شناخته می شود. همچنین کدهای اضافی نیز برای تسهیل اتصال دو مدل به GSFLOW اضافه شده است. ارتباط در MODFLOW از طریق یک پکیج جدید غیر اشباع از منطقه جریان (UZF1) می باشد؛ که برای مسیریابی جریان از زون خاک بکار رفته در PRMS به سمت سطح آب زیرزمینی طراحی شده است.

    آب به عنوان یک ماده طبیعی هم از نظر زیست محیطی و هم از نظر دوام و بقاء زندگی و پایداری اکوسیستمها دارای اهمیت فوق العاده بوده و منبعی غیر قابل جایگزین است. استفاده از این منبع حیاطی در حالت ذخیره در درون زمین (منابع آب زیرزمینی) مستلزم اعمال مدیریت صحیح است، زیرا به طور مداوم تحت تأثیر استفاده بیش از حد و اثرات نامطلوب ناشی از آلودگی قرار دارد. این آلودگی هم از نظر منابع شناخته شده و هم از طریق منابع ناشناخته مستمرا آن را تهدید کرده و روی آن تأثیر سوء می گذارد. عدم برنامه ریزی و اعمال مدیریت صحیح پیامدهای غیر قابل جبرانی خواهد داشت.

انواع سفره‌های آبدار

1- سفره آب آزاد

هر گاه لایه‌های نفوذ پذیر مرتبط با سطح زمین بر روی یک لایه غیر قابل نفوذ عمقی قرار گرفته باشد تشکیل سفره آب آزاد را می‌دهد. این نوع سفره آبی از بارشهای جوی بطور مستقیم تغذیه میکند و بعلت آنکه فاقد لایه پوششی غیر قابل نفوذ می‌باشد درمعرض خطر آلودگی‌های سطحی مثل فاضلاب‌ها قرار دارد. سطح آب این قبیل سفره‌ها که با کم و زیاد شدن تغذیه و یا برداشت آب ، بالا و پایین می‌گردد ، بنام سطح آب آزاد یا سطح ایستابی (Water Table) نامیده می‌شود.

برای ثبت سفارش پروژه در فرم مخصوص به ایــــــــــنجا مراجعه فرمایید.

ابزار GMS یا Groundwater Modeling System نرم افزار بسیار پیچیده و جامعی برای مدل سازی آب های زیرزمینی می باشد. این نرم افزار توسط هزاران نفر در بخش های دولتی، بخش های خصوصی و سایت های بین المللی در بیش از 90 کشور جهان استفاده می شود. این نرم افزار در حقیقت واسط گرافیکی و به عنوان پیش پرداز و پس پرداز برای 10 مدل آب زیرزمینی است که عمدتا به روش های عددی تفاضل محدود و اجزاء محدود به شبیه سازی کمی و کیفی آب های زیرزمینی می پردازند. این مدل توسط آزمایشگاه تحقیقات محیط زیست دانشگاه Brigham Young و با مشارکت بخش مهندسی آب ارتش ایالات متحده توسعه داده شده است.

برای ورود به پست مربوطه ایــــــــــــــــــنجا کلیک کنید.

برای یافتن تمامی مطالب مرتبط با این مطلب در سایت از جستجوی سایت در حاشیه سمت راست و بالای صفحه استفاده فرمایید.

لیست دیگر آموزش های مرتبط

ورود به بخش آموزش های متنی GMS

ویکی نرم افزار GMS

انجمن بحث و گفتگو GMS

کلاس های بین المللی GMS

منابع آموزشی نرم افزار GMS

آموزش های ویدیویی فارسی GMS

آموزش های ویدیویی انگلیسی GMS

دانلود آخرین نسخه نرم افزار GMS

دریافت کرک نرم افزار GMS

دریافت لایسنس ارزیابی (14 روزه)

به سبب کاراییِ بی نظیر مدلساز GMS در فراهم آوری فضای تولید و توسعه مدل های آب زیرزمینی در انواع و اقسام متنوع خود؛ بی شک استفاده از ورژن های نهاییِ این نرم افزار برای دانش پژوهانی که قصد فراگیری علوم بروز در این زمینه را دارا هستند ضروری می نماید. در این پست دو روش جهت فعال سازی نرم افزار معرفی شده است. یک روش دریافت لایسنس موقت و روش دوم دریافت سریال فعال سازی دائمی نرم افزار با سفارش آنلاین.

مقدمه:

     مصارف بی رویه و کنترل نشده منابع آب سطحی و زیرزمینی، کاهش نزولات جوی، تمرکز مصرف در برخی نقاط (عدم تعادل بین تقاضا و پتانسیل تأمین آب)، الگوی کشت نامناسب و عدم آبیاری صحیح، حفر چاه های متعدد و بهره برداری بی برنامه از آنها در چند دهه گذشته باعث بحرانی شدن وضعیت منابع آب زیرزمینی در اکثر دشت های ایران شده است. به نحوی که سطح آب زیرزمینی در برخی آبخوان های مهم کشور به طور مداوم سیر کاهشی داشته و متوسط افت سالانه آن در طول 10 سال گذشته در حد چند متر بوده است.

     کاهش سطح تراز آب زیرزمینی دشت ها اثرات سوء زیادی دارد و باعث افزایش هزینه استحصال آب و افزایش مصرف انرژی، کاهش کیفیت آب و ظهور پدیده فرونشست زمین می گزدد. هر کدام از این عوامل پیامدهای منفی ثانویه دارند. به عنوان نمونه با کاهش حجم آب قابل برداشت و افزایش هزینه استحصال، سطح زیر کشت محصولات کشاورزی کاهش یافته و در مقابل قیمت ها افزایش می یابد. افزایش قیمت ها باعث بی ثباتی اقتصادی در جامعه شده و زمینه ساز بحران های اجتمایی می گردد. از طرف دیگر با کاهش سطح زیر کشت محصولات، عملا به توسعه زمین های لم یزرع و بیابان زایی در منطقه افزوده می شود. بیابان زایی نیز تشدید پدیده شکل گیری ریزگرد ها را در پی دارد و الی آخر...!

ام اف لاب یا MFLAB

ام.اف.لب. که مخفف آزمایشگاه MODFLOW میباشد، فضایی کارآمد و به آسانی قابل تغییر برای مدل سازی کار آمد آبهای زیرزمینی میباشد. این برنامه برای استفاده از تعدادی از بسته های برنامه نویسی مدفلو مانند MT3DMS، SEAWAT و غیره طراحی شده است. ام اف لب قابلیت اجرایی در نسخه آتی وجدید این برنامها را هم دارد. این بسته های برنامه نویسی متعدد هستند و هر کدام برای مدل سازی نوع خاص از روند آبهای زیرزمینی یا شرایط مرزی آنها طراحی شده اند (مراجعه کنید به سایت). ارجعیت برنامه هایی مانند برنامه هایی نام برده شده در اینست که بصورت رایگان در دسترس عموم قرار داده شده اند. این برنامه ها روزانه به طور گسترده ای توسط گروه زیادی از مدل سازان آبهای زیرزمینی در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار میگیرند. در ام اف لب جریان کار مدل سازی بصورت نوشتن متن میباشد و به همین دلیل قابل ویرایش و باز تولیدی است. برخلاف ام اف لب، دراستفاده از رابطهای گرافیکی کاربرموجود اگر ویرایش و باز تولیدی امری غیر ممکن نباشد بسیار دشوار خواهد بود. ام اف لب ازمحیط تعاملی (قابل کار برای دو طرف( متلب (یا محیط های اکتاو یا اسکی لب که بطور مجانی قابل دسترس هستند.) بهره برداری میکند تا : ١. مدل سازی کند ٢. تا داده های ورودی آنها را بنویسید ٣. تا برون داد های آنها را پردازش کرده به تصویر بکشاند ٤. این در صورتی است که ام اف لب یک فایل اکسل را به عنوان متن چند صفحه ای برای شبیه سازی پارامترها و به عنوان قسمتی از یک دستورالعمل استفاده میکند.

نرم افزار مدل سازی آب های زیرزمینی در ورژن شماره 10 خود امکانات بسیاری را به توانمندی هایش افزوده که در این میان از چشمگیر ترین آنها قابلیت محاسبات در محیط های اشباع و نیمه اشباع و اختصاص یک ماژول جدید در این زمینه است. بعلاوه ماژول سیستم اطلاعات جغرافیایی و اهمیت سازگاری ورژن آن با ورژن جدید GIS نیز از کاربردی ترین این امکانات می باشد. در مجموع به سبب لایسنس بسیار پیچیده این نرم افزار کرک کاملی از آن در دسترس نیست اما برای نسخه 64 بیتی این مدل ساز در فضای اینترنت یک فایل کرک وجود دارد که با توجه به آپلود اندک آن توسط سایت ها تصمیم به بارگزاری در سایت تخصصی مهندسی منابع آب گرفته شد.

عناوین مدل های اضافه شده به لیست:

AHGW - ArcHydro - AutoCAD - CROPWAT - Drainmod - DRASTIC - ENVI - Epanet - ERDAS - Etabs - Excel - Expert Choice - FEMWATER - FloodHazard - Fluent - GIS - GMS - Hammer - HEC_DSS - HEC_EFM - HEC_FDA - HEC_FIA - HEC_GeoRAS - HEC_GoeHMS - HEC_GridUtil - HEC_HMS - HEC_RAS - HEC_ResPRM - HEC_ResSim - HEC_RPT - HEC_SSP - HYDRUS - IDRISI - Ilwis - LAND - MATLAB - Mike11 - MiniTab - MODFLOW - MT3DMS - Netafim - Office - Power_Point - SAS - Seep_W - SEEP2D - Sewer_CAD - Sirmod - SMADA - SPSS - StormCAD - Super - Decition - Surfer - SWAP - TORA - Visual_Modflow - WaterGEMS - Weap - WMS - WRplote