شبیه‌سازی سه بعدی تهاجم جبهه‌های آب شور در آبخوان‌های کویری با استفاده از مدل SEAWAT

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

2 کارشناس پژوهشی، مؤسسه تحقیقات آب، وزارت نیرو

چکیده

یکی از مهمترین مشکلات کیفی در بهره‌برداری منابع آب زیرزمینی، هجوم جبهه‌های آب شور از بخش خروجی آبخوان‌ها است که بتدریج با حرکت افقی و عمودی سبب شور شدن بخش خروجی آبخوان می‌شود. در این مطالعه، جهت بررسی تهاجم جبهه‌های آب شور از بخش خروجی آبخوان کویری از شبیه‌سازی کمی و کیفی آبخوان با استفاده از مدلهای MODFLOW، MT3D و SEAWAT استفاده شد. تحلیل نتایج کمی آبخوان نشان داد که روند افت آب زیرزمینی ادامه داشته و در بخش‌های خروجی آبخوان جهت جریان آب زیرزمینی با توجه به کاهش گرادیان هیدرولیکی و افت شدید، معکوس شده است. این تغییر جهت جریان سبب ورود آب با املاح بالا به آبخوان شده که براین اساس شبیه‌سازی سه بعدی کیفی آبخوان جهت تهاجم جبهه‌های آب شور از سطح آبخوان با استفاده از مدل MT3D انجام شد. نتایج این مدل نشان داد که در بخش خروجی آبخوان غلظت کلراید، افزایش چشم‌گیری داشته و تا 7000 میلیگرم در لیتر نیز می‌رسد. همچنین نتایج تهاجم جبهه‌های آب شور در عمق (بعد سوم) آبخوان با استفاده از مدل SEAWAT نشان داد که میزان تهاجم حداقل 100 متر در کف آبخوان بیشتر از سطح آبخوان است. پس از شبیه‌سازی کمی و کیفی آبخوان، پیش‌بینی میزان تهاجم جبهه‌های آب شور در شرایط نرمال انجام شد که نتایج نشان داد که که طول پیشروی جبهه‌های آب شور 400 متر افزایش داشته و با ادامه روند فعلی بهره‌برداری این روند افزایش و سبب معکوس شدن جریان در سایر جبهه‌های خروجی نیز خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Utilizing 3-D Simulation of saltwater intrusion in desert aquifer by SEAWAT model

نویسندگان [English]

  • Saman Javadi 1
  • hamid Kardan moghaddam 2
1 Assistant Professor, Department of irrigation and drainage, College of Aburaihan, University of Tehran
2 Researcher, Water Research Institute, Ministry of Energy, Water Research Institute
چکیده [English]

Saltwater intrusion is in the bottom of aquifer with gradually horizontal and vertical moving shortcoming of the most important quality issue especially in desert area. In this study the 3-D simulation of saltwater intrusion carried out by MODFLOW, MT3D and SEAWAT models. The results of flow modelling show that the decreasing in water table has been continued, in order to the hydraulic gradient in bottom of aquifer is reversed. . Considering the trend of groundwater direction indicated a huge volume of saltwater with high concentration moved to the aquifer. For 3-D simulation of quality flow MT3D model have been used. The results of this study show that the chloride concentration considerably increased due to 7000 ppm in the bottom of aquifer. Moreover, the saltwater intrusion moved about 100 meters to the aquifer in interface area. Consequently, the prediction of saltwater intrusion reach to 400 meters in near future.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chloride concentration
  • Groundwater direction
  • Groundwater modelling
  • Saltwater intrusion

مراجع

  1. جعفری، ف. و افتخاری، م. (1392). بررسی تبادلات آبی و نفوذ جبهه آب شور دریاچه ارومیه به آبخوان‌های همجوار. مدیریت آب و آبیاری. 3(1): 29-47.
  2. کاردان مقدم، ح. و  بنی‌حبیب، م.ا. (1396). بررسی اثرات زیست‌محیطی هجوم جبهه‌های آب شور به آبخوان‌های کویری (مطالعه موردی: استان خراسان جنوبی- آبخوان سرایان). آب و خاک. 31(3): 673-688.
  3. کاردان مقدم، ح.، بنی حبیب، م.ا. و جوادی، س. (1396). ارزیابی اثر تغذیه مصنوعی بر تعادل­بخشی آبخوان با استفاده از شاخص پایداری. اکوهیدرولوژی. 4(4): 1253-1241.
  4. کاردان مقدم، ح. و روزبهانی، ع. (1394). ارزیابی مدل‌های شبکه بیزین در پیش‌بینی ماهانه سطح آب زیرزمینی (مطالعه موردی: آبخوان بیرجند). مدیریت آب و آبیاری. 5(2): 139-151.
  5. گزارش ممنوعیت بهره برداری از دشت اردستان. (1395). وزارت نیرو.
  6. Armanuos, A.M. & Negm, A. (2018). Integrated Groundwater Modeling for Simulation of Saltwater Intrusion in the Nile Delta Aquifer, Egypt. In Groundwater in the Nile Delta (pp. 489-544). Springer, Cham.
  7. Ganot, Y., Holtzman, R., Weisbrod, N., Russak, A., Katz, Y. & Kurtzman, D. (2018). Geochemical processes during managed aquifer recharge with desalinated seawater. Water Resources Research, 54(2), 978-994.
  8. Ghyben W.B. (1888). Nota in verband met de voorgenomen putboring nabij Amsterdam. Inst Ing Tijdschr 21, 8–22.
  9. Guo, X., Feng, Q., Si, J., Xi, H., Zhao, Y. & Deo, R.C. (2019). Partitioning groundwater recharge sources in multiple aquifers system within a desert oasis environment: Implications for water resources management in endorheic basins. Journal of Hydrology, p.124212.
  10. Herzberg, A. (1901) Die Wasserversorgung einiger Nordseebäder [The water supply of some spas at the North Sea]. J Gasbeleuch Wasserversorg 44(44), 815–819.
  11. Javadi, S., Kardan Moghaddam, H. & Neshat, A. (2018). Evaluation and Simulation of Groundwater Flow in Aquifers Enclosed With Desert Saline Areas (Case Study: Isfahan Province-Ardestan Aquifer), Water Harvestimg Reesearcch, 3(1), 1-14.
  12. Kardan Moghaddam, H., Jafari, F. & Javadi, S. (2017). Vulnerability evaluation of a coastal aquifer via GALDIT model and comparison with DRASTIC index using quality parameters. Hydrological Sciences Journal, 62(1), 137-146.
  13. Langevin, C.D., Shoemaker, W.B. & Guo, W. (2003). MODFLOW-2000, the US Geological Survey Modular Ground-Water Model--Documentation of the SEAWAT-2000 Version with the Variable-Density Flow Process (VDF) and the Integrated MT3DMS Transport Process (IMT) (No. 2003-426).
  14. Motallebian, M., Ahmadi, H., Raoof, A. & Cartwright, N. (2019). An alternative approach to control saltwater intrusion in coastal aquifers using a freshwater surface recharge canal. Journal of contaminant hydrology, 222, 56-64.
  15. Pandey, V. Shrestha, S. Chapagain, S. & Kazama, F. (2011) A framework for measuring groundwater sustainability. Environmental science & policy 14: 396 – 407.
  16. Richter, B.C., & Kreitler, C.W. (1993). Geochemical Techniques for Identifying Sources of Ground-water Salinization. CRC Press.
  17. Todd DK., & Mays, LW. (2005) Groundwater hydrology, 3rd edn. John Wiley and Sons, Inc., Hoboken.
  18. Zheng, CC., & Wang P.P. (1999). MT3DMS, a modular three-dimensional multispecies model for simulation of advection, dispersion and chemical reactions of contaminants in groundwater systems: Documentation and user’s guide. US Army Engineer Research and Development Center, Contract Report SERDP-99-1. Vicksburg, Mississippi: USAERDC.
  19. Sheikhipour, B., Javadi, S., Banihabib, ME. (2018). A hybrid multiple criteria decision-making model for the sustainable management of aquifers, Environmental earth sciences, 77 (19), 712.
مدیریت آب و آبیاری
دوره 9، شماره 1
شهریور 1398
صفحه 129-142

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار