شبیه‌سازی عددی روند تغییرات کروم در آبخوان دشت بیرجند

Abstract

شبیه سازی عددی کمی و کیفی آب‌های زیرزمینی ابزاری مهم برای مدیریت منابع آب آبخوان می‌باشد. مطابق اندازه گیری‌های صورت گرفته از غلظت کروم چاه‌های بهره‌برداری در آبخوان بیرجند مقدار کروم بیش از حد مجاز بوده است (غلظت بیش از mg/Lit 05/0). لذا هدف این تحقیق شبیه سازی کمی و کیفی آب زیرزمینی در آبخوان آزاد بیرجند با استفاده از مدل ریاضی و روند تغییرات غلظت کروم می‌باشد. برای انجام این کار از کد عددی MODFLOW و MT3D که در نرم افزار مدل‌سازی آب‌های زیرزمینی (GMS) قرار دارد، استفاده شد. در ابتدا آمار و اطلاعات مورد نیاز جهت تهیه مدل مفهومی آبخوان جمع‌آوری گردید. سپس مدلسازی منطقه در نرم افزار انجام و مدل اجرا گردید. عملیات واسنجی مدل ریاضی کمی و کیفی آبخوان بیرجند در شرای غیرماندگار انجام شد. مقادیر هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه برای مدل کمی و مقادیر ضریب پخشودگی طولی و تخلخل برای مدل کیفی واسنجی شد. در نهایت شبیه‌سازی برای یک بازه زمانی یکساله انجام گردید. پیش‌بینی 6 سال بعد از شبیه سازی با شرایط 30 % کاهش و افزایش میزان برداشت انجام گرفت. در مدل کمی بیشترین تراز سطح آب در ناحیه شرقی آبخوان 1396 متر و کمترین تراز سطح آب در منطقه جنوب غربی آبخوان 1263 متر، نزدیک به زهکش آب زیرزمینی برآورد گردید. خروجی مدل کیفی بیشترین غلظت کروم را در قسمت میانی آبخوان نشان داد. همچنین حرکت تدریجی منحنی حداکثر غلظت کروم آبخوان از مناطق مرکزی به سمت شرق و غرب آبخوان بود. به منظور ارزیابی واسنجی، از امکانات نرم افزار GMS مانند خطای میانگین (ME)، خطای میانگین مطلق (MAE) و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) استفاده شد که مقادیر این پارامترهای آماری به ترتیب 09/0 ،944/0 و 071/1 متر برای مدل کمی و 003/0، 004/0 و 008/0 میلی گرم در لیتر برای مدل کیفی بود. نتایج مدل‌سازی کمی و کیفی آبخوان بیرجند نشان داد افت سطح آب زیرزمینی در مناطق غربی بیشتر از سایر نقاط می‌باشد و میزان غلظت کروم در مناطق میانی آب زیرزمینی بیرجند بیشتر از 05/0 میلی گرم در لیتر، حد مجاز استانداردWHO برای آب شرب است. در طی زمان شبیه‌سازی این غلظت افزایش پیدا می‌کند و به 09/0 میلی گرم در لیتر می‌رسد. همچنین تغییرات غلظت این آلاینده به نوسانات سطح آب زیرزمینی بستگی دارد و با افزایش سطح تراز آب می‌توان میزان کروم را در آبخوان کاهش داد. هم‌چنین در طی سالیان اخیر میزان غلظت کروم در آبخوان همواره روند افزایشی داشته است. با اعمال سناریو کاهش برداشت از آبخوان مساحت ناحیه بحرانی کمتر شده است و سناریو افزایش برداشت در مقایسه با کاهش برداشت تغییر کمتری را در غلظت و مساحت ناحیه بحرانی نشان داد.