گرایش آبیاری و زهکشی

با عنوان : ارزیابی و مقایسه مدل های Drainmod و Modflow در شبیه سازی و برآورد نوسانات سطح ایستابی در اراضی زهکشی شده

دانشگاه شیراز

دانشكده كشاورزي

پايان نامه­ كارشناسي ارشد در رشته­ مهندسی کشاورزی- آبياري و زهكشي

عنوان:

ارزیابی و مقایسه مدل های Drainmod و Modflow در شبیه سازی و برآورد نوسانات سطح ایستابی در اراضی زهکشی شده

استاد راهنما:

دكتر مسعود نوشادی

پایان نامه

بخش هایی از متن پایان نامه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده:

بهره گیری از مدل های رایانه ای آب زیرزمینی در دهه های اخیر به عنوان روشی ارزان و سریع در مطالعه چگونگی حرکت، بیلان و مدیریت آب های زیرزمینی پیشرفت قابل توجهی داشته می باشد. مانند مدل هایی که دارای قابلیت خوب در مطالعه آب های زیرزمینی می باشد مدل سه بعدی تفاضل محدود Modflow می باشد که قابلیت کاربرد در شرایط غیر همگام را دارد. نرم افزار PMWIN یکی از کاربردی ترین نرم افزار های شبیه سازی جریان در آبخوان می باشد که بر پایه کد Modflow جریان در آکفر را شبیه سازی می کند. همچنین مدل دیگر برای ارزیابی سیستم های مدیریت آب، مدل جامع Drainmod می باشد. در این تحقيق ارزيابي مدل هاي مذكور درسیستم های زهکشی در دو منطقه سلامی و کوشکک مطالعه و مقایسه شده می باشد. اجرای مدل Drainmod نشان داد که این مدل قادر می باشد سطح ایستابی را در حالت همگام در ناحیه بین دو زهکش با NRMSE در منطقه سلامی (در کل دوره) و ایستگاه تحقیقاتی کوشکک (در فصل بارش) به ترتیب 17/0 و 14/0 و شاخص تطابق به ترتیب 94/0 و 92/0 شبیه سازی کند که پیش بینی خیلی خوبی می باشد. اما پیش بینی مدل Drainmod در فصل آبیاری برآورد خیلی خوبی از سطح ایستابی ندارد. در منطقه کوشکک به دلیل مقادیر زیاد آب آبیاری که به صورت سطحی به زمین داده می گردد، مدل برآورد مناسبی از سطح ایستابی ندارد. نتایج اجرای مدل PMWIN نشان داد که اختلاف بین مقادیر عمق سطح ایستابی نظاره شده و شبیه سازی شده در هر دو منطقه زیاد می باشد و NRMSE در پیزومترها بین 16/0 تا 43/0 در سلامی و 18/0 تا 35/0 در کوشکک متغیر می باشد. شاخص تطابق نیز بین 37/0 تا 56/0 در کوشکک و 51/0 تا 93/0 در سلامی متغیر می باشد. پس مدل PMWIN در این دو منطقه دقت قابل قبولی ندارد و در مطالعه طرح های زهکشی نمی تواند مورد بهره گیری قرار گیرد. پس اجرای مدل Drainmod در مناطق زهکشی شده برای مطالعه سطح ایستابی در منطقه بدلیل دقت بالاتر و نتایج قابل قبول تر مناسب می باشد.

فصل اول: مقدمه

1-1- پیشگفتار

میهن ما ایران از لحاظ موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی جزء مناطق خشک و نیمه خشک به شمار می رود و همچون بسیاری از نقاط جهان تنها راه بهره برداری مفید ومطلوبتر از این اراضی پهناور که اکثرا فاقد سیستم زهکشی هستند، با تقویت و احداث سیستم های زهکشی سطحی و زیرزمینی میسر می باشد.

مدل های کامپیوتری بدلیل کاهش هزینه ها و کوتاه کردن مدت زمان دستیابی به نتایج اجرای یک سناریو بر روی یک سیستم، بصورت گسترده ای در علوم مختلف بکار می طریقه. سیستم های زهکشی معمولا در اراضی نیمه خشک تحت آبیاری برای کنترل شوری و ماندابی شدن خاک نصب می شوند .بدلیل وجود پیچیدگی حرکت آب و انتقال املاح در خاک، مدل های شبیه سازی برای تشریح عملکرد سیستم های مدیریت آب که ممکن می باشد شامل زهکش زیرزمینی، سطحی و آبیاری باشند، به کار می طریقه .در مناطق مرطوب نیز زیرا کنترل سطح ایستابی به صورت یک بحران در می آید، داشتن سیستم زهکشی یک ضرورت می باشد. در صورتی که در سایر مناطق اهمیت زهکشی از این نقطه نظر کاهش می یابد. با در نظر داشتن اين واقعيت كه منابع آب زيرزميني ايران در حدود 8/٧٧ درصد مصارف شرب، صنعت و كشاورزي را تامين مي كند (فضل اولی و همکاران، 1385)، برنامه ريزي و ارائه طرح هايي كه موجب بهره گیری بهينه از منابع آبي موجود و تغذيه آبخوان ها گردد، از اولويت ويژه اي برخوردار می باشد. بر این اساس و با در نظر داشتن قابلیت زیاد مدل های پیشرفته شبیه سازی آب زیرزمینی با سیستم هیدروژئولوژی آبخوان و امکان بهره گیری از این مدل ها برای پیش بینی وضعیت آینده، مدل های مذکور شرایط مناسبی را به مقصود مدیریت و بهره گیری بهینه از منابع آب زیرزمینی فراهم آورده اند. بنابراين لازم می باشد که استراتژی های لازم جهت بهره گیری از آب های سطحی و زيرزمينی جهت رسيدن به کشاورزی پايدار صورت پذيرد. به مقصود تهيه استراتژی های موثر در اين زمينه در آغاز لازم می باشد خواص کمی و کيفی منابع آب های سطحی و زيرزمينی موجود درهر منطقه به خوبی شناخته شوند و با در نظر داشتن پتانسيل های موجود در منطقه، برنامه ريزي های آينده صورت پذيرد. از ديگر موارد مورد نياز جهت برنامه ريزی آينده، مطالعه اثرات احداث شبکه آبياری و زهکشی بر رفتار آب های زير زمينی می باشد. مدل های کامپيوتری امروزه به خوبی می توانند رفتار آب های زيرزمينی را شبيه سازی نمايند (رزاق منش و همکاران، 1385). به دلیل پیچیدگی سیستم هاي مدیریت آب، مدل هاي شبیه سازي براي طراحی و تشریح عملکرد این سیستم ها ضروري می باشند.

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

برای تبدیل موفق یک مدل مفهومی به یک مدل فیزیکی ، قیاسی یا ریاضی ، وجود داده های پایه ضروریست. این داده ها، اطلاعات مورد نیاز برای حل معادله اساسی را تأمین می کنند. برای تهیه و آماده سازی این داده ها در شبیه سازی آب زیرزمینی، لازم می باشد که از مشخصات فیزیکی آبخوان اطلاعات حتی الامکان دقیق و کافی وجود داشته باشد. در واقع هرچه شناخت ما از آبخوان بیشتر باشد، نتیجه شبیه سازی به واقعیت نزدیکتر خواهد بود (کتیبه و حافظی، 1383).

مدل کيفي آب هاي زيرزميني در واقع فرم رياضي معادلات بيلان و حرکت و انتقال مواد محلول در محيط آب زير زميني را نشان مي دهد که از تطبيق آن ها با فرض پيوستگي محيط معادلاتي به صورت معادلات ديفرانسيل جزئي نتيجه مي گردد. اين معادلات درنقاط مختلف يک آبخوان نوشته شده و از طريق روش هاي مختلف، براي مکان ها و زمان هاي گوناگون، حل مي گردد (خلقی. 1385).

مدل سازی رایانه ای آب های زیرزمینی از اواخر دهه 1960، بعد از اینکه رایانه ها امکان حل معادلات سنگین و پیچیده عددی را فراهم آوردند، گسترش پیدا نمود. از آن وقت تاکنون، مدل سازی رایانه ای آب های زیرزمینی به تبع پیشرفت سریع فناوری رایانه ای، فوق العاده توسعه یافته می باشد (Fetter, 1994 ). بهره گیری از مدل های رایانه ای آب زیرزمینی در دهه های اخیر به عنوان روشی ارزان و سریع در مطالعه چگونگی حرکت، بیلان و مدیریت بهره برداری از آب های زیرزمینی پیشرفت قابل توجهی داشته می باشد. مانند مدل هایی که دارای قابلیت خوب در مطالعه آب های زیرزمینی می باشد مدل سه بعدی تفاضل محدود مکدونالد و هارباگ به نام Modflow می باشد که در سال 1998 ارائه شده و قابلیت کاربرد در شرایط غیر همگام را دارد. همچنین مدل دیگر برای ارزیابی و طراحی سیستم های مدیریت آب، مدل جامع Drainmod می باشد که توسط اسکگز(1978) ارائه شده می باشد. این مدل در شرایط همگام موقعیت سطح ایستابی را شبیه سازی می کند. سه سال بعد K.D.Konyha و J.E.Parsons اين مدل را توسط زبان برنامه نويسي FORTRAN در قالب يک برنامه جمع بندي کرده و تحت عنوان Drainmod ويرايش 4 ارائه نمودند. مدل اوليه داراي محدوديت هايي بود که از جملة آنها مي توان به عدم توانايي مدل در تحليل ميزان محصول توليد شده تحت شرايط مختلف مديريتي، رعايت حداکثر شيب 5 درصد و عدم در نظر داشتن نشت هاي افقي و عمودي (عميق) تصریح نمود. با تکمیل مدل توسط کاندیل (1992) تحت عنوان Drainmod-s مدل علاوه بر شبیه سازي اجزاي هیدرولوژیکی توانست نحوه توزیع نمک در خاك، غلظت نمک در آب زهکشی و تاثیر تنش شوري بر عملکرد محصول را پیش بینی کند (رحیمی و کشکولی، 1385). به تدريج اين اشکالات توسط افراد مختلف رفع شده و ويرايش هاي بعدي Drainmod به صورتي کاربرپسند و با قابليت هاي بالاتري ارائه گردید. لذا در این تحقيق ارزيابي مدل هاي مذكور در شرايط مزرعه و مقايسه نتايج آن ها با يكديگر مد نظر قرار گرفت. آزمايش هاي مزرعه اي به مقصود تعيين و بررسي سناريوهاي مختلف زهكشي مفيد هستند، اما محدوديت هاي قابل توجهي نيز دارند، مهمترين محدوديت آزمايش هاي مزرعه اي عبارت می باشد از محدوديت در مكان، زمان و تكرار. كاربرد مدل هاي شبيه سازي مانند روش هايي می باشد كه محدوديت هاي یاد شده را تا حدود زيادي مرتفع مي سازد و در صورت دسترسي به داده هاي اوليه مورد نياز و مطمئن براي اجراي اين مدل ها، مي توان به برآوردهاي كم و بيش مستند و معتبر دست يافت. اما قبل از كاربرد چنين مدل هايي، درستي نتايج به دست آمده از آن ها بايد با بهره گیری از نتايج آزمايش هاي مزرعه اي مورد ارزيابي قرار گيرد. دقت مدل هاي شبيه سازي تا حد زيادي به دقت داده هاي مورد نياز به عنوان ورودي مدل بستگي دارد .در صورتي كه اين مدل ها به درستي واسنجي گردند، بدون محدوديت هاي زماني و مكاني موجود در آزمايش هاي مزرعه اي مي توانند براي ارزيابي سناريوهاي مختلف به كار گرفته شوند(منصوري و مصطفي زاده، 1385).

2-1- اهداف پژوهش

شبیه سازی نوسانات سطح ایستابی منطقه دهکده سلامی در شیراز و منطقه کوشکک استان فارس با بهره گیری از مدل های Drainmod وModflow.

مقایسه دو مدل Drainmod و Modflow در شبیه سازی و برآورد نوسانات سطح ایستابی منطقه دهکده سلامی در شیراز و منطقه کوشکک استان فارس.

تعداد صفحه : 159

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید