Predicting groundwater level changes in Jiroft plain and its relationship with developing cropping pattern of horticultural crops

Document Type : Original Article

Authors

1 Dept. of Agricultural Management and Development, University of Tehran, Tehran, Iran; Assistant Professor, Dept. of agricultural economics, University of Jiroft, Kerman, Iran

2 Professor, Dept. of Agricultural Management and Development, University of Tehran, Tehran, Iran

3 , Dept. of Agricultural Management and Development, University of Tehran, Tehran, Iran

4 Dept. of Agricultural Management and Development, University of Tehran, Tehran, Iran

5 Department of Arid and Mountainous Regions Reclamation, Faculty of Natural Resources, University of Tehran

Abstract

In recent years, groundwater overexploitation has led groundwater depletion Jiroft plain and considering the strategic role of this plain in supplying water required for agricultural products, planning to improve the water resources of this plain is essential. Therefore, the purpose of this study was to investigate the effects of groundwater resources management in Jiroft plain in the past (2005-2019) and the near future (2019-2031) using GMS10.4 software based on hydrological, hydrogeological and Topographic data. Also, to investigate the impact of water resources changes on crops cultivation pattern, changes in cultivation pattern of major horticultural crops in terms of their water requirement in Jiroft plain were studied using information and statistics of major horticultural crops in Jiroft plain during the last three decades. The results showed that aquifer has yearly faced with a decline about 0.86 m during the baseline period (2005-2019), which indicates overexploitation of groundwater resources in this plain. The aquifer status was predicted in the future under different scenarios using the GMS 10.4 model. Also, studying the development trend of major horticultural products in Jiroft plain showed that despite the declining trend of groundwater resources over the past three decades, the share of horticultural products with high water requirement has been increased in the crop cultivation pattern of this plain and the behavior of farmers to develop the pattern of agricultural products cultivation has been influenced by factors except groundwater resources limitations. Therefore, it is suggested that scenarios of reducing groundwater resources exploitation in Jiroft plain and also paying attention to cultivation pattern appropriate to water resources in different parts of the plain should be a priority for agricultural planners.

Keywords

References

بانژاد، ح.، محب­زاده، ح.، قبادی، م.، حیدری، م. 1392. شبیه­سازی عددی جریان و انتقال آلودگی در آب­های زیرزمینی مطالعه موردی: آبخوان دشت نهاوند، دانش آب و خاک، 23(2)، ص 57-43.
براتی، خ.، عابدی کوپایی، ج.، درویشی، ا.، آذری، آ.، یوسفی، ع. 1397. برآورد نیاز خالص آبیاری گیاهان الگوی کشت دشت کرمانشاه و مقایسه آن با دادههای سند ملی آب. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، 23 (4)، 553-543.
بیات ورکشی، م.، فصیحی، ر.، زارع ابیانه، ح. 1397. شبیه­سازی عددی مسیر جریان آب زیرزمینی آبخوان دشت همدان-بهار، مجله سلامت و محیط زیست، فصلنامه علمی پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران، 11(1)، ص 62-49.
بینا، ف.، بذرافشان، ا. 1396. تحلیل روند شوری آب­های زیرزمینی دشت جیرفت و ارتباط آن با روند دبی و باران، سومین همایش ملی مدیریت آب در مزرعه (تقاضا محوری آب)، کرج، موسسه تحقیقات خاک و آب.
پرهیزکار، س.، اژدری، خ.، امامقلی­زاده، ص. 1393. مدل­سازی تغییرات کمی آب زیرزمینی دشت دامغان در یک دوره 10 ساله، پایان‌نامه کارشناسی ارشد دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود. ص 2.
پناهی، م.، میثاقی، ف.، عسگری، پ. 1397. شبیه­سازی و تخمین نوسانات سطح آب زیرزمینی با استفاده از GMS (بررسی موردی دشت زنجان)، نشریه علوم محیطی، 16(1)، ص 14-1.
جبال‌بارزی، ب.، خسروی، ح.، طویلی، ع. 1396. بررسی اثرات تاغکاری بر روی آبخوان دشت جعفریه قم، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران.
جعفری، ح.، علمداری، س.ص.، زاینده­رودی، ا. 1390. بررسی عوامل زمین شناسی تاثیرگذار بر کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت جیرفت، فصلنامه علمی پژوهشی زمین و منابع واحد لاهیجان، 4(4)، ص 10-1.
جعفری‌گدنه، م.، تاج‌الدینی، م.، بختیارپور، ا. 1398. بررسی تغییرات مکانی و زمانی سطح آب زیرزمینی در دشت رفسنجان، اولین کنفرانس بین المللی دانشمندان جاده ابریشم.
جمهور، ر.، ایل‌بیگی، م.، مرسلی، م. 1398. ارزیابی بحران فرونشست زمین و پیشروی آب شور دریا در آبخوان دشت میناب، اکوهیدرولوژی، دوره 6، شماره‌ی 1، ص 238-223.
حاجی­نژاد، ع.، پایدار، ا.، درینی، ج. 1393. الویت­بندی راهکارهای تعادل بخشی به برداشت آب زیرزمینی در تواحی روستایی دشت جیرفت با استفاده از تکنیک MOORA، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 5(18)، ص 18-1.
سلیمانی ساردو، ف.، برومند، ن.، آذره، ع. 1395. بررسی روند تغییرات مکانی و زمانی کیفیت آب زیرزمینی در دشت جیرفت، مرتع و آبخیزداری، 69(4)، ص 932-922.
شاهی­دشت، ع.، عباس‌نژاد، ا. 1390. ارزیابی اثرات زیست‌محیطی تخلیه سفره آب زیرزمینی دشت جیرفت و پیش‌بینی شرایط در آینده. تحقیقات منابع آب ایران، 7(1)، ص 81-77.
شرکت مهندسین مشاور بررسی منابع آب. 1395. جلد پنجم، بهنگام سازی بیلان منابع آب محدوده‌‌های مطالعاتی حوزه آبخیز هامون جازموریان منتهی به سال آبی 90-1389، بیلان منابع آب محدوده مطالعاتی جیرفت (4503).
صمدی، ر.، بهمنش، ج.، رضایی، ح. 1393. بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت ارومیه)، نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 22(4)، ص 84-67.
عزیزی، ف.، اصغری مقدم، ا.، ناظمی، ا. 1398. شبیه‌سازی جریان آب زیرزمینی و نفوذ آب شور در آبخوان دشت ملکان، نشریه علمی-پژوهشی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 13(45)، ص 44-32.
فاریابی، م.، کلانتری، ن.، نگارستانی، ا. 1389. ارزیابی عوامل موثر بر کیفیت شیمیایی آب زیرزمینی دشت جیرفت با استفاده از روش­های آماری و هیدروشیمیایی، نشریه علوم زمین، 20(77)، ص 120-115.
کاردان مقدم، ح.، بنی­حبیب، م.، جوادی، س. 1396. تحلیل پایداری کمی سامانه­ی آبخوان (مطالعه موردی: خراسان جنوبی-آبخوان بیرجند)، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 31(6)، ص 1601-1587.
کریمی، م. و جلینی، م. (1396). بررسی شاخص ‏های بهره‏ وری آب کشاورزی در محصولات مهم زراعی، مطالعه موردی: دشت مشهد (یادداشت فنی). آب و توسعه پایدار، 4(1)، 138- 133.
 
 
 
Anderson, M. P., & Woessner, W. W. Applied groundwater modeling: simulation of flow and advective transport. San Diego Academic Press, 1992.
Adeli Sardoie, M., Hayati, B., Zarifian, S., Hosseini Nasab, S., Mohammad Rezaie, R. (2011). Comparison of Sustainable Agriculture of Practices in Vegetables of Jiroft County (Case Study: Onions, Potatos and Tomatos). Journal of agricultural science and sustainable production, 21(1), 15-28.
Baalousha, H. M. (2016). Development of a groundwater flow model for the highly parameterized Qatar aquifers. Modeling Earth Systems and Environment, 2(2), 67.
Barati, A. A., Azadi, H., & Scheffran, J. (2019). A system dynamics model of smart groundwater governance. Agricultural water management, 221, 502-518.
Compendex, S. (2016). Assessment of Groundwater in Ghataprabha Sub-Basin Using Visual MODFLOW Flex. Assessment, 9(04), 1376-1382.
de Graaf, I. E., van Beek, R. L., Gleeson, T., Moosdorf, N., Schmitz, O., Sutanudjaja, E. H., & Bierkens, M. F. (2017). A global-scale two-layer transient groundwater model: Development and application to groundwater depletion. Advances in Water Resources, 102, 53-67.
Doherty, J., & Johnston, J. M. (2003). Methodologies for calibration and predictive analysis of a watershed model 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 39(2), 251-265.
El Yaouti, F., El Mandour, A., Khattach, D., & Kaufmann, O. (2008). Modelling groundwater flow and advective contaminant transport in the Bou-Areg unconfined aquifer (NE Morocco). Journal of Hydro-environment Research, 2(3), 192-209.
Fader, M., Shi, S., Von Bloh, W., Bondeau, A., & Cramer, W. (2016). Mediterranean irrigation under climate change: more efficient irrigation needed to compensate for increases in irrigation water requirements. Hydrology and Earth System Sciences, 20(2), 953.
Gleeson, T., Befus, K. M., Jasechko, S., Luijendijk, E., & Cardenas, M. B. (2016). The global volume and distribution of modern groundwater. Nature Geoscience, 9(2), 161-167.
Harbaugh, A. W. (2005). MODFLOW-2005, the US Geological Survey modular ground-water model: the ground-water flow process (pp. 6-A16). Reston, VA: US Department of the Interior, US Geological Survey.
Karimi, L., Motagh, M., & Entezam, I. (2019). Modeling groundwater level fluctuations in Tehran aquifer: Results from a 3D unconfined aquifer model. Groundwater for Sustainable Development, 8, 439-449.
Langevin, C. D., Hughes, J. D., Banta, E. R., Niswonger, R. G., Panday, S., & Provost, A. M. (2017). Documentation for the MODFLOW 6 groundwater flow model (No. 6-A55). US Geological Survey.
Malekzadeh, M., Kardar, S., & Shabanlou, S. (2019). Simulation of groundwater level using MODFLOW, extreme learning machine and Wavelet-Extreme Learning Machine models. Groundwater for Sustainable Development, 9, 100279.
Mall, K. N. and Herman, J. D. (2019). Environ. Res. Lett. 14 (2019) 104014
Niswonger, R. G. (2020). An Agricultural Water Use Package for MODFLOW and GSFLOW. Environmental Modelling & Software, 104617.
Reilly, T. E. (2001). “System and boundary conceptualization in groundwater flow simulation.” Chapter B8, Techniques of water-resources investigations, Book 3, U.S. Geological Survey, Denver, CO, 26.
Rossetto, R., De Filippis, G., Borsi, I., Foglia, L., Cannata, M., Criollo, R., & Vázquez-Suñé, E. (2018). Integrating free and open source tools and distributed modelling codes in GIS environment for data-based groundwater management. Environmental Modelling & Software, 107, 210-230.
Ruan, H., Yu, J., Wang, P., & Wang, T. (2020). Increased crop water requirements have exacerbated water stress in the arid transboundary rivers of Central Asia. Science of The Total Environment, 136585.
Shirmohammadi, B., Malekian, A., Salajegheh, A., Taheri, B., Azarnivand, H., Malek, Z., & Verburg, P. H. (2020). Scenario analysis for integrated water resources management under future land use change in the Urmia Lake region, Iran. Land Use Policy, 90, 104299.
Simmers, I. (Ed.). (2013). Estimation of natural groundwater recharge (Vol. 222). Springer Science & Business Media.
Sundararajan, N., & Sankaran, S. (2020). Groundwater modeling of Musi basin Hyderabad, India: a case study. Applied Water Science, 10(1), 14.
Todorov, O., Alanne, K., Virtanen, M., & Kosonen, R. (2020). A method and analysis of aquifer thermal energy storage (ATES) system for district heating and cooling: A case study in Finland. Sustainable Cities and Society, 53, 101977.
Trenberth, K. E., Smith, L., Qian, T., Dai, A., & Fasullo, J. (2007). Estimates of the global water budget and its annual cycle using observational and model data. Journal of Hydrometeorology, 8(4), 758-769.
uai, H., Chen, X., Huang, J., & Chen, F. (2020). Water-Scarcity Footprint Associated with Crop Expansion in Northeast China: A Case Study Based on AquaCrop Modeling. Water, 12(1), 125.
Varalakshmi, V., Venkateswara Rao, B., SuriNaidu, L., & Tejaswini, M. (2014). Groundwater flow modeling of a hard rock aquifer: case study. Journal of Hydrologic Engineering, 19(5), 877-886.
Wang, T., Franz, T. E., Yue, W., Szilagyi, J., Zlotnik, V. A., You, J., ... & Young, A. (2016). Feasibility analysis of using inverse modeling for estimating natural groundwater recharge from a large-scale soil moisture monitoring network. Journal of Hydrology, 533, 250-265.
Xiang, Z., Bailey, R. T., Nozari, S., Husain, Z., Kisekka, I., Sharda, V., & Gowda, P. (2020). DSSAT-MODFLOW: A new modeling framework for exploring groundwater conservation strategies in irrigated areas. Agricultural Water Management, 232, 106033.

Files

Share

How to cite

Statistics