نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

مدیریت تلفیقی آب سطحی و زیرزمینی با استفاده از روش تفاضل محدود (مطالعه موردی: دشت دهلران، منطقه فرخ آباد)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مهرداد شهربانوزاده 1
یوسف اقبالی 2
1 گروه آب، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول
2 گروه آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، ایران
10.22125/iwe.2025.519245.1877
چکیده
زه‌دار شدن اراضی در مناطق خشک و نیمه‌خشک از جمله چالش‌های جدی در مدیریت پایدار منابع آب و خاک به شمار می‌رود. در منطقه فرخ‌آباد، واقع در پنج کیلومتری جنوب‌غربی شهر دهلران، بالا آمدن سطح ایستابی آب زیرزمینی موجب بروز مشکلات زیست‌محیطی و کاهش بهره‌وری اراضی کشاورزی شده است. شواهد حاصل از بازدیدهای میدانی، مصاحبه با ساکنان محلی و تحلیل اسناد مطالعاتی پیشین حاکی از آن است که جریانات سطحی، به‌ویژه پساب شهری و چشمه‌های آب‌گرم، نقش قابل توجهی در تشدید این وضعیت دارند. این پژوهش با هدف شناسایی منشأ زه و ارزیابی راهکارهای مدیریتی، با بهره‌گیری از مدل عددی ModFlow در محیط نرم‌افزار GMS، به مدل‌سازی کمی آبخوان دشت دهلران پرداخته است. پس از کالیبراسیون و اعتبارسنجی مدل در شرایط ماندگار و غیرماندگار، چهار سناریوی مدیریتی طی یک دوره هیدرولوژیکی یک‏ساله شامل بهره‌برداری از پروژه انتقال آب چشمه آب‌گرم، کاهش ۵۰ درصدی جریان‌های سطحی ورودی، فعال‌سازی تمام چاه‌ها بر اساس پروانه بهره‌برداری و افزایش ۲۰ درصدی برداشت از منابع آب زیرزمینی بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها نشان داد که مدیریت تلفیقی منابع آب سطحی و زیرزمینی، به‌ویژه در قالب کاهش ورودی‌های سطحی، مؤثرترین گزینه در کاهش سطح ایستابی بوده و موجب افتی تا حدود 5/3 متر در منطقه فرخ‌آباد شده است. این پژوهش، ضمن ارائه مدلی معتبر از شرایط هیدروژئولوژیکی منطقه، چارچوبی علمی برای تحلیل کمی اثرات انسانی بر منابع آب زیرزمینی فراهم آورده و الگویی قابل تعمیم برای مناطق مشابه ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
مدیریت تلفیقی
آب سطحی و زیرزمینی
روش تفاضل محدود
دشت دهلران
نرم&‌‌‌rlm
افزار جی ام اس
موضوعات

عنوان مقاله English

The Conjunctive Management of Ground and Surface Water Using Finite Difference Method (Case Study: Dehloran Plain, Farrokhabad Region)

نویسندگان English

Mehrdad Shahrbanouzadeh 1
Yousef Eghbali 2
1 Asistant professor of Civil Engineering Department, Jundi-Shapur university of technology, Dezful, Iran.
2 Civil Engineering Department, Jundi-Shapur University of Technology, Dezful, Iran.
چکیده English

Swamping in arid and semi-arid regions has become a critical environmental and agricultural challenge, particularly in areas affected by rising groundwater levels. The Farrokhabad region, located approximately five kilometers southwest of Dehloran city in western Iran, is experiencing such conditions due to elevated water tables. Field observations, community consultations and analysis of prior research indicate that surface water inflows particularly from municipal wastewater and the Abgarm spring play a significant role in exacerbating groundwater rise and land salinization. This study employed the ModFlow numerical model within the GMS software platform to perform a quantitative simulation of the Dehloran aquifer, with the objective of identifying the primary drivers of waterlogging and assessing potential mitigation strategies. Following steady-state and transient calibration and validation, four management scenarios were evaluated over a one-year hydrological period: operation of the Abgarm spring water transfer project, a 50% reduction in surface inflow, activation of licensed abstraction wells, and a 20% increase in groundwater pumping The modeling results revealed that conjunctive management of surface and groundwater particularly the reduction of surface inflow had the most pronounced effect, lowering the water table by up to 3.5 meters in the Farrokhabad monitoring well. This study not only provides a validated hydrological model of the region but also quantitatively demonstrates the impact of human activities on aquifer conditions. The research offers a practical framework for integrated groundwater management and may serve as a transferable model for application in other plains with comparable hydrogeological challenges.

کلیدواژه‌ها English

The Conjunctive Management
Ground and Surface Water
Finite Difference Method
Dehloran Plain
GMS software
شرکت سهامی آب منطقه ای ایلام. 1388.گزارش توجیهی پیشنهاد ممنوعیت توسعه بهره برداری آبخوان دشت دهلران: دفتر مطالعات پایه منابع آب، گروه تلفیق و بیلان.
شرکت سهامی آب منطقه ای ایلام. 1399.گزارش بیلان آب در محدوده مطالعاتی دشت دهلران: دفتر مطالعات پایه منابع آب، گروه تلفیق و بیلان.
شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس، 1387. گزارش مطالعات نیمه تفصیلی و تهیه مدل ریاضی کمی و کیفی آب زیرزمینی دشت دهلران.
قدرتی، م. و ع. ثعبانی. 1391. مدل‏های ریاضی آب‏های زیرزمینی آموزش کاربردی مدل GMS. انتشارات سیمای دانش، 210.
ناصری، ح.، م. سعیدی، ف. علیجانی و ص. علیمرادی. 1396. بررسی علت بالا آمدن سطح ایستابی دشت فرخ آباد دهلران با تاکید بر بیلان آب، دومین کنفرانس ملی هیدرولوژی ایران. شهرکرد: دانشگاه شهرکرد.
ناصری، ح.، م. سعیدی، ف. علیجانی و ص. علیمرادی. 1399. شبیه‏سازی تأثیر زهکشی در پائین انداختن سطح ایستابی دشت فرخ‏آباد، دهلران، مجله پژوهش‏های دانش زمین، سال یازدهم، شماره42 ،224-209.
Anderson M. and W. Woessner. 1992. Applied groundwater modeling flow and adjective transport. Academic Press, San Diego, 381.
Boyce S.E., 2022. MODFLOW One-Water Hydrologic Flow Model (MF-OWHM) Conjunctive Use and Integrated Hydrologic Flow Modeling Software, version 2.2.0: U.S. Geological Survey Software Release, https://doi.org/10.5066/P9P8I8GS.
Boyce S.E., R.T. Hanson, I. Ferguson, W. Schmid, W. Henson, T. Reimann, S.M. Mehl, and M.M. Earll. 2020. One-Water Hydrologic Flow Model: A MODFLOW based conjunctive-use simulation software: U.S. Geological Survey Techniques and Methods 6–A60, 435 p., https://doi.org/10.3133/tm6A60.
Burt O.R., 1964. The economics of conjunctive use of ground and surface water. Hilgardia 36(2):31–111.
 
Dong C., G. Schoups and N. Van de Giesen. 2013. Scenario development for water resource planning and management: A review. Technological Forecasting and Social Change 80(4):749–761.
 
Fetter, C. W., 1994. Applied Hydrogeology. New York: Prentice Hall Publiching. P: 691.
Hanson R.T., S.E. Boyce, W. Schmid, J.D. Hughes, S.M. Mehl, S.A. Leake, T. Maddock, and R.G. Niswonger. 2014. One-Water Hydrologic Flow Model (MODFLOW-OWHM): U.S. Geological Survey Techniques and Methods 6-A51, 120 p., http://dx.doi.org/10.3133/tm6A51.
Harbaugh A.W., E.R. Banta, M.C. Hill and M.G. McDonald. 2000. Modflow-2000, The U.S. geological survey modular ground-water model-user guide to modularization concepts and the groundwater flow process. Open-file report, U. S. Geological Survey (92):134.
Hashemi S.A., A. Robati, M. Momeni Raghabadi and M.A. Kazerooni Sadi. 2024. Conjunctive management of groundwater and surface water resources using a hybrid simulation–optimization method, Journal of Hydroinformatics 26 (5): 998–1013., https://doi.org/10.2166/hydro.2024.220.
Khosravi M., A. Afshar, P. Perona, D.A. Barry, A. Salavitabar and A. Ghaheri. 2025. Stochastic optimization to maximize water supply index in conjunctive use of surface and groundwater. Journal of Hydrology, 648, Article 132377. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.132377.
Kresic N., 2007. Hydrogeology and groundwater modelling. second edition. CRC press/Taylor and Francis, Bocarton, NewYork, Lindon, P:807.
Liu S.M., M.Z. Bai and M.Z. Bai. 2024. Groundwater level rise and geological structure influences on land deformation dynamics: insights from managed aquifer recharge operations in Beijing, China. Frontiers in Earth Science, 12, Article 1469772. https://doi.org/10.3389/feart.2024.1469772.
Majedi H., H. Fathian, A. Nikbakht-Shahbazi and N. Zohrabi. 2020. Integrated surface and groundwater resources allocation simulation to evaluate effective factors on greenhouse gases production, Water Supply, 20 (2): 652–666.
Mirlas V., 2013. ModFlow Modeling to Solve Drainage Problems in the Argaman Date Palm Orchard, Jordan Valley, Israel. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 139(8), 612- 624.
Naz I., H. Fan, R.W. Aslam, A. Tariq, A. Quddoos, A. Sajjad, W. Soufan, K.F. Almutairi and F. Ali. 2024. Integrated geospatial and geostatistical multi‑criteria evaluation of urban groundwater quality using water quality indices. Water, 16(17), 2549. https://doi.org/10.3390/w16172549.
Nourani V., A.H. Ghareh Tapeh, K. Khodkar and J.J. Huang. 2023. Assessing long-term climate change impact on spatiotemporal changes of groundwater level using autoregressive-based and ensemble machine learning models. Journal of Environmental Management, 336, 117653. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.117653.
Rasmussen P., J. Kidmose, A.J. Kallesoe, P.B.E. Sandersen, R. Schneider, and T.O. Sonnenborg. 2023. Evaluation of adaptation measures to counteract rising groundwater levels in urban areas in response to climate change. Hydrogeology Journal, 31(1), 35–52. https://doi.org/10.1007/s10040-022-02573-7.
Ross A., 2018. Speeding the transition towards integrated groundwater and surface water management in Australia. Journal of Hydrology. 567:1–10.
Safavi H.R., M.H. Golmohammadi and S. Sandoval-Solis. 2016. Scenario analysis for integrated water resources planning and management under uncertainty in the Zayandehrud river basin. Journal of Hydrology 539:625–639.
Zhang X., A. Castelletti, X. Wang and P. Guo. 2024. Robust Stackelberg equilibrium water allocation patterns in shallow groundwater areas. Water Resources Research, 60(8), Article e2023WR035373. https://doi.org/10.1029/2023WR035373.