خشکسالی یکی از پدیدههای آب و هوایی است که در همه شرایط اقلیمی و در تمام مناطق کره زمین به وقوع می پیوندد. برای بیان کمی این پدیده، ارزیابی و پایش آن از شاخص های مختلفی استفاده میشود. شاخص هایی که در این تحقیق برای بررسی پدیده خشکسالی وترسالی به کارگرفته شد شامل، شاخص بارش استاندارد شده (SPI)، درصد بارش نرمال (PNPI) و نمایه نیچه (NITZCHE)میباشد. برای این منظور داده های بارش سالانه 6 ایستگاه هواشناسی در استان های خراسان شمالی، رضوی و جنوبی برای یک دوره آماری 30 ساله (1389-1359) با هدف تحلیل آماری بارش و تعیین سال های خشک و مرطوب مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده ازمحاسبات انجام شده به روش های مختلف و مقایسه آن ها با شاخص های مورد نظر در طبقه بندی-ها، نتیجه شد که در ایستگاه های مورد مطالعه اغلب سال ها به صورت نرمال و تا حدودی خشک بوده و سال های شدیداً خشک و یا شدیداً مرطوب به ندرت قابل مشاهده می باشد. از میان نمایه های به کار گرفته شده ، نمایه (SPI)به دلیل داشتن قابلیت های بیش تر در تفکیک دقیق تر طبقه ها در پدیده های ترسالی وخشکسالی به عنوان بهترین شاخص از میان شاخص های بررسی شده برای ارزیابی پدیده خشکسالی و ترسالی در استان خراسان انتخاب شد. هم چنین با استفاده از روش های زمین آماری، نقشه پهنه بندی شاخص استاندارد بارش برای منطقه مورد مطالعه ترسیم گردید. بر این اساس معلوم گردید که نواحی جنوب و جنوب غربی استان خراسان رضوی و قسمت های شمال و شمال غربی خراسان جنوبی دروضعیت خشکی شدیدتری قرار دارند. علاوه بر این مشخص گردید، در طول دوره آماری 30 ساله، شدیدترین خشکسالی در سال 1387 و فراگیرترین خشکسالی در سال 1380 به وقوع پیوسته است.
دشت زرین گل با وسعت حدود 365 کیلومترمربع بخشی از حوضه آبریز گرگانرود در استان گلستان می باشد که عمده تغذیه آن از ارتفاعات البرز تأمین می شود. در حالی که در مناطق پرباران مانند منطقه مطالعاتی ، مسأله تعادل تقریبا نسبی در آبخوان مطرح است ، با این حال اهمیت برنامه ریزی و تصمیم گیری های مدیریتی همانند مناطق کم آب، ضروری به نظر می رسد. بنابراین مدل به عنوان یک ابزار کارآمد و با صرفه برای بررسی گزینه های مختلف مدیریتی، مورد استفاده واقع گردید.
در این پژوهش مدل شبیه ساز حرکت آب زیرزمینی در لایه آبدار آزاد دشت زرین گل با استفاده از نرم افزار جی ام اس 7.1 در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار تهیه گردید.صحت سنجی مدل نیز در یک دوره یکساله (90-1389) نشان داد که ،مقادیر سطح ایسایی پیش بینی شده توسط مدل با مقادیر مشاهداتی از توافق خوبی برخوردارند و معیار جذر میانگین خطا برابر 0.98 به دست آمد.پس از اطمینان از صحت مدل تعیین شده ، به منظور مدیریت بهتر آبخوان در سال های آتی سناریویی مبنی بر کاهش میزان بارش در منطقه مطالعاتی ، معلوم گردید که در صورت کاهش 10 درصدی مقادیر بارش در فصل بهار ، سطح آب زیرزمینی حدود 17 سانتی متر افت بیشتری خواهد داشت ، که نسبت به افت در تابستان مقدار بیشتری می باشد.
تعیین حریم حفاظتی چاههای شرب روشی مؤثر جهت حفاظت و مدیریت منابع تأمین کننده آب میباشد و اهمیت به سزایی در سلامت وبهداشت عمومی دارد. لذا این پژوهش با هدف تعیین محدوده حفاظتی جهت جلوگیری و پیشگیری از آلودگی چاههای آب شرب، به وسیله ترسیم یک محدوده در اطراف چاه با استفاره از مدل ریاضی و ممانعت از توسعه و ایجاد منابع آلودگی درداخل این محدوده صورت پذیرفته است. از این رو به منظور ترسیم حریم حفاظتی 64 حلقه چاه شرب موجود در دشت زرین گل در استان گلستان از نرم افزار GMS7.1 استفاده شد. برای این منظور پس از تهیه مدل مفهومی منطقه مطالعاتی، با هدف تعیین ضرایب هیدرورینامیکی آبخوان، مدلسازی در دو حالت ماندگار و غیرماندگار انجام شد . در حالت ماندگار کالیبراسیون دریک دوره یک ماهه و در حالت غیرماندگار به مدت 5 سال با تنشهای فصلی انجام شد. پس از اطمینان از صحت مدل تهیه شده، به منظور تعیین حریم حفاظتی چاههای آب شرب از برنامه مکان یابی ذره ای MODPATH استفاده گردید. پس از تهیه حریم های حفاظتی با زمانهای سیر 1، 2 ، 3 و 5 ساله برای چاه های فوق الذکر، تأثیر پارامترهای مختلف بر روی شکل و چگونگی گسترش حریم حفاظتی، مورر بحث و بررسی قرار گرفت. براساس نتایج حاصل از تحقیق معلوم گردید که مؤثرترین عامل در تعیین شکل و حریم حفاظتی یک چاه، جهت جریان و گرادیان هیدرولیکی می باشد. به طوری که، افزایش گرادیان هیدرولیکی سبب نازکی و کشیدگی حریم حفاظتی میگردد. میزان دبی پمپاژ نیز از دیگر عوامل مؤثر بر حریم حفاظتی می باشد. به-گونه ای که با افزایش میزان برداشت از چاه، عرض حریم حفاظتی افزایش یافته و تأثیر چندانی در طول حریم ندارد. پارامترهای دیگر از قبیل هدایت هیدرولیکی آبخوان، میزان برداشت و... در مراتب بعدی قرار میگیرند.
آب زیرزمینی مهمترین منابع آب در جهان برای مصارف خانگی و شرب می باشد. در این خصوص ، سیاست تامین آب مناسب به خصوص در طول فصول خشک مستلزم پیش بینی نوسانات تراز آب با دقت قابل قبول می باشد. در این پژوهش به مقایسه عملکرد سه روش هوش مصنوعی برای پیش بینی نوسانات تراز سطح ایستابی پرداخته شده است . این مدل ها شامل شبکه های عصبی مصنوعی ، سامانه استنتاج تطبیقی فازی - عصبی و برنامه ریزی بیان ژن می باشند . که برای پیش بینی سری زمانی تراز سطح آب در حوضه زرین گل در استان گلستان بکار گرفته شدند. داده های تراز سطح آب در مقیاس ماهانه در دوره آماری 89-1359 برای آموزش و آزمون مدل ها استفاده شدند . پارامتر های آماری شامل ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)و ضریب تعیین (R) به منظور بررسی عملکرد مدل ها بکار گرفته شدند. نتایج بدست آمده بیانگر آن بودند که هر سه روش شبکه های مصنوعی ، سامانه استنتاج تطبیقی فازی - عصبی و برنامه ریزی بیان ژن می توانند به طور موفقیت آمیزی برای پیش بینی نوسانات سطح ایستابی مورد استفاده قرار گیرند.در بهترین حالت اجرای مدل ، بالاترین مقدار ضریب تعیین ، برای چاه های سلاخ غیب (R2= 0.83) ، کوچک خرطوم (R2=0.080) و ایمرتره ملا (R2=0.84) محاسبه شد، که مقادیر بالا مربوط به روش برنامه ریزی بیان ژن می باشد . از طرفی عملکرد مدل برنامه ریزی بیان ژن در مقایسه با دو روش دیگر از جنبه های مختلف بهتر بود.در روش برنامه ریزی بیان ژن می توان رابطه ریاضی حاکم بر مساله مورد بررسی را به صورت دقیق مشخص نمود.
Groundwater modeling is a tool for simulating groundwater flow in simple way rather than realfield condition. Mathematical model uses a set of equations for simulating groundwater that shows the hydraulic head and flowpath in and along the model boundaries, indirectly. in this study, GMS 7.1 has been used to determinet the hydrodynamic coefficients of Zarringol Aquifer. Zarringol Plain with an area about 365 km2 is located in Golestan province. after providing conceptual model of case study, to determine hydraulic conductivity, model has been calibrated for one month in steady state and afterward to optimize specific yield, calibrated model for 5 years with seasonal stress in un-steady state. The results showed, there is alittle difference between calculated water level by model and observed values. On the other hand, the calibration of the model in steady and unstedy state indicated variation of 12.8 to 178.1 m per day of hydraulic conductivity and 0.07 to 0.09 of specific yield ratio.
مدل آب زیرزمینی وسیله ای برای شبیه سازی سیستم جریان آب زیرزمینی به شکلی ساده تر از شرایط صحرایی است.
مدل ریاضی، جریان آب زیرزمینی را توسط یک معادلۀ حاکم به همراه یک سری معادلات که بار هیدرولیکی و جریان را در امتداد مرزهای مدل توصیف می کنند، به طور غیرمستقیم شبیه سازی می کند. در این تحقیق به منظور تعیین ضرایب هیدرودینامیکی آبخوان دشت زرین گل، از نرم افزار GMS 7.1استفاده شده است . دشت زرین گل با وسعت حدود 365کیلومترمربع در استان گلستان واقع شده است. پس از تهیه مدل مفهومی منطقه مورد مطالعه، به منظور تعیین ضریب هدایت هیدرولیکی، واسنجی مدل در حالت ماندگار در یک ماه (اردیبهشت 89 )، و در شرایط غیرماندگار با هدف بهینه سازی ضریب آبدهی ویژه، مدل به مدت 5 سال با تنشهای فصلی اجرا شد. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد، که تفاوت اندکی بین مقادیر مشاهده ای و محاسبه شده توسط مدل وجود دارد. از سویی دیگر، واسنجی مدل در دو حالت ماندگار و غیرماندگار نشان داد که، توزیع هدایت هیدرولیکی در منطقه مورد مطالعه بین 12.8 تا 178.1 متر در روز و ضریب آبدهی ویژه بین 0.07 تا 0.09 می باشد.
مدل آب زیرزمینی وسیله ای برای شبیه سازی سیستم جریان آب زیرزمینی به شکلی ساده تر از شرایط صحرایی است. مدل ریاضی، جریان آب زیرزمینی را توسط یک معادلۀ حاکم به همراه یکسری معادلات که بار هیدرولیکی و جریان را در امتداد مرزهای مدل توصیف می کنند، به طورغیرمستقیم شبیه سازی میکند. در این تحقیق به منظور بررسی حساسیت پارامترهای مهم شبیه سازی آب زیرزمینی دشت زرین گل، در استان گلستان از نرم افزار GMS7.1 استفاده شده است. برای این منظور، پس از تهیه مدل مفهومی منطقه مورد مطالعه، مدل در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار شبیه سازی شده است. در حالت ماندگار، به منظور کالیبره نمودن ضریب هدایت هیدرولیکی، واسنجی مدل در یک دورهزمانی یک ماهه (اردیبهشت 89) و در شرایط غیرماندگار با هدف بهینه سازی ضریب آبدهی ویژه، مدل به مدت 5 سال با تنش های فصلی اجرا شد و سطح ایستابی شبیه سازی شده در چاههای مشاهداتی با مقادیر واقعی اندازه گیری شده در آنها مقایسه شدند و معیار جذر میانگین مربعات خطا 0.89 محاسبه شد. پس از کالیبراسیون، به منظور بررسی حساسیت تراز آب زیرزمینی به ضرایب هیدرودینامیکی آبخوان منطقه مورد مطالعه، پارامترهای مذکور در سطوح مختلف تغییر داده شدند و میزان خطا در کل دشت و همچنین در محل هریک از چاههای مشاهداتی محاسبه گردید. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که مدل آب زیرزمینی دشت زرین گل نسبت به تغییرات هدایت هیدرولیکی از حساسیت بالایی برخوردار است و این حساسیت در قسمتهای مرکزی و شمالی دشت بیشتر است.
Regarding development in human population as well as the advances of industries and agriculture in the modern world increasingly need for water supply is unavoidable.
Furthermore, restrictions in water resources and sustainable water management have made it almost impossible for us to fulfill all the needs for water demand. Thus toprovide and highly ensure water supply in terms of priorities such as domestic,
agricultural rights, environment, industry and agricultural development, we need a precise and careful planning. In order to optimize the planning, in this study we tried to
model the Finesk proposed dam and its watershed by using VENSIM casual model.
VENSIM is visual model that can depict, simulate, analyze and optimize a system's dynamic models. In this regard first, stream flow regime and existed water resources inupstream and downstream was determined. Then demands and consumptions were evaluated and finally according to physical dimension of Finesk propose dam, the
casual model in VENSIM was created. With considering Ten different plans, the result showed that the optimum condition to satisfy demands, in term of priorities in downstream can be provided by allocating ٨__٧ MCM for domestic purposes, ٣___
MCM for environment aims and ٠_٨١٢ MCM for agricultural rights.
Keywords: VENSIM, casual model, dam allocation, Finesk dam, water resource
management
روش های آماری آنالیز چند متغیره روش موثری در ارائه یک دسته بندی ساده و واقعی از اطلاعات کیفیت منابع آب زیرزمینی می باشد . در این مطالعه از روش چند متغیره آنالیز خوشه ای به منظور بررسی آماری کیفیت آب زیرزمینی دشت سمنان استفاده شده است . حوزه آبریز سمنان در محدوده جغرافیایی طول شرقی 53.52-50.52 و عرض شمالی 10.35 - 45.35 گسترده شده است . این حوزه شامل 2 محدوده مطالعاتی بنام های سمنان با وسعت 2204 کیلیومتر مربع و سرخه با وسعت 1644 کیلیومتر مربع می باشد . هدف از انجام این آنالیز بررسی تقسیم بندی نمونه ها به گروه های متمایزی که از لحاظ زمین شناسی و آماری معنا دار هستند ، می باشد.در اینجا برای تجزیه خوشه ای از توان دوم فاصله اقلیدوسی بعنوان سنجش تشابه نمونه ها با یکدیگر طبق روش تکرار استفاده شد که به دو صورت تحلیل خوشه ای متغیر ها (R-mode) و تحلیل خوشه ای مشاهدات Q انجام گرفتو در نتیجه این آنالیز ارتباط متغیر ها با یکدیگر تعیین شد ونمونه ها به سه گروه که از لحاظ کیفی به یکدیگر نزدیکتر می باشند تقسم شدند.
