طی دهه­های اخیر تغییر در اقلیم و معیارهای اجتماعی در راستای برداشت بی­رویه از منابع آب زیرزمینی منجر به افت شدید سطح آب زیرزمینی و کاهش آبدهی چشمه­های کارستی شده است. چشمه­هایی که دارای حوضه آبگیر کوچک­تر هستند، یا بخشی از حوضه آبگیر آن­ها در آبرفت­ قرار دارد و یا ارتباط بیشتری بین آبخوان کارستی و آبرفتی برقرار است، چشمه­های آسیب ­پذیرتری در برابر فعالیت های انسانی هستند. برای ارزیابی این اثرات، چشمه­های کارستی نواحی مرکزی استان کرمانشاه که روند کاهش آبدهی آن­ها قابل مشاهده است بررسی شده و در نهایت چهار چشمه در منطقه که خشک شده­اند، به­صورت دقیق­تر مورد مطالعه قرار گرفته که نشان­دهنده ارتباط معناداری بین سطح آب در آبرفت­های اطراف و آبدهی چشمه است. هدف از مطالعه برآورد حداقل سطح آب زیرزمینی به­منظور حفظ آبدهی چشمه­های کارستی می­باشد. ­براساس یافته­ها اگر سطح آب زیرزمینی اطراف چشمه­های خضرالیاس به 1303 متر بالاتر از سطح دریا، یاوری به 1305 متر، نیلوفر به 1311 متر و تیران به 1340 متر و یا کمتر برسد این چشمه­ها فاقد آبدهی می­شوند و هر زمانی که به بیشتر از این سطح (MAGWL، حداقل مجاز سطح آب زیرزمینی) برسد به­صورت موقتی دارای آبدهی می­شوند. این روابط به صورت فرمول ارایه شده است، راه حفظ چشمه­ها سعی در نگه داشتن سطح آب زیرزمینی مناطق اطراف آن­ها در یک حد مشخص است. متوسط افت سالانه سطح آب زیرزمینی در محدوده میانراهان 18، کرمانشاه 41، روانسر 25 و ماهیدشت 142 سانتی­متر ثبت شده است. لذا نیاز به مدیریت و کنترل برداشت­ از آن­ها به شدت احساس می­شود.

کارایی تصمیمات مدیریتی در مسائل آب زیرزمینی را می توان با افزایش دقت مدل سازی افزایش داد. یکی از راه های رسیدن به این مهم، استفاده از روش های مستقل از شبکه می باشد. در این تحقیق، دو روش بدون شبکه المان تحلیلی و هم آیی نقطه ای جهت مدل سازی جریان آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفتند. روش المان تحلیلی که برداشتی آزاد از مفهوم برهم نهی توابع خطی می باشد به کمک توابع تحلیلی دقیق و مستقل از وسعت دامنه منطقه به مدل سازی جریان می پردازد. در روش هم آیی نقطه ای به جای استفاده از شبکه بندی بر روی دامنه مدل، از یک سری نقاط پخش شده استفاده می شود؛ این روش عددی، در حل بسیاری از معادلات دیفرانسیل جزیی با شرایط مرزی استفاده می شود. جهت بررسی نحوه مدل سازی و مقایسه دقت هر روش، از داده های میدانی دشت آستانه-کوچصفهان استفاده شد. واسنجی مدل های توسعه یافته نیز توسط الگوریتم اجتماع ذرات انجام شد. توسعه مدل های ارایه شده توسط زبان برنامه نویسی شی گرا پایتون انجام گردید. نتایج مدل المان تحلیلی خطای میانگین 382/0 متر و ریشه میانگین مربعات خطا 805/2 متر را نشان می دهد. در روش هم آیی نقطه ای نیز بعد از تحلیل حساسیت، خطای میانگین 145/0 متر و ریشه میانگین مربعات خطا 897/0 متر به دست آمد. مقایسه نتایج دو روش مذکور نشان می دهد که روش هم آیی نقطه ای نتایج بهتری را نسبت به مدل المان تحلیلی پیش بینی کرده است.

به واسطه برداشت بی رویه آب زیرزمینی در سال های اخیر آبخوان دشت ملکان با خطر افزایش میزان شوری مواجه گردیده است. با بررسی رژیم جریان آب زیرزمینی و برآورد دقیق پارامترهای هیدرولیکی به کمک روش های مختلفی از جمله بررسی های زمین شناسی، روش های توموگرافی، هیدروژئوشیمیایی و شبیه-سازی مدل مفهومی آبخوان، مدل جریان آب زیرزمینی به کمک بسته نرم افزاری اینترفاز GMS 10. 1. 4 طراحی گردید. سپس با استفاده از کد عددی MT3DMS، مدل انتقال جرم، جهت شبیه سازی حرکت شوری و غلظت املاح (یون کلر) در آبخوان، تهیه شده است. نتایج نشان دهنده آن است که مدل توانسته رفتار سیستم واقعی را به خوبی توصیف کند و تطبیق خوبی بین نتایج شبیه سازی مدل با داده های مشاهداتی برقرار شده است. برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی در حالیکه موجب افت سطح ایستابی شده است، گسترش نفوذ آب شور را در قسمت شمال غربی دشت تسریع و در نتیجه باعث افت کمی و کیفی در این بخش از آبخوان گردیده است.

استفاده بهینه از منابع آب زیرزمینی به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک با استفاده از روش‌های پایدار بهره‌برداری مانند قنوات همواره مورد توجه بوده است. از طرفی، تحلیل اطلاعات مکانی موثر بر وجود آب‌های زیرزمینی به روش‌های تحلیلی قوی نیاز دارد تا بتواند روابط غیرخطی، ارتباط درونی و اطلاعات پنهان میان لایه‌ها را تفسیر نماید. در همین ارتباط، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی مقایسه‌ای تغییرات مکانی پتانسیل آب زیرزمینی با استفاده از مدل‌های نسبت فراوانی و وزن شواهد در محدوده شهرستان اسفراین استان خراسان شمالی برنامه‌ریزی شده است. عوامل ارتفاع از سطح دریا، جهت شیب، درجه شیب، کاربری اراضی، زمین‌شناسی، شاخص رطوبت توپوگرافی، انحنای دامنه، انحنای آبراهه، فاصله از رودخانه، تراکم زهکشی، شاخص توان آبراهه، فاصله از گسل و تراکم گسل به‌عنوان لایه‌های موثر در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه و براساس مدل‌های نسبت فراوانی و وزن شواهد میزان ارتباط آن‌ها با پتانسیل آب زیرزمینی تعیین شد. ارزیابی نقشه‌های تهیه شده با استفاده از منحنی عملکرد نسبی انجام شد. براساس نتایج، مدل نسبت فراوانی با مقدار سطح زیرمنحنی برابر با 4/84 درصد عملکرد بهتری نسبت به مدل وزن شواهد در منطقه مطالعاتی نشان داد. هم‌چنین، عوامل زمین‌شناسی، کاربری اراضی، ارتفاع از سطح دریا و فاصله از رودخانه در مدل‌های مورد استفاده به‌عنوان مهم‌ترین عوامل مؤثر بر پتانسیل آب زیرزمینی انتخاب شدند. علاوه بر این، 5/12، 45/28، 75/34، 3/19 و 5 درصد از منطقه مورد پژوهش به‌ترتیب در طبقات با پتانسیل خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی‌ زیاد پتانسیل آب زیرزمینی براساس مدل نسبت فراوانی قرار گرفته‌اند. نتایج پژوهش حاضر می‌تواند در سیاست‌گزاری‌ها و تصمیم‌سازی‌های مرتبط با مدیریت منابع آب و مکان‌یابی مناطق مستعد وجود قنات و استخراج آب‌های زیرزمینی یا اتخاذ راهبردهای مدیریت بهینه آبخوان در شهرستان اسفراین مورد استفاده قرار گیرد.

در پژوهش حاضر یک مدل ریاضی به منظور شبیه سازی اندرکنش بین جریان آب زیرزمینی و تغییرات تراز آب رودخانه و همچنین بررسی نوسانات هد هیدرولیکی در آبخوان مجاور رودخانه ی جزر و مدی با به دست آوردن یک حل دقیق ارائه شده است. این مدل ریاضی براساس مفاهیم هیدرولیک جریان آب زیرزمینی تحت تأثیر تغییرات تراز آب رودخانه و تغییرات سطح آب زیرزمینی ناشی از نوسانات مرز سمت چپ آبخوان پایه گذاری شده است. دو مسئله ی پایین افتادن و بالا رفتن سطح آب رودخانه بررسی شده است. بررسی محاسبات نشان می دهد با دور شدن از مرز جزر و مدی، مقادیر نوسانات کاهش می یابد و موج هایی با دامنه ی نوسان کمتر ایجاد می شوند. تأثیر جزر و مد در مقاطع بین 1 تا 2 کیلومتری از مرز جزر و مدی چشمگیرتر است و همچنین با افزایش قابلیت انتقال، میزان هد هیدرولیکی سطح آب افزایش می یابد و در مقطع با فاصله ی 700 متر از مرز جزر و مدی، تأثیرات تغییر قابلیت انتقال روی هد سطح آب چشمگیر است. برای صحت سنجی حل دقیق ارائه شده از نرم افزار Modflow استفاده شد. مقایسه ی نتایج به دست آمده از حل دقیق و نرم افزار Modflow، کارآمد بودن حل دقیق ارائه شده برای شبیه سازی اندرکنش بین هیدرولیک آبخوان بسته و رودخانه ی جزر و مدی را نشان می دهد.

سابقه و هدف: ذخایر آب زیرزمینی در ایران یکی از اصلی ترین منابع تامین آب می باشد که در چند دهه اخیر بروز عواملی همچون توسعه، افزایش استحصال از آب زیرزمینی و خشکسالی موجب کاهش کمیت و کیفیت این منابع شده است. از این رو باید مدیریت صحیحی برای حفاظت و پایداری از این ذخایر ارزشمند صورت گیرد و تا حد ممکن از بروز پیامدهای منفی بیشتر جلوگیری شود. عدم مدیریت درست در بهره برداری از آبخوان بیرجند، شرایط لازم برای فرونشت، حادثه ای غیر قابل اصلاح، این دشت را فراهم می کند. از این رو با توجه به اهمیت این ذخایر ارزشمند باید راهبردهای مناسبی در جهت پایداری این منابع مورد بررسی قرار گیرد. با افزایش آگاهی در مورد کیفیت آب های زیرزمینی این منطقه و شبیه سازی انتقال آلودگی های احتمالی موجود در این آب ها می توان به جهت و سرعت انتقال آلودگی پی برده، مناطقی را که در سال های آینده با خطر آلودگی آب های زیرزمینی مواجه می شوند، تعیین کرد. شناسایی و تحلیل وضعیت آبخوان در جهت ارزیابی اثرات اجرای سناریوهای مدیریتی مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش ها: در ابتدا مدل سازی عددی آبخوان بیرجند اجرا شد. شبیه سازی عددی MODFLOW محدوده آبخوان بیرجند در دو حالت ماندگار و غیرماندگار در سال 1390 اجرا شد. سپس واسنجی هدایت هیدرولیکی در تاریخ مذکور انجام گردید و برای دو سال 1391 و 1392 صحت سنجی شد. سپس سناریو های لازم جهت اجرا پروژه، در نظر گرفتن نقاط مختلف به منظور تخلیه فاضلاب و تغذیه مصنوعی، تعریف شد. در آخر اثرات احیا، افزایش و کاهش 20 درصدی برداشت بر حرکت آلاینده با استفاده از MODPATH بررسی شد. یافته ها: نتایج حاصل از کالیبراسیون نشان می دهد که خطای میان تراز (RMSE) مشاهده شده و محاسبه شده 071/1 متر است که مطلوب می باشد. همچنین تراز محاسبه شده توسط مدل نشان دهنده حرکت آب های زیرزمینی در جهت شیب غالب منطقه یعنی از شرق و شمال شرقی به غرب و جنوب غربی است. همچنین نحوه حرکت ذرات منطبق بر گرادیان آب های زیرزمینی و در جهت کلی شرق به غرب است. طول حرکت ذره در زمان معین در قسمت شرقی آبخوان کمتر از قسمت غربی آن است. نتیجه گیری: با توجه به سناریوهای اعمالی می توان نتیجه گرفت افزایش و کاهش 20 درصدی برداشت از آب زیرزمینی بیرجند تفاوت قابل توجهی در مدت 10000 روز در جهت و مسیر انتقال ذرات آلاینده ایجاد نمی کند اما طرح تغذیه مصنوعی تاثیر قابل ملاحظه ای در نحوه انتقال ذرات آلاینده می گذارد. لذا با توجه به مشکلات موجود در آب زیرزمینی بیرجند اجرای طرح تغذیه مصنوعی برای این شهر الزامی است.

زمینه و هدف: آب زیرزمینی جز منابع بسیار مهم برای ادامه حیات موجودات زنده است. از این رو مدل سازی آب زیرزمینی اهمیت ویژه ای در مدیریت و برنامه ریزی هر منطقه دارد. در این پژوهش با استفاده از اطلاعات زمین شناسی، هیدرولیکی و هیدرولوژیکی، به شبیه سازی عددی مسیر جریان آب زیرزمینی آبخوان دشت همدان - بهار با استفاده از نرم افزار GMS پرداخته شد. روش بررسی: در این بررسی، ابتدا مدل سه بعدی هیدرولوژیکی دشت همدان - بهار تهیه و سپس جریان در دشت با کد عددی MODFLOW شبیه سازی گردید. پس از شبیه سازی جریان، کالیبره کردن مدل به روش سعی و خطا انجام گرفت. تخمین مسیر جریان آب زیرزمینی نیز با استفاده از کد عددی MODPATH صورت گرفت. نهایتا مناطق تسخیر چاه های مورد مطالعه و جهت حرکت آب زیرزمینی با زمان حرکت های مختلف ترسیم گردید. یافته ها: اختلاف سطح آب مشاهده شده و شبیه سازی شده در محدوده مجاز m 35 ± به عنوان دامنه مطلوب بود. تخمین مسیر جریان آب زیرزمینی با کد عددی MODPATH نشان داد که در حرکت رو به جلو، طولانی ترین مسیر انتقال جریان 43400 m و در حرکت رو به عقب 8270.674 m به عنوان طولانی ترین مسیر انتقال جریان مشخص گردید. نتایج شبیه سازی انتقال مسیر جریان آب زیرزمینی گویای این واقعیت بود که انتقال جریان از مرز آبخوان به سمت مرکز و خروجی آبخوان همسو با گرادیان هیدرولیکی بود. نتیجه گیری: در مجموع می توان اظهار داشت، ادامه روند فعلی جریان آب زیرزمینی، افزایش سطح آلودگی آبخوان را در پی خواهد داشت که خسارت های جبران ناپذیری به سفره آب زیرزمینی وارد خواهد نمود.