در این مطالعه تراز آب زیرزمینی منطقه کبودر آهنک واقع در استان همدان، ایران با استفاده از مدل های مادفلو، ماشین آموزش نیرومند (ELM) و ویولت-ماشین آموزش نیرومند WA-ELM)) شبیه سازی می شود. تجزیه و تحلیل نتایج مدل سازی نشان می دهد که مدل های عددی تراز آب زیرزمینی را با دقت قابل قبولی شبیه سازی می کنند. به عنوان مثال مقادیر ضریب همبستگی و شاخص پراکندگی برای مدل مادفلو به ترتیب مساوی 0. 917 و 0. 0004 بدست آمد. سپس با ترکیب های ورودی مختلف و با استفاده از گام زمانی صحیح، به صورت تاخیرهای متفاوت 10 مدل مختلف برای مدل های ELM و WA-ELM تعریف می شود. با ارزیابی کلیه توابع فعال سازی مدل ELM، تابع فعال سازی sigmoid مقادیر تراز آب زیرزمینی را با دقت بیشتری پیش بینی می کند. همچنین Daubechies2 به عنوان خانواده ویولت مدل های WA-ELM انتخاب می شود. بر اساس نتایج مدل های عددی مختلف، مدل WA-ELM به عنوان مدل برتر در پیش بینی تراز آب زیرزمینی انتخاب می شود. برای مدل برتر مقادیر ضریب همبستگی و ضریب نش به ترتیب برابر 0. 959 و 0. 915 محاسبه شده است.

برای اعمال مدیریت صحیح، نیاز به شناسایی و به مدل درآوردن سطح آب زیرزمینی جهت برنامه ریزی های بلندمدت و استفاده بیشتر و بهتر از پتانسیل های آبی موجود در دشت ها، عمیقاً احساس می شود. در این مطالعه از اطلاعات آماری ماهانه سطح پیزومتر ها برای 5 سال آبی (89-88 تا 93-92) مربوط به سطح ایستابی 8 پیزومتر آبخوان دشت لور-اندیمشک، استفاده شد. در ابتدا با استفاده از روش تیسن، میانگین وزنی هر پیزومتر محاسبه شد و بدین طریق سری زمانی تراز آب زیرزمینی دشت که بیانگر هیدروگراف معرف آبخوان منطقه مورد مطالعه است، به دست آمد. سپس با استفاده از مدل مفهومی آب زیرزمینی مادفلو و فرا مدل شبیه ساز بیان ژن، هیدروگراف معرف آبخوان مدل سازی شد و نتایج با هم مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل مفهومی مادفلو با ضریب تبیین 7836/0 در مرحله تست نسبت به فرا مدل شبیه ساز بیان ژن با ضریب تبیین 739/0 با اختلاف بسیار جزئی دارای عملکرد بهتری می باشد.

تصفیه خانه های فاضلاب شهری به عنوان یکی از مهمترین زیرساخت های شهری، وظیفه بازیافت آب و مواد مغذی را از فاضلاب جمع-آوری شده از منازل و واحدهای صنعتی به عهده دارند. تصفیه خانه فاضلاب اردکان با سیستم تصفیه بیولوژیکی لجن فعال و ظرفیت اسمی کل به مقدار 23328متر مکعب در روز و با مساحت 14 هکتار، تصفیه فاضلاب تمام شهر اردکان را بر عهده دارد، که می تواند اثرات قابل توجهی بر محیط زیست منطقه و منابع آب شهرستان داشته باشد. هدف این مطالعه، بررسی اثرات احداث شبکه کامل جمع آوری فاضلاب شهری و اجرای فاز کامل تصفیه خانه بر کمیت و کیفیت منابع آب زیرزمینی شهر اردکان با استفاده از مدل عددی مادفلو می باشد. برای ساخت مدل مفهومی از چاه های مشاهداتی، چاه های بهره برداری، قنات ها، چاه های جذبی، ضریب هدایت هیدرولیکی و لایه های مرز آبخوان و تغذیه سطحی استفاده گردیده است. کلیه لایه ها در فرمت های متفاوت اعم از چندضلعی، خطی و رستری و نقطه ای در محیط Arc GIS تعریف شده و سپس به محیط GMS فراخوانی گردید. نتایج مدلسازی های انجام شده نشان داد که استفاده نمودن از پسابهایی که تصفیه می شوند برای ارتقا و جبران افت تراز آب در منابع زیرزمینی در دشت یزد-اردکان می تواند بسیار موثر واقع گردد و حداقل تا 23 درصد از کاهش سطح ایستابی آب زیرزمینی جلوگیری نماید مقدار RMSE حاصل از واسنجی مدل در حالت پایدار و ناپایدار 41/0 و 42/0 به دست آمد. نتایج تحقیق نشان داد که در سناریوی های تعریفی به ازای خارج کردن شبکه جمع آوری فاضلاب شهری به طور کلی از چرخه هیدرولوژیکی با بیشترین مقدار افت تراز سطح آب که معادل 35 درصد می باشد مواجه خواهیم شد که از دیدگاه مدیریت برای آبخوان زیرزمینی در جهت کاستن از روند افت تراز سطح آب این سناریو را می توان به عنوان نامناسبترین سناریو در نظر گرفت و نشان دهنده تاثیرات مثبت تصفیه خانه در دشت اردکان می باشد.

هدف پژوهش، مدل سازی کمی جریان آب زیرزمینی آّبخوان دشت و بررسی راه کارهای مدیریتی مقابله با افت تراز آب زیرزمینی، است. این پژوهش با استفاده از اطلاعات هیدروژئولوژیکی، هیدرولوژی، هواشناسی و مطالعات پایه منابع آب زیرزمینی، بررسی شد. مدل سازی کمی آب زیرزمینی، با استفاده از نرم افزار GMS و کد کامپیوتری MODFLOW انجام و سطح آب زیرزمینی، برای سال های 1394-1389 با 60 گام زمانی ماهانه، شبیه سازی گردید. واسنجی دستی مدل برای سال های 1392-1389 و صحت سنجی آن برای سال های 1394-1392 انجام شد. راه کارهای مدیریتی آتی، در قالب سه سناریو 1- کاهش 10 درصد برداشت از چاه ها با کاهش 5 درصد تغذیه از جریان های برگشتی آب کشاورزی، 2- کاهش 20 درصد برداشت از چاه ها با کاهش 10 درصد تغذیه ناشی از جریان های برگشتی آب کشاورزی، 3- مقایسه دو سناریوی فوق، با وضعیت موجود سال های 1399-1394، پیش بینی گردید. نتیجه مدل سازی آبخوان برای دوره زمانی فوق، کسری مخزن 09/33- میلیون مترمکعب را نشان داد. ولی با اعمال 10 درصد کاهش برداشت و کاهش 5 درصد تغذیه، 38/21 میلیون مترمکعب در سال و با اعمال 20 درصد کاهش برداشت و 10 درصد کاهش تغذیه، 94/25 میلیون مترمکعب در سال، بر حجم بیلان آب، افزوده شد. با ادامه روند موجود، حجم کسری آبخوان، بیش از 54 میلیون مترمکعب، برآورد گردید.

برداشت بیش از حد از سفره های آب زیرزمینی در کشور سبب افت شدید سطح ایستابی آبخوان و از بین رفتن لایه های آبدار زمین گردیده است که آثار آن پدیده فرونشست می باشد. در این پژوهش شبیه سازی تغییرات سطح آب زیرزمینی حوضه مرودشت – خرامه از یک دوره صحت سنجی و پردازش مجموعۀ گسترده ای از داده های خام در مدل ریاضی مادفلو استفاده شد. نتایج خروجی از تحلیل حساسیت پارامترهای مؤثر در واسنجی آبخوان مرودشت، نشان دهنده تأثیر حداکثری پارامترهای هدایت هیدرولیکی و ناهمسانگردی هدایت هیدرلیکی افقی و یک مجموعه گروه خطی شبکه آبراهه ای است. از این رو با آمار سازمان آب منطقه ای فارس مبنی بر وجود چاه هایی با آبدهی بالا در این مناطق هماهنگی دارد. با توجه به شرایط حاکم بر آبخوان در صورت ادامه روند بهره برداری کنونی پیش بینی می شود تراز سطح آب زیرزمینی در طی سال های 2019 تا 2029 میزان15 متر افت خواهد داشت هم چنین با توجه به نشست میانگین زمین که به طور میانگین0.76 متر به ازای 10 متر افت تراز آبخوان می باشد، میزان نشست متوسط زمین با روند کنونی برداشت در ده سال آینده 114.78سانتی متر قابل پیش بینی می باشد و با افزایش 30 درصدی برداشت، میزان افت تراز آبخوان در طی 20 سال آینده در حدود 37 متر می باشد که افت سالانه آن در حدود 1.9 متر می باشد. فرونشست زمین در این حالت نیز در حدود 280 سانتی متر پیش بینی می شود. در نهایت با استناد به نقشه های تهیه شده از آبخوان مرودشت با توجه به آبرفتی بودن سفره آب زیرزمینی اثر افت سطح آب را می توان با فاصله مکانی کم مشاهده کرد. که میزان فرونشست در حاشیه جنوبی و جنوب غربی دشت به دلیل ضخامت کم رسوبات و در نواحی شمالی و شمال شرقی دشت به دلیل رسوبات دانه درشت، کمتر از قسمت های مرکزی دشت باشد.

در دهه های اخیر با افزایش شهرنشینی و توسعه ی صنعت در محدوده ی مطالعاتی کرج، استفاده از منابع آبی برای مصارف شرب و صنعت و کشاورزی افزایش یافته است که با توجه به کاهش نرخ بارندگی و خشک سالی های اخیر سهم منابع آب زیرزمینی در تأمین نیازهای آبی بسیار زیاد است، درنتیجه افت سطح آب زیرزمینی سبب کاهش حجم ذخیره ی سفره ی آب زیرزمینی محدوده ی مطالعاتی کرج و خشک شدن بسیاری از قنات ها و چشمه ها شده است. بنابراین، مطالعه ی دقیق وضعیت آب های زیرزمینی و علل افت و پیامدهای آن و همچنین ارائه ی راه حل هایی در جهت حفاظت و تعادل بخشی آب زیرزمینی این محدوده ی مطالعاتی امری ضروری است که همگی آنها به تعیین سیاست های مناسب برای بهره برداری از سفره ی آب زیرزمینی وابسته است. به همین دلیل با استفاده از نرم افزار MATLAB به منظور پیش بینی سطح ایستابی محدوده ی مطالعاتی کرج طی سال های آبی 1402 1403، سه سناریو خوش بینانه، بدبینانه و ادامه ی شرایط فعلی تعیین شد. با تعیین 121 گام زمانی، در هر ماه از این 10 سال سطح آب زیرزمینی شبیه سازی شد. با توجه به اینکه سطح آب زیرزمینی در شهریور 1393 برابر 955/1158 متر بود، برای هر سه سناریوی ادامه ی شرایط فعلی، بدبینانه و خوش بینانه، به ترتیب افت های 834/12، 019/17 و 906/4 متر به دست آمد که سطح آب زیرزمینی برای هر سه سناریوی ادامه ی شرایط فعلی، بدبینانه و خوش بینانه به ترتیب برابر 121/1146، 937/1141 و 048/1154 متر محاسبه شد.

در این مطالعه، اثرهای تغییر اقلیم بر آبخوان آبرفتی دشت همدان- بهار، واقع در غرب ایران بررسی شده است. مدل های مختلف اقلیمی بر مبنای توانایی آنها در شبیه سازی متغیرهای اقلیمی در دوره پایه (2000-1970) وزن دهی شده اند. سپس بر مبنای وزن مدل های اقلیمی و مقادیر پیش بینی شده توسط آن ها در دوره آتی (2045-2015)، تغییرات بارندگی و دما در سطوح احتمال مختلف 10، 50 و 90 درصد محاسبه می شود. در این بررسی، از داده های اقلیمی ایستگاه سینوپتیک همدان و مقدار تغییرات بارش و دما در سطح احتمال 90  درصد برای سناریوی انتشار A2، به عنوان بحرانی ترین شرایط از نظر تغذیه آب زیرزمینی استفاده شد. مقادیر بارش و دما نیز به وسیله مدل لارز- دبلیوجی، به شکل روزانه برای دوره آتی تولید گردید. با استفاده از شبکه عصبی چندلایه و مدل آب زیرزمینی مادفلو، به ترتیب مقادیر رواناب روزانه و نوسانات سطح تراز آب زیرزمینی تخمین زده شد. نتایج نشان دهنده افت سطح آب زیرزمینی به میزان 38 متر در دوره آتی، به خصوص در مناطق جنوب و جنوب غربی آبخوان، ناشی از برداشت چشمگیر آب زیرزمینی است. با توجه به ضخامت اشباع کنونی آبخوان که حدود 50 متر است، در پایان دوره مدل سازی، ضخامت اشباع آبخوان حدود 12 متر خواهد بود.

بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی یکی از مهم ترین چالش های پیش روی محققین منابع آب می باشد. استفاده تلفیقی در واقع، بهره برداری از منبع آب سطحی و زیرزمینی به منظور افزایش میزان آب قابل دسترسی و استفاده پایدار از منابع آبی موجود است. از این رو برنامه ریزی صحیح در این زمینه مستلزم آگاهی از نحوه برهم کنش آب سطحی و زیرزمینی در منطقه و تخمین و محاسبه پارامترها و عوامل سطحی و زیرزمینی موثر بر آن می باشد. بنابراین از اهداف اساسی مطالعه جاری، شبیه سازی برهم کنش آب سطحی و زیرزمینی با استفاده از ایجاد اتصال دینامیکی بین منابع آب سطحی و زیرزمینی در دشت دز (شامل دشت های لور، دیمچه، دز غربی، دز شرقی و سبیلی) است، به طوری که داده ها و نتایج به طور ماهیانه بین مدل آب سطحی ویپ و مدل آب زیرزمینی مادفلو در گردش می باشد. لذا در هر گام زمانی ماهانه مقادیر برداشت، نفوذ، تراز رودخانه ها، رواناب و غیره از مدل ویپ وارد مدل مادفلو شده تا مقادیر تراز آب زیرزمینی، جریان بین آبخوان ها و غیره محاسبه و به مدل ویپ برگردد و این روند تا پایان دوره شبیه سازی ادامه خواهد داشت. نتایج نشان داد در قسمت های شمالی تا میانه دشت، رودخانه های دز و کرخه بیشتر باعث تغذیه آبخوان شده و در قسمت های میانه دشت به پایین (مانند سایر رودخانه های دشت دز) بیشتر نقش زهکش را به عهده دارند. به علت تراکم زیاد چاه ها و عدم بهره برداری از آب سطحی بیشترین افت سطح آب مربوط به دشت لور و کمترین افت مربوط به قسمت های جنوبی دشت محاسبه شد. همچنین نتایج نشان داد به طور کلی در دشت دز در مناطقی که از هر دو منبع تامین آب استفاده می شود، بیش از 80 درصد از نیازها توسط آب سطحی و کمتر از 20 درصد توسط آب زیرزمینی تامین می شود.