مدیریت کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی با استفاده از مدل تلفیقی شبیه سازی ـ بهینه یابی

توسعه نامتوازن کشاورزی و عدم برنامه ریزی برای آن، در کنار خشکسالی های اخیر، باعث افت بیش از حد منابع آب زیرزمینی دشت های کشاورزی و منجمله دشت داریان (واقع در شمال شرق شهرستان شیراز) شده است. از این رو مدیریت و کنترل برداشت از این منابع اهمیت ویژه ای می یابد. در این راستا یکی از مهمترین راهکارها، تعیین الگوی بهینه مکانی برداشت چاه ها می باشد. در این تحقیق، ابتدا یک مدل شبیه سازی در حالت ماندگار، با استفاده از نرم افزار visual modflow ساخته شد. در طی عملیات واسنجی برای سه دوره سالانه از مهر 1388 تا شهریور 1391، مقادیر هدایت هیدرولیکی از 15/0 تا 10/53 متر بر روز در نقاط مختلف آبخوان بدست آمد و مقادیر نفوذ و شرایط مرزی تصحیح گردیدند. صحت سنجی مدل برای سال 91- 92، بیانگر دقت مطلوب مدل (خطای rmse برابر 948/0 متر) بود و تطابق مناسبی بین خطوط کانتور هد مشاهده ای و محاسبه ای بدست آمد. سپس معادلات خطی رفتار آبخوان در نقاط مختلف در اثر تغییرات برداشت چاه های کشاورزی، توسط رگرسیون از نتایج اجرای مکرر مدل شبیه سازی بدست آمد و در قالب یک ماتریس پاسخ برای ساخت مدل بهینه یابی با رویکرد درون گذاری استفاده گردید. پس از محاسبه حداکثر تغییرات هد ممکن آبخوان در نقاط مختلف، 6 سناریوی مختلف بهینه یابی پمپاژ با توجه به این محاسبات انتخاب گردید و جواب این سناریوها، با استفاده از روش simplex و حل توسط نرم افزار matlab بدست آمد. نتایج نشان داد که به کمک بهینه یابی می توان حداکثر برداشت کل آبخوان را به گونه ای بدست آورد که افزایش هد آب از یک مقدار حداقل فراتر رود و یا افت هد از یک مقدار حداکثر بیشتر نگردد. از جمله می توان بدون بوجود آمدن افت هد، نزدیک به 7000 m3/day برداشت کل از آبخوان را اضافه کرد و نیز بدون تغییر برداشت کل، میتوان تقریباً 7% حداکثر "افزایش هد ممکن هر منطقه"، هد آب را افزایش داد. برای تمامی سناریو ها، صحت سنجی مدل بهینه یابی از طریق مقایسه مقادیر هد بدست آمده از روابط خطی با مدل شبیه سازی صورت گرفت و حداکثر خطای rmse سناریوها برابر 9/9 سانتیمتر بدست آمد که بیانگر دقت بالای مدل بهینه یابی می باشد. در پایان، عوامل مؤثر بر نتایج بهینه یابی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و مشخص گردید که هدایت هیدرولیکی آبخوان، شرایط مرزی هد ثابت، محدوده مجاز پمپاژ تعیین شده برای هر چاه و مسیر جریان آب زیرزمینی، بر الگوی بهینه جریان نقش اساسی دارند.