در این مطالعه دو کد swat و modflow برای شبیه سازی جریان آب های سطحی و زیرزمینی در حوضه آبریز نیشابور از طریق واسنجی توام آن ها بکار گرفته شده اند. ابتدا مدل های مفهومی آب سطحی و آب زیرزمینی با استفاده از تمامی داده ها و اطلاعات تهیه گردیدند. تهیه مدل مفهومی از مهم ترین مراحل توسعه مدل جریان آب زیرزمینی می باشد. آمار و اطلاعات محدود و سازمان دهی نشده، تهیه مدل مفهومی آب زیرزمینی را بویژه در کشورهای جهان سوم با مشکل مواجه می سازد. در این پژوهش یک دستورالعمل جامع و نوین بمنظور تهیه ی مدل مفهومی آب زیرزمینی برای آبخوان آزاد تدوین گردید. روش پیشنهادی شامل یک روش گام به گام شش مرحله ای است. هدف از مرحله ی مقدماتی، جمع آوری داده ها و اطلاعات کمی و توصیفی می باشد. مرحله ی یک با انتخاب "مشاهدات کنترل کننده"، ابزاری برای کنترل سایر مراحل فراهم می کند. داده های پایه برای این امر شامل سطح آب در پیزومترها، دبی چاه های بهره برداری و اطلاعات هیدرومتری می باشند. به دلیل اهمیت زیاد این مرحله در کنترل سایر مراحل، داده های پایه که دارای هر گونه تعارض آشکار باشند از بانک داده ها/اطلاعات حذف می گردند. خروجی این مرحله «مدل مفهومی نسخه صفر» می باشد. مرحله ی دو به تبیین هندسه ی آبخوان می پردازد که شامل مرز های آبخوان، توپوگرافی زمین، و موقعیت سنگ کف می باشد. خروجی این مرحله «مدل مفهومی نسخه یک» می باشد. در این مرحله قبل از ورود به مرحله ی بعدی، ارزیابی همنوایی (consistency evaluation) بر پایه مشاهدات کنترلی (مرحله ی یک) صورت می گیرد. خروجی مرحله سوم "ضرایب هیدرودینامیک آبخوان" و «مدل مفهومی نسخه دو» می باشد. مجددا بایستی ارزیابی همنوایی با در نظر گرفتن توام مشاهدات کنترلی و نتایج مرحله دو صورت گیرد. مرحله ی چهار بررسی برهم کنش آب های سطحی و زیرزمینی است. در این مرحله نیز ارزیابی همنوایی لازم است. خروجی این مرحله «مدل مفهومی نسخه سه» می باشد. پنجمین مرحله، تلفیق نتایج مراحل قبلی به منظور تدوین «نسخه نهایی مدل مفهومی» است. در این مرحله، براساس دقت/کفایتِ داده ها و اطلاعات دردسترس، سطح دقت مدل مفهومی نیز تعیین می گردد. این کار بطور جداگانه برای هر پارامتر، از طریق امتیازدهیِ به قطعیت داده ها در مدل مفهومی بر اساس وجود داده اندازه گیری شده، تراکم مکانی، قدرت برآورد داده، و نیز تعارضات صورت می گیرد. بعد از تهیه مدل های مفهومی آب سطحی و زیرزمینی، مدل های swat و modflow بمنظور برآورد توزیع زمانی و مکانی مولفه های هیدرولوژیکی، می بایستی اجرا شوند. واسنجی و صحت سنجی پارامترهای مدل تلفیقی swat-modflow بصورت رفت و برگشتی و بر اساس داده های دبی رودخانه، عملکرد گندم، برداشت از آبخوان و تراز آب زیرزمینی به ترتیب در یک دوره ی 10 ساله (مهر 1379 تا شهریور 1389) و 2 ساله (مهر 1389 تا شهریور 1391) صورت پذیرفت. به دلیل ارتباط مستقیم تبخیر-تعرق واقعی با عملکرد گیاه و برداشت از آبخوان، واسنجی مدل های هیدرولوژیکی بزرگ مقیاس با استفاده از دبی رودخانه، عملکرد گیاه و برداشت از آبخوان، دارای سطح اعتماد بیشتری در رابطه با تفکیک آب موجود در خاک به ذخیره ی خاک، تبخیر-تعرق واقعی و تغذیه ی آبخوان می باشد. نتایج نشان داد کارایی مدل تلفیقی برای پیش بینی جریان رودخانه و عملکرد گیاه کاملاً رضایت بخش بود. معیارهای ارزیابی کارایی مدل در ایستگاه هیدرومتری حسین آباد جنگل به عنوان خروجی حوضه در دوره واسنجی (r2 = 0.77, ns=0.74) و دوره اعتبارسنجی (r2 = 0.51, ns=0.61) بیانگر این موضوع می باشند. همچنین مقادیر rmse برای پیش بینی عملکرد گندم آبی و برداشت از آبخوان به ترتیب 0/152 تن بر هکتار و 32/2 میلی متر بدست آمد. حداقل، متوسط و حداکثر تغذیه ی آب-زیرزمینی در دوره واسنجب به ترتیب صفر، 176 و 960 میلی متر برآورد شد که دارای همخوانی زیادی با مقدار برآوردی تغذیه ی سالانه از مطالعه ی پیشین می باشد. برای دشت نیشابور که متحمل افت متوسط سالانه 0/85 متر می باشد مقدار rmse نرمال شده ی 15/7 درصدی نتیجه ای کاملاً رضایت بخش و مناسب است. محاسبات بیلان آب زیرزمینی نشان داد که متوسط کسری بیلان آب زیرزمینی به دلیل تخلیه شدید آب زیرزمینی برای مصارف کشاورزی 201 میلیون متر مکعب در سال می باشد. با ادامه روند کنونی و درنظرنگرفتن افزایش برداشت در آینده، دشت نیشابور در کمتر از 120 سال آینده کاملا تهی خواهد گردید. بدیهی است که بسیار پیش تر از زمان مذکور، بدلیل شورشدن آب، کیفیت آب زیرزمینی تا سطح غیرقابل قبولی کاهش یافته و دیگر قابل استفاده نخواهد بود. با توجه به مشکلات عدیده موجود در دشت نیشابور، مدل تلفیقی توسعه یافته برای بررسی سناریوهای مختلف جهت مدیریت پایدار آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفت. تحت سناریوی یک و ادامه روند کنونی تا افق 1404، هیدروگراف واحد آبخوان برای کل دشت افتی معادل 10/3 متر (افت سالانه ی 0/79 متر) نشان داد. تحت سناریوی دوم که هدف کاهش برداشت از آبخوان بمنظور نیل به وضعیت تعادل در بیلان آب زیرزمینی می باشد، نتایج نشان داد که برداشت از آبخوان بایستی به میزان تقریبا 40 درصد کاهش یابد تا بتوان به شرایط تعادلی دست یافت. همچنین بر اساس هیدروگراف واحد آبخوان، تراز آب زیرزمینی حداکثر تا 0/68 متر در انتهای دوره ی (شهریور 1404) افزایش نشان داد.

شناخت هیدرولیک جریان آب به قنات به عنوان یکی از روش های بهره برداری از منابع آب زیرزمینی از اهمیت بسزایی برخوردار است. مدل سازی عددی می تواند به عنوان ابزاری مفید، جهت شبیه سازی حرکت جریان به قنات و داخل آن مورد توجه باشد. در این تحقیق براساس تحلیل سه بعدی خصوصیات جریان در آبخوان غیر همگن و غیر همروند، منطقه ی اشباع قنات در شرایط غیر ماندگار توسط یک مدل ریاضی ترکیبی جریان آب زیرزمینی توصیف شد که شامل سه مولفه ی جریان آب زیرزمینی منطقه ای در آبخوان، جریان از آبخوان به قنات و جریان درون قنات است. جهت گسسته سازی معادله ی جریان در آبخوان از روش حجم کنترل برای حل سه بعدی و دو بعدی و روش سری تیلور برای حل دو بعدی استفاده گردید و شرایط هیدرولیکی درون قنات هم با در نظر گیری افت اصطکاک داخلی، که وابسته به عدد رینولدز است، زبری لوله و رژیم های مختلف جریان بیان شد. با حل همزمان معادلات این سه مولفه و با شرایط اولیه و مرزی معلوم، شبیه سازی سه بعدی هیدرولیک قنات صورت پذیرفت؛ در نتیجه افت آب زیرزمینی در آبخوان، افت هیدرولیکی در قنات، نرخ جریان در طول قنات و میزان آبدهی آن محاسبه شد. پس از توسعه ی مدل محاسباتی و طراحی یک کد رایانه ای برای آن توسط برنامه ی matlab، جهت کنترل و صحت سنجی مدل عددی، شبیه سازی برای یک حل عددی که در مطالعات پیشین برای یک چاه افقی صورت گرفته بود انجام شد. مقایسه ی نتایج حاصل از مدل پیشنهادی، با نتایج این مطالعه ی موردی درستی عملکرد مدل پیشنهادی را نشان داد. علاوه بر این، مدل عددی برای شبیه سازی جریان در اطراف یک سیستم شامل انشعابات زهکش افقی با یک چاه خروجی عمودی به کار گرفته شد که هدف از ایجاد این سیستم، پایین انداختن سطح آب زیرزمینی به میزان معینی می باشد. پس از اطمینان از صحت مدل، تحلیل حساسیت برای هر دو مورد معرفی شده صورت پذیرفت. برای مورد چاه افقی تغییر در نرخ پمپاژ و ذخیره ی ویژه ی آبخوان به ترتیب منجر به بیشترین و کمترین میزان تغییرات در خروجی های مدل گشت و پس از آن ضریب هدایت جریان و ویژگی های هیدرولیکی آبخوان در نتایج مدل تأثیر گذار بودند. برای مورد زهکش های افقی، موثرترین عوامل در میزان تخلیه ی زهکش به ترتیب هدایت هیدرولیکی لایه ای که سیستم در آن واقع شده (لایه ی دو) و ضرائب زهکش- محیط متخلخل بودند. ارتفاع هیدرولیکی در زهکش ها و ارتفاع آب زیرزمینی در محیط متخلخل به ترتیب بیشترین حساسیت را به خصوصیات هیدرولیکی زهکش و محیط متخلخل نشان دادند. همچنین آبدهی ویژه ی لایه ی یک کمترین حساسیت را در خروجی های مدل ایجاد کرد، اما آبدهی ویژه ی لایه ی دو در تغییر خروجی های مدل تأثیر بیشتری داشت. در نهایت، به دلیل اینکه مدل پیشنهادی این تحقیق معرف خوبی برای شرایط یک قنات، زهکش یا چاه افقی است، جهت دستیابی به نتایجی مفید برای پیش بینی در شرایط مختلف، سناریو هایی بر روی شبیه سازی های مذکور اعمال گردید.

چکیده ندارد.