ارزیابی اثرات کمّی بلندمدتِ شرایط مدیریت و بهره برداریِ کنونی بر آبخوان دشت ورامین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی اکتشاف معدن، دانشکده مهندسی معدن و متالورزی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 مهندسی اکتشاف معدن، دانشکده مهندسی معدن و متالورزی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران. ایران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: امروزه استفاده از مدل‌ها برای به‌تصویرکشیدن واقعیات و درک بهتر آن‌ها و همچنین اتخاذ تصمیمات درست در مورد پدیده‌ها، بسیار متداول است. یکی از این مدل‌ها، مدل شبیه‌سازی جریان آب زیرزمینی است که توسط متخصصان در بسیاری از کشورها استفاده می‌شود و دقت و صحت نتایج آن‌ها نیز ثابت شده است. هدف از این مطالعه، ارزیابی تأثیر طرح‌های مدیریتی فعلیِ آبخوان و حوضه‌ی آبریز رودخانه‌ی جاجرود بر تغییرات سطح ایستابیِ آبخوان آزاد و سطح پیزومتریک آبخوان محصور، با استفاده از مدل‌سازی عددی است. با استفاده از مدل‌های عددی، می‌توان نحوه‌ی واکنش آبخوان نسبت به برداشت و تغذیه‌ی آبخوان، با روند حاکم یا سناریوهای مختلف مدیریتی را پیش‌بینی کرد.
مواد و روش ها: در این مطالعه، رفتار هیدرولیکی آبخوان دشت ورامین با استفاده از کد Modflow از نرم‌افزار GMS در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار شبیه‌سازی شد. پس از واسنجی مدل، ضرایب هیدرودینامیکی تصحیح شدند و سپس با استفاده از مدل به‌دست‌آمده، رفتار کمّی آبخوان برای سال‌های آینده، برای دو سناریوی مدیریتی، پیش‌بینی شد. سناریوی اول بیانگر شرایط کمّیِ فعلی آبخوان ورامین است. بدین معنا که ورودی آب از رودخانة جاجرود به دشت ورامین ادامه یابد بدون آنکه آبی از تصفیه‌خانة فاضلاب جنوب تهران، به دشت وارد شود. سناریوی دوم، بیانگر وضعیت آبخوان در صورت تحقق برنامه‌ریزی‌های انجام‌شده توسط ارگان‌های مربوطه است. در این سناریو، مقادیر تخصیص‌یافته از خروجی تصفیه‌خانه‌ی فاضلاب جنوب شرق تهران وارد منطقه‌ی دشت ورامین می‌شود ولی به دلیل اجرای سد مخزنی ماملو، بخش قابل‌توجهی از منابع آب سطحی رودخانه-ی جاجرود وارد دشت نخواهد شد.
یافته ها: در نقشه‌های خروجی از سناریوی اول (روند فعلی)، وضعیت افت سطح آب زیرزمینی همانند سال‌های پیشین ادامه دارد، ولی در سناریوی دوم با توجه به بهره‌گیری از آب خروجی از تصفیه‌خانه‌ی فاضلاب تهران و علی‌رغم قطع آب ورودیِ رودخانة جاجرود به دشت، از نرخ افت سطح آب زیرزمینی آبخوان کاسته خواهد شد هرچند این افت کماکان ادامه دارد. مقایسه‌ی اجرای مدل در سناریوی اول و دوم نشان می‌دهد که با اجرای طرح‌های برنامه‌ریزی‌ شده، بخشی از مشکلات کمّی آبخوان به ‌ویژه در نواحی شمالی دشت کاهش خواهد یافت، به گونه‌ای که در برخی از مناطقِ شمالیِ دشت، از افت آب زیرزمینی مورد انتظار در روند جاری تا سال 1420 (نتایج حاصل از سناریوی اول)، حدود 30 الی 40 متر کاسته شده است. در سناریوی دوم همچنان بیلان آب زیرزمینی دشت منفی است به‌گونه‌ای که سالانه حدود 100 میلیون مترمکعب از ذخیره‌ی آبخوان کاهش می‌یابد.
نتیجه گیری: نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که در هر دو سناریوی مورد نظر ( سناریوی اول، روند فعلی و سناریوی دوم، پس از اجرای طرحهای در دست اجرا)، بیلان آب زیرزمینی دشت منفی بوده و روند افت سطح ایستابی ادامه خواهد داشت، اما از سرعت افتِ سطح ایستابی در سناریوی دوم، نسبت به سناریوی اول، کاسته خواهد شد. بنابراین می‌توان گفت که به منظور توقف روند افت سطح آب در آبخوان دشت ورامین، می‌بایستی علاوه بر طرح ورود آب از تصفیه‌خانه‌ی فاضلاب تهران به دشت ورامین، تغذیه‌ی آبخوان دشت از رودخانه‌ی جاجرود (به ‌عنوان اصلی‌ترین منبع تغذیه‌ی طبیعیِ آبخوان) همچنان ادامه یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of The Long-Term Quantitative Effects of Management Conditions and Current Abstraction on Varamin Plain Aquifer

نویسندگان [English]

  • fereshteh valivand 1
  • Homayoon Katibeh 2
1 Department of Mining and Metallurgical Engineering, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran.
2 Department of Mining and Metallurgical Engineering, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran.
چکیده [English]

Abstract
Background and objective: Today, use of models to illustrate the facts and better understanding them, as well as make accurate decisions about phenomena is very common. One of these models is groundwater flow simulation model used by experts in many countries, also, the accuracy and validity of their results has been proved. The object of this study is to evaluate the effect of current management plans of aquifer and Jajrood River basin on changes of the water table of unconfined aquifer and piezometric level of confined aquifer by numerical simulation. Using numerical models, it can be predicted that with the governing process or different management scenarios, how the aquifer reacts to abstraction and recharge.

Materials and methods: In this study, hydraulic behavior of Varamin Plain aquifer was simulated using the Modflow code in GMS software in stable and unstable states. After calibrating the model, hydrodynamic coefficients were corrected, then using the resulted model, quantitative behavior of the aquifer was predicted for two management scenarios in the future years. The first scenario expresses the existing quantitative conditions of the Varamin Aquifer. That is, water do not flow to the plain from southeast wastewater treatment plant of Tehran, but water flows to the Varamin aquifer from Jajrood River. The second scenario indicates situation of the aquifer if the planning are carried out by the relevant organizations. Under this scenario, assigned values from discharging of the southeast wastewater treatment plant of Tehran enter the study area, though due to the implementation of Mamlou storage dam, a significant portion of the surface water resources of Jajrood River will not enter the plain.


Results: According to the maps resulted from the first scenario, decline in groundwater level continues as in previous years, but in the second scenario, considering the utilization of wastewater treatment plant discharge, despite the cutting off the water entering from the Jajrood River to the plain, the groundwater decline rate will decrease, although this decline continues. Comparison of the model implementation under first and second scenarios shows that with the implementation of planned projects, part of the aquifer’s quantitative problems, particularly in the northern areas of the plain, will be decreased, so that in some northern areas the expected decline in groundwater (results of the first scenario) has decreased about 30 to 40 meters by 2041. In the second scenario, a balance of the groundwater is still decreasing, so that storage reduction rate of the aquifer is about 100000000 m3 annually.

Conclusion: Results of the simulation show that under both scenarios (current trend and after implementation of ongoing plans), balance of the groundwater is decreased and decline in water table will be continued, however in comparison to the first scenario, decline rate of water table under the second scenario will be decreased. It can be stated that in order to stop the decline in water level in Varamin aquifer, in addition to water entering plan from Tehran wastewater treatment plant to Varamin plain, recharge of the aquifer from Jajrood River (as the main source of aquifer natural recharge) should be continued.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater
  • Varamin plain aquifer
  • Management scenario
  • Numerical modeling
1.Abareshi, F., Meftah Halghi, M.,
Dehghani, A.A., Kaboli, A.R., and
Rahimian, M. 2015. Management of
aquifer of Zarringol plain in Golestan
province by using ground water model. J.
Water Soil Cons. 21: 6. (In Persian)
2.Anderson, M.P., and Woessner, W.
1992. Applied Groundwater Modeling:
Simulation of Flow and Advective
Transport, Academic Press, 4: 303-353.
3.Chitsazan, M., and Kashkuli, H. 2002.
Quantitative solutions in hydrogeology
and ground water modeling. The first
edition, published by Shahid Chamran
University Press. (In Persian)
4.Fatemi, M., Ataei, Z., and Furughi, F.
2011. Environmental Risk Assessment
plains of Varamin using mathematical
models pmwin. The first national
conference on environmental spatial
analysis of the metropolitan area of
Tehran. (In Persian)
5.Ghafarian Sayeli, A. 2013. Simulation of
groundwater level fluctuations by using
MODFLOW code and prediction of land
subsidence in the Kashmar plain. M.Sc.
Thesis, Ferdowsi University of Mashhad.
(In Persian)
6.Hajipour, M., Zakerinia, M., Ziaee, A.N.,
and Hesam, M. 2015. Water demand
management in agriculture and its impact
on water resources of Bojnourd basin
with WEAP and MODFLOW models. J.
Water Soil Cons. 22: 4. (In Persian)
7.Harbaugh, A.W. 2005. The U.S.
Geological Survey Modular GroundWater Model (MODFLOW). U.S.
Geological Survey, Reston, Virginia.
8.Hamraz, B.S., Akbarpour, A., and
Pourreza-Bilondi, M. 2016. Assessment
of parameter uncertainty of MODFLOW
model using GLUE method (Case study:
Birjand plain). J. Water Soil Cons.
22: 6. (In Persian)
9.Karami, Sh., Madani, H., Katibeh, H.,
and Fatehi Marj, A. 2017. Assessment
and modeling of the groundwater
hydrogeochemical quality parameters via
geostatistical approaches. Applied Water
Science. https://doi.org/10.1007/s13201-
018-0641-x
10.Panahi, M., Misaghi, F., and Asgari,
P. 2016. Investigate of groundwater
level fluctuations by using GMS.
2nd international conference on
sustainable development, approaches &
challenges with a focus on agriculture,
environment and tourism. 23-25,
Tabriz-Iran. (In Persian)
11.Parsa Sadr, H., Mohammadzadeh, H.,
and Nassery, H.R. 2016. Numerical
simulating of Sabzevar Roudab aquifer
and checking influences of constructing
Sabzevar Roudab dam on it. J. Water
Soil Cons. 23: 1. (In Persian)
12.Poormohammadi, S., Dastorani, M.T.,
Jafari, H., Rahimian, M.H., Goodarzi,
M., Mesmarian, Z., et al. 2016.
The groundwater balance analysis in
Tuyserkan-Hamedan plain, by using the
mathematical model MODFLOW. J.
Ecol. Hydrol. 2: 4. 371-382. (In Persian)
13.Regli, C., Rauber, M., and
Huggenberger, P. 2003. Analysis of
aquifer heterogeneity within a well
capture zone, comparison of model data
with field experiments: a case study
from the river Wiese, Switzerland.
Aquat. Sci. 65: 111-128.
14.Tehran regional water authority (TRWA).
2014. Report of groundwater resources
studies in Varamin area. (In Persian)
15.Torabian, A., Hashemi, H., Khalili, R.,
and Ferdosipur, S. 2004. Investigating
the Effect of Water Extraction on the
Water Quality of the River Mamlo Dam
using the QUAL2E Model. Ecol. J.
30: 35. (In Persian)