شبيه‌سازي كمي و كيفي جريان آبهای زيرزمينی دشت ايج با استفاده از نرم‌افزار GMS
دسته بندي :
کالاهای دیجیتال »
رشته عمران و نقشه برداری (آموزش_و_پژوهش)
این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد.
چکیده
کنترل و نظارت بر میزان استخراج منابع آب زیرزمینی، بخصوص در مناطقی که از نظر اقلیمی جزء مناطق کم باران به حساب می‌آیند، یک اصل مهم و اساسی در استفاده پایدار از این منابع است. هدف از انجام این پایان نامه، شبيه‌سازي جريان آب‌هاي زيرزميني دشت ایج با استفاده از نرم افزار GMS بود. همچنین نواحی گیرش برخی چاه‌های مهم منطقه توسط کد MODPATH و شبیه‌سازی کیفی روند حرکت آلودگی در آبهای زیرزمینی این دشت ناشی از وجود لندفیل فرضی با استفاده از کد MT3DMS در شرایط مختلف انجام گرفت. در نهایت در قسمت کمی مدلی به دست آمد که قادر است با دریافت ورودی‌ها به صورت میانگین سالانه، وضعیت سطح آب زیرزمینی دشت، به همراه جهت جریان و سرعت آن را تا حد قابل قبولی پیش بینی کند. در قسمت کیفی نیز جهت حرکت و غلظت آلودگی برای مکان و زمان‌های مختلف به دست آمد. نتایج نشان داد که برای دو سلول مشخص، با دو برابر شدن نرخ نفوذ آلودگی به آب زیرزمینی، غلظت آلودگی در سلول شماره یک دو برابر و در سلول شماره دو بیش از دو برابر می‌شود. همچنین اگر غلظت اولیه ماده آلاینده در لندفیل دو برابر شود غلظت در سلول شماره یک و دو نیز دو برابر می‌شوند.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1- پیشگفتار..................................................................................................................................... 2
1-2- اهمیت موضوع........................................................................................................................... 3
1-3- اهداف تحقیق............................................................................................................................. 4
1-4- نوآوری پایان نامه...................................................................................................................... 5 1-5- ساختار پایان نامه...................................................................................................................... 5
فصل دوم: مبانی نظری تحقیق و مدل‌هاي شبيه‌سازي کمی و کیفی جریان آب‌هاي زيرزميني
2-1- تعریف مدل آب زیرزمینی....................................................................................................... 7
2-2- انواع مدل‌‌ها................................................................................................................................. 8
2-2-1- مدل¬های فیزیکی............................................................................................................ 9
2-2-2- مدلهای آنالوگ.............................................................................................................. 9
2-2-3- مدل¬های ریاضی............................................................................................................ 10
2-2-3-1- مدل¬های تجربی............................................................................................. 11
2-2-3-2- مدل¬های احتمالاتی...................................................................................... 12
2-2-3-3- مدلهای علت ومعلولی................................................................................ 12
2-3- نرم افزارهای مدل‌سازی جریان و پخش و انتقال آلودگی در آبهای زیرزمینی..... 15
عنوان صفحه
2-3-1- MODFLOW................................................................................................... 15
2-3-2- Visual MODFLOW................................................................................... 16
2-3-3- MIKE SHE...................................................................................................... 17
2-3-4- FEFLOW.......................................................................................................... 17
2-3-5- CTRAN/W...................................................................................................... 18
2-3-6- MT3D................................................................................................................ 18
2-3-7- MODPATH.................................................................................................... 19
2-3-8- Groundwater Modeling System; GMS.............................................. 20
2-3-8-1- Map Module................................................................................... 22
2-3-8-2- TIN Module.................................................................................... 23
2-3-8-3- 2D Scatter Point Module.......................................................... 24
2-3-8-4- Solid Module................................................................................. 25
2-3-8-5- 3D Scatter Point Module ........................................................ 25
2-3-8-6- Modflow........................................................................................... 26
2-4- مبانی فیزیکی و معادلات حاكم بر جريان آب زيرزميني.............................................. 27
2-4-1- قانون دارسي................................................................................................................. 27
2-4-2- معادله پيوستگي.......................................................................................................... 29
2-4-3- حل معادلات حاكم بر جريان در آب‌هاي زيرزميني............................................ 33
2-4-3-1- روش عناصر محدود.................................................................................... 34
2-4-3-2- روش تفاضلات محدود................................................................................ 34
2-5- آلودگي آب‌هاي زيرزميني................................................................................................... 41
2-5-1- منابع آلودگي آب‌هاي زيرزميني.............................................................................. 41
عنوان صفحه
2-5-2- حرکت آلودگی در آبهای زیرزمینی......................................................................... 43
2-5-2-1- حرکت همراه با جریان................................................................................ 44
2-5-2-2- انتشار هیدرودینامیکی................................................................................ 44
2-5-2-3- تأخیر............................................................................................................... 46
2-5-2-4- واکنش شیمیایی........................................................................................... 47
فصل سوم: مروری بر تحقیقات انجام شده
3-1- مروري بر مطالعات گذشته.................................................................................................. 49
فصل چهارم: روش تحقیق
4-1- محدوده مطالعاتی.................................................................................................................. 61
4-1-1- هواشناسی...................................................................................................................... 62
4-1-2- ایستگاه‌های هواشناسی............................................................................................... 63
4-1-3- دما.................................................................................................................................... 66
4-1-4- باران................................................................................................................................. 68
4-1-5- تبخیر............................................................................................................................... 69
4-2- زمین‌شناسی منطقه............................................................................................................... 71
4-3- مراحل ساخت و آماده سازي مدل منطقه مورد مطالعه................................................. 74
4-3-1- مدل مورد استفاده در اين مطالعه............................................................................. 74
4-3-2- تهيه مدل مفهومي........................................................................................................ 76
4-3-3- شبکه بندی مدل.......................................................................................................... 77
4-3-4- اعمال توپوگرافي سطح و كف آبخوان به محدوده مدل........................................ 78
4-3-5- اعمال شرايط مرزي به محدوده مدل....................................................................... 80
عنوان صفحه
4-3-6- اعمال سطح آب مشاهده-اي........................................................................................ 82
4-3-7- هدايت هيدروليكي و آبدهي ويژه آبخوان............................................................... 84
4-3-8- برآورد ميزان تغذيه سطحي........................................................................................ 87
4-3-9- ايجاد لايه اطلاعاتي مربوط به پيزومترها................................................................. 87
4-4- اجرا و واسنجي مدل.............................................................................................................. 87
4-5- آناليز حساسيت....................................................................................................................... 92
4-6- مدل کيفي............................................................................................................................... 92
4-6-1- تعیین ناحیه گیرش چاه‌های با اهمیت.................................................................... 93
4-6-2- اثر احداث یک لندفیل فرضی.................................................................................... 94
فصل پنجم: نتایج وبحث
5-1- نتايج واسنجي مدل در شرايط پايدار................................................................................. 98
5-1-1- مقادیر محاسباتی جهت پارامتر هدایت هیدرولیکی............................................. 98
5-1-2- مقادیر محاسباتی جهت پارامتر تغذیه سطحی ..................................................... 99
5-1-3- توزیع سطح ایستابی و جهت جریان...................................................................... 100
5-1-4- مقادير محاسباتي و مشاهداتي سطح آب زيرزميني........................................... 101
5-2- نتايج واسنجي مدل در شرايط ناپايدار........................................................................... 103
5-2-1- مقادیر محاسباتی جهت پارامتر هدایت هیدرولیکی......................................... 103
5-2-2- مقادیر محاسباتی جهت پارامتر آبدهی ویژه...................................................... 104
5-2-3- مقادير محاسباتي و مشاهداتي سطح آب زيرزميني......................................... 105
5-2-4- مقادیر خطا در شرایط ناپایدار............................................................................... 108
5-2-5- بیلان........................................................................................................................... 108
5-3- آنالیز حساسیت.................................................................................................................... 110
عنوان صفحه
5-3-1- حساسیت مدل نسبت به تغییرات پارامتر هدایت هیدرولیکی....................... 110
5-3-2- حساسیت مدل نسبت به پارامتر آبدهی ویژه..................................................... 110
5-3-3- حساسیت مدل نسبت به پارامتر تغذیه سطحی................................................ 111
5-4- صحت سنجي....................................................................................................................... 112
5-5- نتایج مدل‌سازی کیفی....................................................................................................... 115
5-5-1- تعیین ناحیه گیرش چاه‌های حائز اهمیت.......................................................... 115
5-5-1-1- نتایج بررسی چند چاه.............................................................................. 116
5-5-2- نتایج شبیه‌سازی لندفیل فرضی............................................................................ 119
5-5-2-1- مکان‌یابی حرکت ذرات شیرابه در آب زیرزمینی............................... 119
5-5-2-2- روند پخش و انتقال آلودگی ................................................................... 120
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات
6-2- نتیجه گیری.......................................................................................................................... 139
6-3- پیشنهادات............................................................................................................................ 140
- فهرست منابع............................................................................................................................. 141
- چکیده به زبان انگلیسی
فهرست جدول‌ها
عنوان و شماره صفحه
جدول 4-1: موقعیت ایستگاه‌های هواشناسی منطقه مورد مطالعه.................................................63
جدول 4-2: معادلات گرادیان‌های ما‌هانه حرارتی محدوده..............................................................67
جدول 4-3: متوسط دمای ما‌هانه محدوده به تفکیک دشت و ارتفاعات محدوده ایج (درجه سانتیگراد).......................................................................................................................................67
جدول 4-4: متوسط بارش ما‌هانه و سالانه در ایستگاه معرف، دشت و ارتفاعات محدوده ایج (میلیمتر).................................................................................................................................................... 69
جدول 4-5: متوسط تبخیر ما‌هانه محدوده به تفکیک دشت و ارتفاعات محدوده مطالعاتی ایج (میلیمتر).....................................................................................................................................................71
جدول 4-6: مقدار هدايت هيدروليکي تشکيلات مختلف................................................................ 85
جدول 4-7: مقدار آبدهي ويژه تشکيلات مختلف...............................................................................86
جدول 5-1: مقادیر بیلان جریان آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه در طول دوره واسنجی شرایط ناپایدار (سال‌های آبی 1390-1388).................................................................................. 109
جدول 5-2: طول کمینه، متوسط و بیشینه محدوده‌ی گیرش مهمترین چاه آب شرب شهر ایج .....................................................................................................................................................................117
جدول 5-3: طول کمینه، بیشینه، متوسط و مساحت محدوده‌ی گیرش چاه شماره یک.......118
جدول 5-4: طول کمینه، بیشینه، متوسط و مساحت محدوده‌ی گیرش چاه شماره دو.........118
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل 2-1- تقسیم بندی مدلهای آب زیرزمینی .............................................................................. 8
شکل 2-2- نحوه تغییرات هد در ستون ماسه در آزمایش دارسی ............................................... 28
شکل 2-3- جریان ورودی و خروجی از المان حجمی ................................................................... 30
شکل 2-4- هیدروگراف برای سلول i, j, k ....................................................................................... 39
شکل 4-1- موقعیت دشت ایج فارس ................................................................................................ 62
شکل 4-2- موقعیت چاه‌های بهره برداری و مشاهداتی منطقه مورد مطالعه .............................77
شکل 4-3- شبکه بندی منطقه مورد مطالعه .................................................................................. 78
شکل 4-4- نقشه DEM توپوگرافی سطح زمین منطقه مورد مطالعه ....................................... 79
شکل 4-5- نقشه DEM رقوم ارتفاعی سنگ بستر منطقه مورد مطالعه .................................. 80
شکل 4-6- هیدروگراف واحد دشت ایج طی سال‌های 1375-1391 ...................................... 83
شکل 4-7- نقشه سطح آب (متر) مهرماه 1388 دشت مورد مطالعه ....................................... 83
شکل 4-8- میله رنگی نمایانگر خطای واسنجی ............................................................................ 90
شکل 4-9- محل دفن زباله فرضی برای منطقه مورد مطالعه ................................................... 94
شکل 5-1- نقشه زون‌بندي و مقادير به دست آمده براي پارامتر هدايت هيدروليکي (متر بر روز) طي کاليبراسيون مدل در شرايط پايدار (مهرماه 1388) ..................................................... 98
شکل 5-2- نقشه زون بندي و مقادير به دست آمده براي پارامتر تغذیه سطحی (متر بر ماه) طي کاليبراسيون مدل در شرايط پايدار (مهرماه 1388) ............................................................... 99
شکل 5-3- نقشه توزيع سطح ايستابي به دست آمده طي کاليبراسيون مدل در شرايط پايدار (مهرماه 1388) ..................................................................................................................................... 100
شکل 5-4- جهت حرکت جریان آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه ................................. 101
شکل 5-5- مقادير محاسباتي و مشاهداتي بار هيدروليکي در چاه‌هاي مشاهداتي مختلف محدوده مطالعاتي در دوره واسنجي شرايط پايدار (مهرماه 1388) ........................................... 102
شکل 5-6- مقادير محاسباتي در مقابل مقادير مشاهداتي بار هيدروليکي در دوره واسنجي شرايط پايدار (مهرماه 1388) ............................................................................................................ 102
شکل 5-7- مقادير مشاهداتي بار هيدروليکي در مقابل مقادير باقي‌مانده (تفاوت مقادير محاسباتي و مشاهداتي) در دوره واسنجي شرايط پايدار (مهرماه 1388) ............................... 103
شکل 5-8- نقشه زون‌بندي و مقادير به دست آمده براي پارامتر هدايت هيدروليکي (متر بر روز) طي کاليبراسيون مدل در شرايط ناپايدار (سال‌های آبي 1390-1388) ...................... 104
شکل 5-9- نقشه زون بندي و مقادير به دست آمده براي پارامتر آبدهي ويژه طي کاليبراسيون مدل در شرايط ناپايدار (سال‌های آبي 1390-1388) ............................................................... 105
شکل 5-10- مقادير محاسباتي در مقابل مقادير مشاهداتي بار هيدروليکي در چاه مشاهده‌اي شماره یک در طول دوره واسنجي شرايط ناپايدار (سال‌های آبي 1390-1388) ................. 106
شکل 5-11- مقادير محاسباتي در مقابل مقادير مشاهداتي بار هيدروليکي در چاه مشاهده‌اي شماره دو در طول دوره واسنجي شرايط ناپايدار (سال‌های آبي 1390-1388) ................... 106
شکل 5-12- مقادير محاسباتي در مقابل مقادير مشاهداتي بار هيدروليکي در چاه مشاهده‌اي شماره سه در طول دوره واسنجي شرايط ناپايدار (سال‌های آبي 1390-1388) ................. 107
شکل 5-13- مقادير محاسباتي در مقابل مقادير مشاهداتي بار هيدروليکي در چاه مشاهده‌اي شماره چهار در طول دوره واسنجي شرايط ناپايدار (سال‌های آبي 1390-1388) .............. 107
شکل 5-14- حساسیت مدل نسبت به تغییرات پارامتر هدایت هیدرولیکی ........................ 110
شکل 5-15- حساسیت مدل نسبت به تغییرات پارامتر آبدهی ویژه .................................... 111
شکل 5-16- حساسیت مدل نسبت به تغییرات پارامتر تغذیه سطحی ................................. 112
شکل 5-17- مقادير محاسباتي در مقابل مقادير مشاهداتي بار هيدروليکي در چاه مشاهده‌اي شماره یک در طول دوره صحت سنجی (سال آبي 1391-1390) ........................................ 113
شکل 5-18- مقادير محاسباتي در مقابل مقادير مشاهداتي بار هيدروليکي در چاه مشاهده‌اي شماره دو در طول دوره صحت سنجی (سال آبي 1391-1390) ........................................... 113
شکل 5-19- مقادير محاسباتي در مقابل مقادير مشاهداتي بار هيدروليکي در چاه مشاهده‌اي شماره سه در طول دوره صحت سنجی (سال آبي 1391-1390) .......................................... 114
شکل 5-20- مقادير محاسباتي در مقابل مقادير مشاهداتي بار هيدروليکي در چاه مشاهده‌اي شماره چهار در طول دوره صحت سنجی (سال آبي 1391-1390) ........................................ 114
شکل 5-21- محدوده گیرش چاه‌های با اهمیت منطقه مورد مطالعه پس از گذشت بیست سال ....................................................................................................................................................................116
شکل 5-22- ناحیه گیرش چاه آب شرب شهر ایج پس از گذشت ده سال ............................ 117
شکل 5-23- ناحیه گیرش دو چاه نمونه در دشت ایج ............................................................... 118
شکل 5-24- مکان‌یابی حرکت ذرات شیرابه در آب زیرزمینی ناشی از وجود لندفیل ......... 119
شکل 5-25- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ زیاد (مدت زمان: پس از یک سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار) .................................................................................................................................................... 121
شکل 5-26- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ زیاد (مدت زمان: پس از پنج سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار) .................................................................................................................................................... 122
شکل 5-27- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ زیاد (مدت زمان: پس از پانزده سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار) ................................................................................................................................................... 122
شکل 5-28- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ زیاد (مدت زمان: پس از بیست و هشت سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار) ............................................................................................................................ 123
شکل 5-29- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ زیاد (مدت زمان: پس از یک سال، مکانيسم انتقال جرم پخش، انتشار و تأخیر) ..................................................................................................................................... 123
شکل 05-30- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ زیاد (مدت زمان: پس از پنج سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار و تأخیر) ..................................................................................................................................... 124
شکل 5-31- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ زیاد (مدت زمان: پس از پانزده سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار و تأخیر) ..................................................................................................................................... 124
شکل 5-32- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ زیاد (مدت زمان: پس از بیست و هشت سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار و تأخیر) .............................................................................................................. 125
شکل 5-33- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ کم (مدت زمان: پس از یک سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش و انتشار) ..................................................................................................................................................... 125
شکل 5-34- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ کم (مدت زمان: پس از پنج سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش و انتشار) ..................................................................................................................................................... 126
شکل 5-35- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ کم (مدت زمان: پس از پانزده سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش و انتشار) ................................................................................................................................................. 126
شکل 5-36- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ کم (مدت زمان: پس از بیست و هشت سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش و انتشار) ........................................................................................................................... 127
شکل 5-37- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ کم (مدت زمان: پس از یک سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار و تأخیر) .................................................................................................................................... 127
شکل 5-38- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ کم (مدت زمان: پس از پنج سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار و تأخیر) ...................................................................................................................................... 128
شکل 5-39- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ کم (مدت زمان: پس از پانزده سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار و تأخیر) ..................................................................................................................................... 128
شکل 5-40- چگونگي توزيع ابر آلودگي ناشي از شيرابه آلاينده محل دفن زباله فرضي در آب زيرزميني در شرایط نرخ نفوذ کم (مدت زمان: پس از بیست و هشت سال، مکانيسم انتقال جرم: پخش، انتشار و تأخیر) .............................................................................................................. 129
شکل 5-41- توزیع ابر آلودگی پس از گذشت بیست و هشت سال در شرایط نرخ نفوذ زیاد و مکانیسم انتقال پخش و انتشار به همراه موقعیت چاه شماره شش ........................................... 130
شکل شماره 5-42- موقعیت سلول‌های دلخواه مورد نظر جهت بررسی جزئی تر نتایج تغییر غلظت شیرابه در طول زمان ............................................................................................................... 131
شکل 5-43- نمودار غلظت-زمان سلول شماره یک در شرایط نفوذ بالا، غلظت اولیه آلودگی 20000ppm و دو نوع مکانیسم انتقال آلودگی ........................................................................... 132
شکل 5-44- نمودار غلظت-زمان سلول شماره دو در شرایط نفوذ بالا، غلظت اولیه آلودگی 20000ppm و دو نوع مکانیسم انتقال آلودگی ........................................................................... 133
شکل 5-45- نمودار غلظت-زمان سلول شماره یک در شرایط نفوذ کم، غلظت اولیه آلودگی 20000ppm و دو نوع مکانیسم انتقال آلودگی ........................................................................... 134
شکل 5-46- نمودار غلظت-زمان سلول شماره دو در شرایط نفوذ کم، غلظت اولیه آلودگی 20000ppm و دو نوع مکانیسم انتقال آلودگی ........................................................................... 134
شکل 5-47- نمودار غلظت-زمان سلول شماره یک در شرایط نفوذ بالا، غلظت اولیه آلودگی 30000ppm و دو نوع مکانیسم انتقال آلودگی ........................................................................... 135
شکل 5-48- نمودار غلظت-زمان سلول شماره دو در شرایط نفوذ بالا، غلظت اولیه آلودگی 30000ppm و دو نوع مکانیسم انتقال آلودگی ........................................................................... 136
شکل 5-49- نمودار غلظت-زمان سلول شماره یک در شرایط نفوذ کم، غلظت اولیه آلودگی 30000ppm و دو نوع مکانیسم انتقال آلودگی ............................................................................ 136
شکل 5-50- نمودار غلظت-زمان سلول شماره دو در شرایط نفوذ کم، غلظت اولیه آلودگی 30000ppm و دو نوع مکانیسم انتقال آلودگی ........................................................................... 137
فصل اول
مقدمه
1-1-پیشگفتار
آب مایه حیات و فراوان‌ترین ماده مرکب برروی سطح کره زمین و بستر اولیه حیات به شکلی که امروزه می‌شناسیم، میباشد. بیش از ۷۰٪ سطح کره زمین را آب پوشانده است (نزدیک به ۳۶۰ میلیون از ۵۱۰ میلیون کیلومتر مربع)؛ با وجود این حجم عظیم آب، تنها 2% از آبهای کره زمین شیرین و قابل شرب است و باقی آن به علت محلول بودن انواع نمک‌ها خصوصاً نمک طعام غیر قابل استفاده است. از همین 2% آب شیرین، بیش از ۹۰% به صورت منجمد در دو قطب زمین و دور از دسترس بشر واقع شده است (Davie, 2002). به علاوه، منابع آب شیرین به طور یکنواخت در سطح زمین پراکنده نشده‌اند. در حال حاضر، 60% کل منابع آب شیرین در 9 کشور جهان وجود دارد؛ در مقابل حدود 80 کشور با کمبود آب مواجه‌اند که برخی از آن‌ها تقریباً به هیچ منبع آب شیرین قابل توجهی دسترسی ندارند (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A2%D8%A8#cite_note-autogenerated4-9). طبق آمار برنامه عمران سازمان ملل متحد در سال 2006:
1/1 میلیارد نفر به آب آشامیدنی دسترسی ندارند؛
6/2 میلیارد نفر به آب کافی برای بهداشت دسترسی ندارند؛
700 میلیون نفر در 43 کشور با مشکل کمبود پیوسته‌ی آب مواجه‌اند؛
بنابراین، نحوه و چگونگی استفاده از منابع آب موجود در اکوسیستم طبیعی در سال‌های اخیر موضوع بحث و بررسی علوم مختلف بوده است. امروزه مدیریت منابع آب با در نظر گرفتن آنالیز همزمان سیستم‌های آبی، اعم از سطحی و زیرزمینی و بررسی اثرات متقابل این منابع بر یکدیگر که از آن با نام مدیریت تلفیقی منابع یاد می‌شود، به عنوان روش مناسب کارآمد مدیریتی در زمینه شناخت و برنامه ریزی هیدروسیستم‌ها مطرح می‌شود.
1-2- اهمیت موضوع
براساس آمار آژانس اطلاعات مرکزی (CIA ) در سال 2011 میلادی، کشور ایران با مساحت 1648195 کیلومتر مربع در رتبه‌ی هجدهم در لیست وسیع‌ترین کشورهای دنیا قرار دارد. براساس این آمار 3/0% خشکی‌های کره‌ی زمین در محدوده‌ی مرزهای ایران است. این در حالی است که تنها 03/0% آبهای موجود به ایران تعلق دارد. اهمیت این موضوع هنگامی بیشتر می‌شود که بدانیم 09/1% جمعیت جهان در ایران قرار دارد. از طرفی در آمار منتشر شده بین سال‌های 1930 تا 1960 میلادی، کشور ما با 230 میلیمتر میانگین بارندگی سالانه در رتبه هشتاد و چهارم در میان کل کشورها است. دردناک‌تر اینکه میانگین بارندگی سالانه در میان کل کشورها 963 میلیمتر است (CIA, 2011).
متأسفانه در سال‌های اخیر برداشت‌های بیش از ظرفیت از منابع آبهای زیرزمینی باعث ایجاد حالت بحرانی در اکثر دشت‌های کشور ایران شده است. از طرف دیگر همزمانی آن با دوره‌های خشکسالی که دوره‌های تناوب آن بتدریج کوتاه شده است، مشکلاتی را برای توسعه بخش‌های کشاورزی، اقتصادی و حتی تامین آب شرب به وجود آورده است. بدین ترتیب سطح آبهای زیرزمینی در منطقه روز به روز افت کرده و خشکیدن قنوات و چشمه‌ها، کاهش آبدهی چاه‌ها، فرونشست زمین، توسعه بیابان و در نهایت از دست رفتن سرمایه گذاری‌های انجام شده در بخش کشاورزی، صنعت و مهاجرت را به همراه خواهد داشت (اکبرپور و همکاران، 1389).
با نگاهی به مطالب ذکر شده به نظر می‌رسد اگر شرایط به همین روند ادامه یابد و مدیریت صحیح در زمان مناسب اعمال نشود، سرانجام به جایی خواهد رسید که آب مناسبی برای استخراج وجود نخواهد داشت و کشور با بحران شدید منابع آبی در قسمت‌های مختلف روبرو خواهد شد.
همچنین افزایش برداشت از آب زیرزمینی، ورود انواع پساب‌های صنعتی، آب برگشتی کشاورزی آلوده به کودهای فسفاته و نیتراته، نشت از مخازن و خطوط فراورده‌های نفتی و ... سبب شده است که کیفیت این منابع رو به نامناسب شدن پیش رود. اگر روند آلودگی، پخش و انتشار آن در آبهای زیرزمینی که سهم عمده‌ای در مصارف شرب و کشاورزی دارد مدیریت و کنترل نشود مخاطرات جبران ناپذیری برای سلامت بشر و محیط زیست خواهد داشت.
در این تحقیق دشت ایج فارس که یکی از دشت‌های شهرستان استهبان میباشد مورد بررسی قرار گرفته است. ایج از جمله دشت‌هایی است که زمین‌های حاصلخیز متعددی را در بر گرفته و به لحاظ کشاورزی اهمیت فراوانی دارد. متأسفانه در چند سال اخیر به دلیل حفر چاه‌های برداشت آب متعدد و نیز بارندگی کم، تراز آب زیرزمینی در دشت پایین افتاده و بیلان آبی آن منفی شده است. بنابراین آگاهی از حجم و تراز آب زیرزمینی، روند حرکت و جهت آن، پيش بيني تغييرات سطح آب زيرزميني در دوره آتي و امكان برنامه ريزي و مديريت منابع آب براي بهبود شرايط آبخوان در آينده لزوم پیدا می‌کند که این امر تنها با شبیه‌سازی مناسب دشت بر اساس اطلاعات موجود امکان پذیر خواهد بود. از طرف دیگر به دلیل مسکونی بودن قسمتی از این دشت و تأمین بخشی از آب شرب این منطقه توسط آب چاه اهمیت بررسی کیفی آب چاه‌های پر اهمیت این دشت و نیز روند پخش و انتقال آلودگی احتمالی در نقاط مختلف آن ضرورت می‌یابد.
در این تحقیق تلاش شده است که بر اساس آمار و اطلاعات موجود، جریان آب زیرزمینی و هیدرولیک دشت در سال‌های 1388 تا 1391 با کمک نرم افزار GMS شبیه‌سازی شود. همچنین در ادامه، روند پخش و انتقال آلودگی ناشی از لندفیل فرضی بر جریان آب زیرزمینی با استفاده از کد MT3DMS و تأثیر احتمالی آن بر چاه‌های شرب و کشاورزی منطقه بررسی شود.
1-3- اهداف تحقیق
در تحقیق پیش رو اهداف زیر دنبال شده است:
الف- شبیه‌سازی کمی جریان آبهای زیرزمینی دشت ایج و تعیین مسیر و سرعت حرکت آب در درون دشت و مبادلات آبی با دشت‌های مجاور.
ب- تعیین ناحیه گیرش چاه‌های آب منطقه مورد مطالعه.
ج- شبیه‌سازی کیفی و تعیین روند پخش و انتشار آلودگی ناشی از وجود لندفیل فرضی در شمال دشت.
1-4- نوآوری پایان نامه
دراین نوشتار برای اولین بار دشت ایج که اهمیت آن پیش تر ذکر شد، توسط نرم افزار GMS مدل‌سازی کمی و به وسیله کد MT3D شبیه‌سازی کیفی گردید.
1-5- ساختار پایان نامه
این پایان نامه از شش فصل تشکیل شده است. فصل اول شامل مقدمه و اهمیت موضوع میباشد. در فصل دوم مفاهیم اولیه و مبانی نظری مرتبط با موضوع بیان شده است. در فصل سوم پیشینه علمی موضوع و تحقیقات قبلی انجام شده در این زمینه ارائه می‌گردد. در فصل چهارم مشروحی بر مراحل و روش انجام کار آمده است. در فصل پنجم به ارائه و آنالیز نتایج به دست آمده پرداخته و در نهایت در فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات در مورد تحقیق انجام شده ارائه می‌شود.