Groundwater Modeling by MODFLOW Model in Toyserkan Aquifer and Evaluation of Hydrogeological State under Present and Future Conditions

Subject Areas : Article frome a thesis

Abdullah Taheri Tizro ¹ , Morteza Kamali ²

1 - دانشیار، گروه مهندسی آبیاری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان
2 - دانش آموخته کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آبیاری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینای همدان

Received: 2017-04-15 Accepted : 2017-04-15 Published : 2017-02-19

Keywords: Modeling, Groundwater, MODFLOW, Toyserkan, Scenario,

Abstract :

Groundwater resources are one of the most valuable natural resources. Therefore, in the recent years, the groundwater modeling is a powerful tool in management procedures, optimization and predicting of groundwater resources in future. The purpose of this study is the modeling of Toyserkan aquifer with MODFLOW that is a code in PMWIN software which is considered to be very efficient in groundwater modeling. The simulation was attempted for an annual period of 12 monthly stress periods (September, 2008 to August, 2009). This model was calibrated for first 10 months in simulation period and then was verified with observed data for next two months. Calibration results in steady and transient states indicate that, horizontal hydraulic conductivity and storage coefficient increases from north east to the south west in the Toyserkan plain. After verification to postulate the confidence from model’s ability for predicting the aquifer’s future conditions, two scenarios with 10 years length were defined. The first scenario is based on the current withdrawal trend and in the second scenario, irrigation efficiency which is increased up to 20 percent and therefore decreases in withdrawals was considered. A trend of decline in the groundwater levels in most of observation wells and increase in two observation wells, numbers 3 and 6 were observed.

References:

1)                   افلاطونی م. اسکندری ل. و دهقانی ح. 1394. واسنجی و تحلیل حساسیت رفتار هیدرولیکی آب خوان در شبیه‌سازی زهکش حائل دشت قزوین. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. سال چهل و پنجم. شماره 3.

2)                   بهشتی ع. س. 1385. مطالعه هیدروژئولوژی دشت ملایر و ارائه مدل ریاضی آن با استفاده از کد مادفلو جهت مدیریت بهینه منابع آب زیرزمینی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی. دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز.

3)                   پورحقی ا.آخوندعلی ع. م. رادمنش ف. میرزایی س. ی.(1393)، مدیریت بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی در شرایط خشکسالی با مدلMODFLOW (مطالعه موردی: دشت نورآباد).علوم و مهندسی آبیاری. دوره 37. شماره 2.82-71.

4)                   پورطبری م. م. عبادی ت. و مکنون ر. 1394. ارائه مدل هوشمند تعیین رفتار تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی با لحاظ نمودن وضعیت دینامیکی سیستم آبخوان.مجله آب و فاضلاب. شماره 76.

5)                   چیت‌سازان م. و کشکولی ح. ع..1381. مدل‌سازیآب‌های زیرزمینی و حل مسائل هیدروژئولوژی. انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز. 680 صفحه.

6)                   دفتر مطالعات پایه منابع آب. 1388. گزارش توجیهی تمدید ممنوعیت توسعه بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی دشت تویسرکان درسال آبی 87-88 وزارت نیرو، شرکت مدیریت منابع آب ایران، شرکت سهامی آب منطقه‌ای همدان.

7)                   شکوهی ف. عبده کلاهچی ع. مجیدی ع. یعقوبی ب. و بخشی‌پور آذر. 1393. مدلسازی جریان آب زیرزمینی دشت تویسرکان با استفاده از مدل ریاضی GMS، اولین همایش معماری، عمران و محیط زیست شهری.

8)                   علیزاده ا. 1385. اصول هیدرولوژی کاربردی. دانشگاه امام رضا (ع). مشهد. 808 صفحه.

9)                   کریمی‌پور ا. ر. و رخشنده‌رو غ. 1394. آنالیز حساسیت رفتار هیدرولیکی آبخوان دشت شیراز با استفاده از مدل PMWI. مجله آب و فاضلاب. شماره 78.

10)               محمدی ا. کرمی غ. و دولتی ارده‌جانی ف. 1394. مطالعه مدیریت آبخوان با استفاده از مدل PMWIN، مطالعه موردی: آبخوان شیروان.نشریه منابع آب و توسعه، سال اول، شماره 3.

11)               مهدوی م. فرخ‌زاده ب. سلاجقه ع. ملکیان آ. و سوریم. 1392. شبیه‌سازی آبخوان دشت همدان-بهار و بررسی سناریوهای مدیریتی با استفاده از مدل PMWIN، فصلنامه پژوهش‌های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی)، شماره 98.

12)               نیکبخت ج. نجیب ز. (1394). اثر افزایش راندمان آبیاری بر نوسانات سطح آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت عجبشیر-آذربایجان شرقی). مدیریت آب و آبیاری. دوره 5. شماره 1. 127-115.

13)                Al-Salamah, L.S., Ghazaw, Y.M. and Ghumman, A.R. 2011. Groundwater modeling of Saq Aquifer Buraydah Al Qassim for better water management strategies. Environmental Monitoring and Assessment 173 (1–4): 851–860.

14)                Haan, C. T. 2002. Statistical Methods in Hydrology. Iowa State Press, P. 496.

15)                Jusseret, S., Tam, V. T. and Dassargues, A. 2009. Groundwater flow modelling in the central zone of Hanoi, Vietnam. Hydrogeology Journal 17: 915–934.

16)                Larroque, F., Treichel, W. and Dupuy, A. 2008. Use of unit response functions for management of regional multilayered aquifers; application to the North Aquitaine Tertiary system (France). Hydrogeology Journal 16: 215–233.

17)                Liu, C.W., Lin, C.N., Jang, C.S., Chen, C.P., Chang, J.F., Fan, C.C. and Lou, K.H. 2006. Sustainable groundwater management in Kinmen Island. Hydrological Processes 20: 4363–4372.

18)                Liu, C.W., Chou, Y.L., Lin, S.T., Lin, G.J. and Jang, C.S. 2010. Management of high groundwater level aquifer in the Taipei Basin. Water Resources Management 24 (13): 3513–3525.

19)                McDonald, M.G. and Harbaugh, A.W. 1988. A modular three-dimensional finite difference groundwater flow model. US Geological Survey Open-file Report. PP. 83-875.

20)                Mirlas,V. 2012. Assessing soil salinity hazard in cultivated areas using MODFLOW model and GIS tools: A case study from the Jezre’el Valley. Agricultural Water Management 109: 144– 154.

21)                Mittelstet, A.R., Smolen, M.D., Fox G.A. and Adams D.C. 2011. Comparison of aquifer sustainability under groundwater administrations in Oklahoma and Texas. Journal of the American Water Resources Association 47 (2): 424–431.

22)                Rejani, R., Jha, M.K., Panda, S.N., and Mull, R. 2008. Simulation modeling for efficient groundwater management in balasore coastal basin, India. Water Resources Management 22 (1): 23–50.

23)                Shishir, G., Chaharb, B.R. and Didier, G. 2011. Combined use of groundwater modeling and potential zone analysis for management of groundwater. International Journal of Applied Earth

 

24)                 Observation and Geoinformation 13: 127–139.

25)                Taheri Tizro, A., Voudouris, K. S. and Akbari, K. 2011. Simulation of a groundwater artificial recharge in a semi-arid region of Iran. Irrigation and Drainage 60: 393-403.

26)                Zhou Y. and Li W. 2011. A review of regional groundwater flow modeling. Geoscience Frontiers 2(2): 205-214.