تعداد نشریات | 161 |
تعداد شمارهها | 6,572 |
تعداد مقالات | 71,005 |
تعداد مشاهده مقاله | 125,494,224 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 98,754,965 |
مدلسازی ناحیه اختلاط آب سطحی و زیرزمینی با استفاده از مدلهای MODFLOW، MT3D و RT3D | ||
تحقیقات آب و خاک ایران | ||
مقاله 8، دوره 51، شماره 5، مرداد 1399، صفحه 1151-1164 اصل مقاله (1.9 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2020.285606.668264 | ||
نویسندگان | ||
فاطمه یوسفی1؛ سمیه جنت رستمی* 2؛ کورش محمدی3 | ||
1دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، گروه مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران. | ||
2استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران. | ||
3کارشناس ارشد هیدروژئولوژی و مدلسازی آب زیرزمینی، شرکت آرکادیس کانادا، تورنتو، کانادا. | ||
چکیده | ||
ناحیهی اختلاط منطقهی فعالی است که در آن آبهای زیرزمینی و سطحی مخلوط میشوند و از این طریق، آلایندههای موجود در آبهای سطحی به آبهای زیرزمینی منتقل میشوند. در مطالعه حاضر به نقش ناحیه اختلاط رودخانه زرجوب و آبخوان فومنات و بررسی تأثیر آن بر کیفیت آب زیرزمینی از طریق مدلسازی پرداخته شده است. برای رسیدن به این هدف، در سال آبی 96-1395، از سه نقطه در رودخانه زرجوب و سه حلقه چاه در اطراف رودخانه زرجوب نمونهبرداری انجام شد. در ادامه، ناحیه اختلاط برای دو پارامتر غیرواکنشی (TDS) و واکنشی (NO3) مورد بررسی قرار گرفت. هنگامی که هدف تعیین ناحیه اختلاط پارامتر TDS بود با تغییر غلظت TDS رودخانه و استفاده از مدلهای MODFLOW و MT3D رفتار آبخوان در مجاورت رودخانه زرجوب در دو فصل زراعی و غیرزراعی بررسی شد. نتایج نشان داد که ناحیه اختلاط در فصل غیرزراعی در فاصله 20 متری از رودخانه است. درحالیکه این فاصله در فصل زراعی به طور قابلتوجهی کمتر از 20 متری از رودخانه قرار میگیرد. همچنین ارزیابی غلظت TDS آب زیرزمینی در دو فصل نشان داد که غلظت TDS در فصل زراعی کاهش بیشتری نسبت به فصل غیرزراعی دارد که این میتواند به دلیل افزایش بهرهبرداری از آبخوان و سرعت بالاتر حرکت آب زیرزمینی در فصل زراعی باشد. سپس، برای تعیین ناحیه اختلاط پارامتر NO3 از مدلهای MODFLOW و RT3D استفاده شد. در این بخش برای تعیین اثر فعالیتهای میکروبی، مدل در دو حالت اجرا شد. نتایج نشان داد که در حالت بدون اعمال تجزیه زیستی در ناحیه اختلاط، این ناحیه در فاصله 25 متری از رودخانه قرار میگیرد، درحالیکه در حالت اعمال تجزیه زیستی، ناحیه اختلاط در فاصله کمتر از 20 متر قرار میگیرد. | ||
کلیدواژهها | ||
آبخوان؛ رودخانه؛ TDS؛ NO3 | ||
مراجع | ||
Ahlfeld, D. P. and Mulligan, A. E. (2000). Optimal management of flow in groundwater systems: an introduction to combining simulation models and optimization methods. Academic Press Alizadeh, M. R., Nikoo, M. R., and Rakhshandehroo, G. R. (2017). Hydro-environmental management of groundwater resources: a fuzzy-based multi-objective compromise approach. Journal of Hydrology, 551, 540–554 Appelo, C. A. J. and Rolle, M. (2010). PHT3D: A reactive multicomponent transport model for saturated porous media. Ground Water, 48(5), 627–632 Bailey, R. T., Gates, T. K. and Ahmadi, M. (2014). Simulating reactive transport of selenium coupled with nitrogen in a regional-scale irrigated groundwater system. Journal of Hydrology, 515, 29–46 Bailey, R. T., Gates, T. K. and Romero, E. C. (2015). Assessing the effectiveness of land and water management practices on nonpoint source nitrate levels in an alluvial stream-aquifer system. Journal of Contaminant Hydrology, 179(3), 102–115. Bailey, R. T., Morway, E. D., Niswonger, R. G. and Gates, T. K. (2013). Modeling variably saturated multispecies reactive groundwater solute transport with MODFLOW‐UZF and RT3D. Groundwater, 51(5), 752–761 Boano, F., Harvey, J. W., Marion, A., Packman, A. I., Revelli, R., Ridolfi, L. and Wörman, A. (2014). Hyporheic flow and transport processes: Mechanisms, models, and biogeochemical implications. Reviews of Geophysics, 52(4), 603–679 Buss, S., Cai, Z., Cardenas, B., Fleckenstein, J., Hannah, D., Heppell, K. and Krause, S. (2009). The hyporheic handbook: a handbook on the groundwater-surfacewater interface and hyporheic zone for environmental managers. Environment Agency Cardenas, M. B. (2015). Hyporheic zone hydrologic science: A historical account of its emergence and a prospectus. Water Resources Research, 51(5), 3601–3616 Cardenas, M. B., Wilson, J. L. and Zlotnik, V.A. (2004). Impact of heterogeneity, bed forms, and stream curvature on subchannel hyporheic exchange. Water Resources Research, 40, 1-13. Clement, T. P., Sun, Y., Hooker, B. S. and Petersen, J. N. (1998). Modeling multispecies reactive transport in ground water. Groundwater Monitoring & Remediation, 18(2), 79–92 Costa, D., Burlando, P., Priadi, C. and Shie-Yui, L. (2016). The nitrogen cycle in highly urbanized tropical regions and the effect of river–aquifer interactions: The case of Jakarta and the Ciliwung River. Journal of Contaminant Hydrology, 192, 87–100 Costa, D., Burlando, P., Priadi, C. and Shie-Yui, L. (2016). The nitrogen cycle in highly urbanized tropical regions and the effect of river–aquifer interactions: The case of Jakarta and the Ciliwung River. Journal of contaminant hydrology, 192, 87–100 Ghodrati, A. R., Sobh Zahedi, S. and Dadashi, M. A. (2007). Investigation on Industrial Pollution of Zarjub River- Rasht City- Guilan Province. Journal of the Iranian Natural Resources, 60(1), 213-224. Harbaugh, A.W. (2005). MODFLOW-2005, the U.S. Geological Survey Modular Ground-Water Model:The Ground-Water Flow Process, Techniques and Methods 6–A16. United States Geological Survey, Reston, Virginia, USA. Harvey, J. W. and Fuller, C. C. (1998). Effect of enhanced manganese oxidation in the hyporheic zone on basin‐scale geochemical mass balance. Water Resources Research, 34(4), 623–636 Hester, E. T., Hammond, B. and Scott, D. T. (2016). Effects of inset floodplains and hyporheic exchange induced by in-stream structures on nitrate removal in a headwater stream. Ecological Engineering, 97, 452–464. Huang, J., Christ, J. A. and Goltz, M. N. (2008). An assembly model for simulation of large‐scale ground water flow and transport. Groundwater, 46(6), 882–892 Kasahara, T. and Wondzell, S. M. (2003). Geomorphic controls on hyporheic exchange flow in mountain streams. Water Resources Research, 39(1), SBH-3 Kim, H., Lee, K. and Lee, J. (2014). Numerical verification of hyporheic zone depth estimation using streambed temperature. Journal of Hydrology, 511, 861–869. Kim, S. (2006). Numerical analysis of bacterial transport in saturated porous media. Hydrological Processes: An International Journal, 20(5), 1177–1186 Kim, S., Park, C., Kim, D. and Jury, W. A. (2003). Kinetics of benzene biodegradation by Pseudomonas aeruginosa: parameter estimation. Environmental Toxicology and Chemistry, 22(5), 1038–1045 Lautz, L. K., & Siegel, D. I. (2006). Modeling surface and ground water mixing in the hyporheic zone using MODFLOW and MT3D. Advances in Water Resources, 29(11), 1618–1633. Mao, X., Prommer, H., Barry, D. A., Langevin, C. D., Panteleit, B. and Li, L. (2006). Three-dimensional model for multi-component reactive transport with variable density groundwater flow. Environmental Modelling & Software, 21(5), 615–628 Marie, P., Géraldine, P.-C., Dominique, T., Alexandre, B., Marina, A., Jérome, P. and Wolfram, K. (2014). Water quality evolution during managed aquifer recharge (MAR) in Indian crystalline basement aquifers: reactive transport modeling in the critical zone. Procedia Earth and Planetary Science, 10, 82–87 Martin, C., Molenat, J., Gascuel-Odoux, C., Vouillamoz, J.-M., Robain, H., Ruiz, L. and Aquilina, L. (2006). Modelling the effect of physical and chemical characteristics of shallow aquifers on water and nitrate transport in small agricultural catchments. Journal of Hydrology, 326(1–4), 25–42 Meghdadi, A. and Javar, N. (2018). Evaluation of nitrate sources and the percent contribution of bacterial denitri fi cation in hyporheic zone using isotope fractionation technique and multi-linear regression analysis. Journal of Environmental Management, 222(May), 54–65. Mostaza-Colado, D., Carreño-Conde, F., Rasines-Ladero, R. and Iepure, S. (2018). Hydrogeochemical characterization of a shallow alluvial aquifer: 1 baseline for groundwater quality assessment and resource management. Science of The Total Environment, 639, 1110–1125 Ondeck, N. T., Bohl, D. D., Bovonratwet, P., McLynn, R. P., Cui, J. J., Shultz, B. N. and Grauer, J. N. (2018). Discriminative ability of commonly used indices to predict adverse outcomes after poster lumbar fusion: a comparison of demographics, ASA, the modified Charlson Comorbidity Index, and the modified Frailty Index. The Spine Journal, 18(1), 44–52. Prommer, H., Barry, D. A. and Zheng, C. (2003). MODFLOW/MT3DMS‐based reactive multicomponent transport modeling. Groundwater, 41(2), 247–257. Rahmawati, N., Vuillaume, J. F. and Purnama, I. L. S. (2013). Salt intrusion in Coastal and Lowland areas of Semarang City. Journal of Hydrology, 494, 146–159. Reddy, K. R. and Patrick Jr, W. H. (1975). Effect of alternate aerobic and anaerobic conditions on redox potential, organic matter decomposition and nitrogen loss in a flooded soil. Soil Biology and Biochemistry, 7(2), 87–94. Saba, N., Umar, R. and Ahmed, S. (2016). Assessment of groundwater quality of major industrial city of Central Ganga plain, Western Uttar Pradesh, India through mass transport modeling using chloride as contaminant. Groundwater for Sustainable Development, 2, 154–168. Spanoudaki, K., Stamou, A. I. and Nanou-Giannarou, A. (2009). Development and verification of a 3-D integrated surface water-groundwater model. Journal of Hydrology, 375(3–4), 410–427. Storey, R. G., Howard, K. W. F. and Williams, D. D. (2003). Factors controlling riffle‐scale hyporheic exchange flows and their seasonal changes in a gaining stream: A three‐dimensional groundwater flow model. Water Resources Research, 39(2), 1-8. Tian, Y., Zheng, Y., Wu, B., Wu, X., Liu, J. and Zheng, C. (2015). Modeling surface water-groundwater interaction in arid and semi-arid regions with intensive agriculture. Environmental Modelling and Software, 63, 170–184. Triana, E., Labadie, J. W., Gates, T. K. and Anderson, C. W. (2010). Neural network approach to stream-aquifer modeling for improved river basin management. Journal of Hydrology, 391(3–4), 235–247 Winter, T. C. (1998). Ground water and surface water: a single resource (Vol. 1139). DIANE Publishing Inc. Woessner, W. W. (2017). Hyporheic Zones. Methods in Stream Ecology. Elsevier Inc. Woessner, W.W. (2000). Stream and fluvial plain ground water interactions: rescaling hydrogeologic thought. Ground Water, 38(3), 423–429. Zhang, J., Song, J., Long, Y., Kong, F., Wang, L., Zhang, Y. and Hui, Y. (2017). Seasonal variability of hyporheic water exchange of the Weihe River in Shaanxi Province, China. Ecological Indicators, 92, 278-287. Zheng, C., Hill, M. C. and Hsieh, P. A. (2001). MODFLOW-2000, the US Geological Survey modular ground-water model: User guide to the LMT6 package, the linkage with MT3DMS for multi-species mass transport modeling. Zheng, C., Hill, M. C., Cao, G. and Ma, R. (2012). MT3DMS: Model use, calibration, and validation. Transactions of the ASABE, 55(4), 1549–1559. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,005 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 570 |