پایان نامه ارشد مهندسی کشاورزی: ارزیابی و مقایسه مدل های Drainmod و Modflow در شبیه سازی و برآورد نوسانات سطح ایستابی در اراضی زهکشی شده

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی کشاورزی

گرایش آبیاری و زهکشی

با عنوان : ارزیابی و مقایسه مدل های Drainmod و Modflow در شبیه سازی و برآورد نوسانات سطح ایستابی در اراضی زهکشی شده

دانشگاه شیراز

دانشکده کشاورزی

پایان نامه­ کارشناسی ارشد در رشته­ مهندسی کشاورزی- آبیاری و زهکشی

عنوان:

ارزیابی و مقایسه مدل های Drainmod و Modflow در شبیه سازی و برآورد نوسانات سطح ایستابی در اراضی زهکشی شده

استاد راهنما:

دکتر مسعود نوشادی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

استفاده از مدل های رایانه ای آب زیرزمینی در دهه های اخیر به عنوان روشی ارزان و سریع در بررسی چگونگی حرکت، بیلان و مدیریت آب های زیرزمینی پیشرفت قابل توجهی داشته است. از جمله مدل هایی که دارای قابلیت خوب در مطالعه آب های زیرزمینی می باشد مدل سه بعدی تفاضل محدود Modflow است که قابلیت کاربرد در شرایط غیر همگام را دارد. نرم افزار PMWIN یکی از کاربردی ترین نرم افزار های شبیه سازی جریان در آبخوان می باشد که بر پایه کد Modflow جریان در آکفر را شبیه سازی می کند. همچنین مدل دیگر برای ارزیابی سیستم های مدیریت آب، مدل جامع Drainmod می باشد. در این تحقیق ارزیابی مدل های مذکور درسیستم های زهکشی در دو منطقه سلامی و کوشکک بررسی و مقایسه شده است. اجرای مدل Drainmod نشان داد که این مدل قادر است سطح ایستابی را در حالت همگام در ناحیه بین دو زهکش با NRMSE در منطقه سلامی (در کل دوره) و ایستگاه تحقیقاتی کوشکک (در فصل بارش) به ترتیب 17/0 و 14/0 و شاخص تطابق به ترتیب 94/0 و 92/0 شبیه سازی کند که پیش بینی خیلی خوبی است. اما پیش بینی مدل Drainmod در فصل آبیاری برآورد خیلی خوبی از سطح ایستابی ندارد. در منطقه کوشکک به دلیل مقادیر زیاد آب آبیاری که به صورت سطحی به زمین داده می شود، مدل برآورد مناسبی از سطح ایستابی ندارد. نتایج اجرای مدل PMWIN نشان داد که اختلاف بین مقادیر عمق سطح ایستابی مشاهده شده و شبیه سازی شده در هر دو منطقه زیاد است و NRMSE در پیزومترها بین 16/0 تا 43/0 در سلامی و 18/0 تا 35/0 در کوشکک متغیر می باشد. شاخص تطابق نیز بین 37/0 تا 56/0 در کوشکک و 51/0 تا 93/0 در سلامی متغیر است. بنابراین مدل PMWIN در این دو منطقه دقت قابل قبولی ندارد و در بررسی طرح های زهکشی نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین اجرای مدل Drainmod در مناطق زهکشی شده برای بررسی سطح ایستابی در منطقه بدلیل دقت بالاتر و نتایج قابل قبول تر مناسب می باشد.

فصل اول: مقدمه

1-1- پیشگفتار

میهن ما ایران از لحاظ موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی جزء مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می گردد و همچون بسیاری از نقاط جهان تنها راه بهره برداری مفید ومطلوبتر از این اراضی پهناور که اکثرا فاقد سیستم زهکشی هستند، با تقویت و احداث سیستم های زهکشی سطحی و زیرزمینی میسر می باشد.

مدل های کامپیوتری بدلیل کاهش هزینه ها و کوتاه کردن مدت زمان دستیابی به نتایج اجرای یک سناریو بر روی یک سیستم، بصورت گسترده ای در علوم مختلف بکار می روند. سیستم های زهکشی معمولا در اراضی نیمه خشک تحت آبیاری برای کنترل شوری و ماندابی شدن خاک نصب می شوند .بدلیل وجود پیچیدگی حرکت آب و انتقال املاح در خاک، مدل های شبیه سازی برای تشریح عملکرد سیستم های مدیریت آب که ممکن است شامل زهکش زیرزمینی، سطحی و آبیاری باشند، به کار می روند .در مناطق مرطوب نیز چون کنترل سطح ایستابی به صورت یک بحران در می آید، داشتن سیستم زهکشی یک ضرورت است. در صورتی که در سایر مناطق اهمیت زهکشی از این نقطه نظر کاهش می یابد. با توجه به این واقعیت که منابع آب زیرزمینی ایران در حدود 8/٧٧ درصد مصارف شرب، صنعت و کشاورزی را تامین می کند (فضل اولی و همکاران، 1385)، برنامه ریزی و ارائه طرح هایی که موجب استفاده بهینه از منابع آبی موجود و تغذیه آبخوان ها شود، از اولویت ویژه ای برخوردار است. بر این اساس و با توجه به قابلیت زیاد مدل های پیشرفته شبیه سازی آب زیرزمینی با سیستم هیدروژئولوژی آبخوان و امکان استفاده از این مدل ها برای پیش بینی وضعیت آینده، مدل های مذکور شرایط مناسبی را به منظور مدیریت و استفاده بهینه از منابع آب زیرزمینی فراهم آورده اند. بنابراین لازم است که استراتژی های لازم جهت استفاده از آب های سطحی و زیرزمینی جهت رسیدن به کشاورزی پایدار صورت پذیرد. به منظور تهیه استراتژی های موثر در این زمینه در ابتدا لازم است خواص کمی و کیفی منابع آب های سطحی و زیرزمینی موجود درهر منطقه به خوبی شناخته شوند و با توجه به پتانسیل های موجود در منطقه، برنامه ریزی های آینده صورت پذیرد. از دیگر موارد مورد نیاز جهت برنامه ریزی آینده، بررسی اثرات احداث شبکه آبیاری و زهکشی بر رفتار آب های زیر زمینی می باشد. مدل های کامپیوتری امروزه به خوبی می توانند رفتار آب های زیرزمینی را شبیه سازی نمایند (رزاق منش و همکاران، 1385). به دلیل پیچیدگی سیستم های مدیریت آب، مدل های شبیه سازی برای طراحی و تشریح عملکرد این سیستم ها ضروری می باشند.

برای تبدیل موفق یک مدل مفهومی به یک مدل فیزیکی ، قیاسی یا ریاضی ، وجود داده های پایه ضروریست. این داده ها، اطلاعات مورد نیاز برای حل معادله اساسی را تأمین می کنند. برای تهیه و آماده سازی این داده ها در شبیه سازی آب زیرزمینی، لازم است که از مشخصات فیزیکی آبخوان اطلاعات حتی الامکان دقیق و کافی وجود داشته باشد. در واقع هرچه شناخت ما از آبخوان بیشتر باشد، نتیجه شبیه سازی به واقعیت نزدیکتر خواهد بود (کتیبه و حافظی، 1383).

مدل کیفی آب های زیرزمینی در واقع فرم ریاضی معادلات بیلان و حرکت و انتقال مواد محلول در محیط آب زیر زمینی را نشان می دهد که از تطبیق آن ها با فرض پیوستگی محیط معادلاتی به صورت معادلات دیفرانسیل جزئی نتیجه می شود. این معادلات درنقاط مختلف یک آبخوان نوشته شده و از طریق روش های مختلف، برای مکان ها و زمان های گوناگون، حل می شود (خلقی. 1385).

مدل سازی رایانه ای آب های زیرزمینی از اواخر دهه 1960، بعد از اینکه رایانه ها امکان حل معادلات سنگین و پیچیده عددی را فراهم آوردند، گسترش یافت. از آن زمان تاکنون، مدل سازی رایانه ای آب های زیرزمینی به تبع پیشرفت سریع فناوری رایانه ای، فوق العاده توسعه یافته است (Fetter, 1994 ). استفاده از مدل های رایانه ای آب زیرزمینی در دهه های اخیر به عنوان روشی ارزان و سریع در بررسی چگونگی حرکت، بیلان و مدیریت بهره برداری از آب های زیرزمینی پیشرفت قابل توجهی داشته است. از جمله مدل هایی که دارای قابلیت خوب در مطالعه آب های زیرزمینی می باشد مدل سه بعدی تفاضل محدود مکدونالد و هارباگ به نام Modflow است که در سال 1998 ارائه شده و قابلیت کاربرد در شرایط غیر همگام را دارد. همچنین مدل دیگر برای ارزیابی و طراحی سیستم های مدیریت آب، مدل جامع Drainmod می باشد که توسط اسکگز(1978) ارائه شده است. این مدل در شرایط همگام موقعیت سطح ایستابی را شبیه سازی می کند. سه سال بعد K.D.Konyha و J.E.Parsons این مدل را توسط زبان برنامه نویسی FORTRAN در قالب یک برنامه جمع بندی کرده و تحت عنوان Drainmod ویرایش 4 ارائه نمودند. مدل اولیه دارای محدودیت هایی بود که از جمله آنها می توان به عدم توانایی مدل در تحلیل میزان محصول تولید شده تحت شرایط مختلف مدیریتی، رعایت حداکثر شیب 5 درصد و عدم توجه به نشت های افقی و عمودی (عمیق) اشاره کرد. با تکمیل مدل توسط کاندیل (1992) تحت عنوان Drainmod-s مدل علاوه بر شبیه سازی اجزای هیدرولوژیکی توانست نحوه توزیع نمک در خاک، غلظت نمک در آب زهکشی و تاثیر تنش شوری بر عملکرد محصول را پیش بینی کند (رحیمی و کشکولی، 1385). به تدریج این اشکالات توسط افراد مختلف رفع شده و ویرایش های بعدی Drainmod به صورتی کاربرپسند و با قابلیت های بالاتری ارائه شد. لذا در این تحقیق ارزیابی مدل های مذکور در شرایط مزرعه و مقایسه نتایج آن ها با یکدیگر مد نظر قرار گرفت. آزمایش های مزرعه ای به منظور تعیین و بررسی سناریوهای مختلف زهکشی مفید هستند، اما محدودیت های قابل توجهی نیز دارند، مهمترین محدودیت آزمایش های مزرعه ای عبارت است از محدودیت در مکان، زمان و تکرار. کاربرد مدل های شبیه سازی از جمله روش هایی است که محدودیت های عنوان شده را تا حدود زیادی مرتفع می سازد و در صورت دسترسی به داده های اولیه مورد نیاز و مطمئن برای اجرای این مدل ها، می توان به برآوردهای کم و بیش مستند و معتبر دست یافت. اما قبل از کاربرد چنین مدل هایی، درستی نتایج به دست آمده از آن ها باید با استفاده از نتایج آزمایش های مزرعه ای مورد ارزیابی قرار گیرد. دقت مدل های شبیه سازی تا حد زیادی به دقت داده های مورد نیاز به عنوان ورودی مدل بستگی دارد .در صورتی که این مدل ها به درستی واسنجی گردند، بدون محدودیت های زمانی و مکانی موجود در آزمایش های مزرعه ای می توانند برای ارزیابی سناریوهای مختلف به کار گرفته شوند(منصوری و مصطفی زاده، 1385).

2-1- اهداف پژوهش

شبیه سازی نوسانات سطح ایستابی منطقه دهکده سلامی در شیراز و منطقه کوشکک استان فارس با استفاده از مدل های Drainmod وModflow.

مقایسه دو مدل Drainmod و Modflow در شبیه سازی و برآورد نوسانات سطح ایستابی منطقه دهکده سلامی در شیراز و منطقه کوشکک استان فارس.

تعداد صفحه : 159

قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09124404335        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید