26887

توسعه قابليت‌هاي مدل‌سازي شوري آب و خاك در مدل SWAT

دكتري

مهندسي عمران- مهندسي محيط‌ زيست

1391

1400/12/11

دكتر محمد ابراهيم بني‌حبيب، دكتر ناصر شابختي

دكتر تيموثي راندهير

مهندسي عمران

فرآيندهاي طبيعي و انساني پيچيده شوري نمك‌ها را در محيط‌زيست رهاسازي مي‌كنند و بر وضعيت شوري حوضه‌هاي آبريز تأثيرگذار هستند. مدل‌هاي شوري مي‌توانند به مطالعه فرآيندهاي شوري در سراسر حوضه‌هاي آبريز كمك كنند. ماجول‌هاي شوري SWAT-S (بر اساس بيلان نمك منتقل‌شونده توسط فرآيندهاي هيدرولوژيكي در زمين و بيلان نمك محلول در رودخانه) و SWAT-SF (بر اساس خروجي‌هاي نمك از زمين به رودخانه در زمين و بيلان نمك محلول در رودخانه) در اين پژوهش به منظور توسعه قابليت‌هاي مدل‌سازي منابع و فرآيندهاي طبيعي شوري در سيستم‌هاي حوضه آبريز براي مدل SWAT توسعه داده شدند. ماجول شوري SWAT-S مي‌تواند انتقالات نمك را از طريق مسيرهاي اصلي هيدرولوژيكي (بارندگي، رواناب سطحي، جريان جانبي، جريان آب زيرزميني، نفوذ، تغذيه آب‌خوان، جريان رو به بالا و جريان رودخانه) شبيه‌سازي كند. همچنين ماجول شوري SWAT-SF مي‌تواند انتقالات خروجي نمك از زمين به رودخانه را به صورت مستقيم و انتقالات عمودي نمك در زمين را به صورت غيرمستقيم شبيه‌سازي كند. ماجول‌هاي شوري پيشنهادي براي مدل‌سازي شوري حوضه‌هاي آبريز شور، مُند و دِهرَم واقع در جنوب ايران به‌كاربرده شدند. سازندهاي زمين‌شناسي شور كيفيت آب در حوضه آبريز شور را به صورت قابل توجه تحت تأثير قرار مي‌دهند. نتايج مدل‌سازي شوري حوضه آبريز شور توانست در سيستم متشكل از سازندهاي زمين‌شناسي شور كم‌عمق و عميق گسترده مشخص كند كه جريان جانبي حدود 70 درصد از كل بارگذاري‌هاي طبيعي نمك را به رودخانه وارد مي‌كند. به علاوه نتايج مدل‌سازي شوري حوضه آبريز شور توانست نشان دهد كه سطح پوشيده‌شده توسط نمك CaSO4 در سازندهاي زمين‌شناسي شور عميق حوضه آبريز شور حتي تا حدود 40 درصد كمتر از سطح مشخص‌شده در نقشه سازند زمين‌شناسي شور عميق حوضه آبريز شور است. همچنين ماجول‌هاي شوري SWAT-S و SWAT-SF در مقايسه با فرض واكنش‌ناپذير بودن نمك محلول رودخانه در مدل‌هاي شوري پيشين توانستند با لحاظ كردن انحلال نمك و خارج شدن نمك از حالت محلول در رودخانه شبيه‌سازي فرآيندهاي شوري مربوط به رودخانه را بهبود دهند. به طوري كه نتايج مدل‌سازي شوري حوضه آبريز شور توانست نشان دهد در طول دوره شبيه‌سازي در مجموع حدود 40 درصد به نمك CaSO4 محلول در آب رودخانه در داخل رودخانه افزوده شده است. در مدل‌سازي شوري حوضه‌هاي آبريز فرض شد كه مساحت سازندهاي زمين‌شناسي شور و بيشينه غلظت‌هاي نمك در طول دوره شبيه‌سازي تغيير نكردند. همچنين با توجه به اينكه در أغلب حوضه‌هاي آبريز فعاليت‌هاي انساني در كنار عوامل شوري طبيعي وجود دارند، در اين پژوهش براي شبيه‌سازي تأثير عوامل شوري انساني در چارچوب مدل‌سازي شوري حوضه آبريز از بار نقطه‌اي استفاده شد. به علاوه راهكار بهينه‌اي نيز براي اتصال مدل SWAP به مدل SWAT-مبنا پيشنهاد شد.

1401/05/31

Development of capabilities of water and soil salinity modelling for SWAT model

3/2/2023 12:00:00 AM

Natural and anthropogenic complex processes release salts into the environment and affect the salinity status of the watersheds. Models can assist the study of salinity processes throughout watersheds. In this study, in order to develop the capabilities of the modeling of natural salinity sources and processes in watershed systems SWAT-S (based on the balance of the salts, which are transported by hydrological processes, in the land and the balance of the soluble salt in the river) and SWAT-SF (based on the salt outputs from the land to the river in the land and the balance of the soluble salt in the river) salinity modules were developed for the SWAT model. The SWAT-S salinity module can simulate salt transportations through major hydrological pathways (rainfall, surface runoff, lateral flow, groundwater flow, percolation, aquifer recharge, upflux, and streamflow). In addition, the SWAT-SF salinity module can simulate directly output salt transportations from the land into the river and indirectly vertical salt transportations in the land. The proposed salinity modules were used to model the salinity of the Shour, Mond and Dehram River Basins located in southern Iran. Saline geological formations significantly affect the water quality of the Shour River Basin. The results of the salinity modeling of the Shour River Basin could show that the lateral flow enters about 70% of the total natural salt loads into the river in a system that includes shallow and deep saline geological formations. In addition, the results of the salinity modeling of the Shour River Basin could show that the area of CaSO4 in deep saline geological formations of the Shour River Basin is even about 40% less than the area of the deep saline geological formations in the map. Also, SWAT-S and SWAT-SF salinity modules could improve the simulation of salinity processes related to the river by considering the dissolution of the salt and the removal of the salt from the dissolved state in the river, compared to the assumption that the soluble salt of the river is not reactive. So that the results of the salinity modeling of the Shour River Basin could show that the amount of the dissolved CaSO4 of the river totally increased about 40% during the simulation period. In salinity modeling of watersheds, it was assumed that the area of saline geological formations and the maximum salt concentrations did not change during the simulation period. Furthermore, due to the fact that in most basins there are human activities along with natural salinity factors, in this study, the point source was used to simulate the effect of human salinity factors in the framework of the basin salinity modeling. Moreover, an optimized method was also proposed to couple the SWAP model with the SWAT-based model.

مدل‌سازي شوري حوضه آبريز , SWAT , SUFI-2 , SCE-UA , iSWAT

Watershed-scale salinity modeling , SWAT , SUFI-2 , SCE-UA , iSWAT

Mohammad Sadegh Maleki

Dr. Mohammad Ebrahim Banihabib; Dr. Naser Shabakhty