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

دانشكده كشاورزي

پايان نامه­ كارشناسي ارشد در رشته­ مهندسی کشاورزی- آبياري و زهكشي

عنوان:

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

استاد راهنما:

دكتر 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 تحقيق ارزيابي مدل هاي مذكور 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 اين واقعيت كه منابع آب زيرزميني ايران در حدود 8/٧٧ درصد مصارف شرب، صنعت و كشاورزي را تامين مي كند (فضل اولی و همکاران، 1385)، برنامه ريزي و ارائه طرح هايي كه موجب استفاده بهينه از منابع آبي موجود و تغذيه آبخوان ها شود، از اولويت ويژه اي 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. بنابراين لازم است که استراتژی های لازم جهت استفاده از آب های سطحی و زيرزمينی جهت رسيدن به کشاورزی پايدار صورت پذيرد. به منظور تهيه استراتژی های موثر در اين زمينه در ابتدا لازم است خواص کمی و کيفی منابع آب های سطحی و زيرزمينی موجود درهر منطقه به خوبی شناخته شوند و با توجه به پتانسيل های موجود در منطقه، برنامه ريزي های آينده صورت پذيرد. از ديگر موارد مورد نياز جهت برنامه ريزی آينده، بررسی اثرات احداث شبکه آبياری و زهکشی بر رفتار آب های زير زمينی می باشد. مدل های کامپيوتری امروزه به خوبی می توانند رفتار آب های زيرزمينی را شبيه سازی نمايند (رزاق منش و همکاران، 1385). به دلیل پیچیدگی سیستم هاي مدیریت آب، مدل هاي شبیه سازي براي طراحی و تشریح عملکرد این سیستم ها ضروري 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 کيفي آب هاي زيرزميني در واقع فرم رياضي معادلات بيلان و حرکت و انتقال مواد محلول در محيط آب زير زميني را نشان مي دهد که از تطبيق آن ها با فرض پيوستگي محيط معادلاتي به صورت معادلات ديفرانسيل جزئي نتيجه مي شود. اين معادلات درنقاط مختلف يک آبخوان نوشته شده و از طريق روش هاي مختلف، براي مکان ها و زمان هاي گوناگون، حل مي 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 اين مدل را توسط زبان برنامه نويسي FORTRAN در قالب يک برنامه جمع بندي کرده و تحت عنوان Drainmod ويرايش 4 ارائه نمودند. مدل اوليه داراي محدوديت هايي بود که از جملة آنها مي توان به عدم توانايي مدل در تحليل ميزان محصول توليد شده تحت شرايط مختلف مديريتي، رعايت حداکثر شيب 5 درصد و عدم توجه به نشت هاي افقي و عمودي (عميق) اشاره کرد. با تکمیل مدل توسط کاندیل (1992) تحت عنوان Drainmod-s مدل علاوه بر شبیه سازي اجزاي هیدرولوژیکی توانست نحوه توزیع نمک در خاك، غلظت نمک در آب زهکشی و تاثیر تنش شوري بر عملکرد محصول را پیش بینی کند (رحیمی و کشکولی، 1385). به تدريج اين اشکالات توسط افراد مختلف رفع شده و ويرايش هاي بعدي Drainmod به صورتي کاربرپسند و با قابليت هاي بالاتري ارائه شد. لذا در این تحقيق ارزيابي مدل هاي مذكور در شرايط مزرعه و مقايسه نتايج آن ها با يكديگر مد نظر قرار گرفت. آزمايش هاي مزرعه اي به منظور تعيين و بررسي سناريوهاي مختلف زهكشي مفيد هستند، اما محدوديت هاي قابل توجهي نيز دارند، مهمترين محدوديت آزمايش هاي مزرعه اي عبارت است از محدوديت در مكان، زمان و تكرار. كاربرد مدل هاي شبيه سازي از جمله روش هايي است كه محدوديت هاي عنوان شده را تا حدود زيادي مرتفع مي سازد و در صورت دسترسي به داده هاي اوليه مورد نياز و مطمئن براي اجراي اين مدل ها، مي توان به برآوردهاي كم و بيش مستند و معتبر دست يافت. اما قبل از كاربرد چنين مدل هايي، درستي نتايج به دست آمده از آن ها بايد با بهره گرفتن از نتايج آزمايش هاي مزرعه اي مورد ارزيابي قرار گيرد. دقت مدل هاي شبيه سازي تا حد زيادي به دقت داده هاي مورد نياز به عنوان ورودي مدل بستگي دارد .در صورتي كه اين مدل ها به درستي واسنجي گردند، بدون محدوديت هاي زماني و مكاني موجود در آزمايش هاي مزرعه اي مي توانند براي ارزيابي سناريوهاي مختلف به كار گرفته شوند(منصوري و مصطفي زاده، 1385).

2-1- اهداف پژوهش

شبیه سازی نوسانات سطح ایستابی منطقه دهکده سلامی در شیراز و منطقه کوشکک استان فارس با بهره گرفتن 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 : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

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

:        ****       serderehi@gmail.com

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :