بررسی اثر افزایش سطح آب دریا و تغییرات نرخ تغذیه بر پیشروی آب شور در آبخوان محصور

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی شریف

2 دانشکده مهندسی منابع آب، دانشگاه تربیت مدرس

3 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

حدود 60 درصد از جمعیت جهان در فاصله 60 کیلومتری از سواحل زندگی می‌کنند. در مناطق ساحلی، آبخوان‌های ساحلی از مهمترین منابع تأمین آب شیرین زیرزمینی می‌باشند و انتظار می‌رود که تأثیرات تغییرات اقلیم در کوتاه مدت و یا در بلند مدت از عوامل تهدید کننده این آبخوان‌ها باشند. به طور کلی پیش‌بینی می‌شود که تغییرات اقلیم از جمله افزایش سطح آب دریاها باعث افزایش پیشروی آب شور در آبخوان‌های ساحلی شود. مطالعه حاضر بر روی یک آبخوان محصور صورت گرفته است و هدف اصلی، بررسی رفتار پیشروی آب شور در آبخوان‌های ساحلی به دلیل اثرات تغییرات اقلیم و مشخصه‌های آبخوان است. برای مدل‌سازی دوبعدی سیستم آب زیرزمینی و تعیین مقدار پیشروی آب شور از برنامه عددی سوترا استفاده شده است. اثر افزایش سطح آب دریا بر اساس پیش‌بینی انجمن بین دولتی تغییرات اقلیم در سال 2013 در حالت‌های دائمی و غیردائمی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که اثر دائمی افزایش سطح آب دریا در آبخوان محصور، تأثیر ناچیزی بر مقدار پیشروی آب شور دارد. در حالت غیردائمی، مکانیزم برگشت پیشروی آب شور به دلیل پاسخ سیستم آب زیرزمینی به افزایش سطح آب دریا قابل مشاهده می‌باشد. بررسی این مکانیزم نشان می‌دهد که در بازه‌ای از زمان‌ها، پیشروی به بیشترین مقدار می‌رسد و پس از آن به تدریج به حالت اولیه خود باز می‌گردد. نتایج این مطالعه می‌تواند در نمونه‌های واقعی آبخوان‌های ساحلی نیز به کار گرفته شده و در تحلیل رفتار آنها کمک کننده و راه‌گشا باشد.

کلیدواژه‌ها


- رجبی، م.م.، کتابچی، ح. و عطائی آشتیانی، ب. (1390)، "مدل‌سازی عددی لنز آب شیرین در جزایر کوچک (مطالعه موردی جزیره کیش)"، مجله علمی و پژوهشی هیدرولیک، دوره 6، شماره 2. ص.ص. 45-56.

کتابچی، ح، رجبی، م.م. و عطائی آشتیانی، ب. (1392)، "ارائه راهکارهای عملی بهره‌برداری بهینه از منابع آب زیرزمینی جزایر کوچک (مطالعه موردی جزیره کیش) "، دوازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه تهران.

کتابچی، ح. (1393)، "مدل کارآمد شبیه‌سازی-بهینه‌سازی برای مدیریت آبخوان‌های ساحلی"، پایان‌نامه دکتری مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف.

محمودزاده، د. (1392)، "تأثیر افزایش سطح آب دریا و خصوصیات آبخوان بر پیشروی آب شور در آبخوان‌های ساحلی"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف.

محمودزاده، د.، کتابچی، ح. و عطائی آشتیانی، ب. (1392)، "بررسی اثر افزایش سطح آب دریا بر روی سیستم آب زیرزمینی جزیره کیش"، دوازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه تهران.

محمودزاده، د.، کتابچی، ح. و عطائی آشتیانی، ب. (1395)، "مدیریت بهینه منابع آب زیرزمینی جزیره کیش: تحلیل حساسیت راهبردهای بهینه نسبت به تغییرات محیطی مختلف"، فصلنامه علمی پژوهشی آب و فاضلاب، دوره 27، شماره 2. ص.ص. 61-70.

Ataie-Ashtiani, B., Volker, R.E. and Lockington, D.A. (1999), "Tidal effects on seawater intrusion in unconfined aquifers", Journal of Hydrology. 216 (1-2), pp. 17-31

Ataie-Ashtiani, B., Werner, A.D., Simmons, C.T., Morgan, L.K. and Lu, C. (2013), "How important is the impact of land-surface inundation on seawater intrusion caused by sea level rise?", Hydrogeol. Journal. 21(7), pp. 1673-1677.

Chang, S.W., Clement, T. P., Simpson, M.J. and Lee, K. K. (2011), "Does sea-level rise have an impact on saltwater intrusion?", Advances in Water Resources. 34(10): pp. 1283-1291.

International Panel on Climate Change (IPCC), Climate Change (2013), "The physical science basis", Working group 1 contribution to the fifth assessment report of the international panel on climate change. Cambridge, New York.

Ketabchi, H., Mahmoodzadeh, D., Ataie Ashtiani, B., Werner, A. D. and Simmons, C.T. (2014) , "Sea level rise impact on fresh groundwater lenses in two layer small islands", Hydrological Processes, 28(24), pp. 5938-5953.

Ketabchi, H., and Ataie-Ashtiani, B. (2015a). "Review: Coastal groundwater optimization advances, challenges, and practical solutions", Hydrogeology Journal, 23(6), pp. 1129-1154.

Ketabchi, H., and Ataie-Ashtiani, B. (2015b). "Evolutionary algorithms for the optimal management of coastal groundwater: a comparative study toward future challenges", Journal of Hydrology, 520, pp. 193-213.

Ketabchi, H., and Ataie-Ashtiani, B. (2015c). "Assessment of a parallel evolutionary optimization approach for efficient management of coastal aquifers", Environmental Modelling & Software, 74, pp. 21-38.

Ketabchi, H., Mahmoodzadeh, D., Ataie-Ashtiani, B., and Simmons, C. T. (2016a). "Sea-level rise impacts on seawater intrusion in coastal aquifers: Review and integration", Journal of Hydrology, 535, pp. 235-255.

Ketabchi, H., Mahmoodzadeh, D., and Ataie-Ashtiani, B. (2016b). "Groundwater travel time computation for two-layer islands". Hydrogeology Journal 24 (4), pp. 1045-1055

Laattoe, T., Werner, AD. and Simmons, C.T. (2013), "Seawater Intrusion under current sea-level rise: Processes Accompanying Coastline Transgression, Groundwater in the Coastal Zones of Asia-Pacific", Coastal Research Library 7., doi:10.1007/978-94-007-5648-9-14

Mahmoodzadeh, D., Ketabchi, H., Ataie-Ashtiani, B. and Simmons, C.T. (2014), "Conceptualization of a fresh groundwater lens influenced by climate change: A modeling study of an arid-region island in the Persian Gulf, Iran", Journal of Hydrology, 519, pp. 399-413.

Melloul, A. and Collin M., (2006), "Hydrogeological changes in coastal aquifers due to sea level rise, Ocean & Coastal Management", 49: pp. 281-297

Michael, H. A., Russoniello, C. J. and Byron, L. A., (2013), "Global assessment of vulnerability to sea-level rise in topography-limited and recharge-limited coastal groundwater systems", Water Resources Research, 49 (4), pp. 2228-2240.

Oude Essink, GHP. and Schaars, F., (2002), "Impact of climate changes on the groundwater system of the water board of the Rijn land, the Netherlands", Proceeding of the 17th Salt Water Intrusion Meeting, Delft, The Netherlands.

Payne, DF., (2010), "Effects of climate change on saltwater intrusion at Hilton Head Island", SC. U.S.A. SWIM21-21st Salt Water Intrusion Meeting, Azores, Portugal: 293-296.

Sefelnasr A. and Sherif M. (2014). "Impacts of seawater rise on seawater intrusion in the Nile delta aquifer", Egypt, Groundwater 52 (2), pp. 264-276.

Sherif, M. M. and Singh, V. P., (1999), "Effects of climate change on sea water intrusion in coastal aquifers". Hydrological Processes, 13: pp. 1277-1287.

Vermeer, M. and Rahmstorf, S., (2009), "Global sea level linked to global temperature", Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106(51): pp. 21527–21532.

Voss, CI. and Provost, AM., (2010), "SUTRA: a model for saturated-unsaturated, variable-density ground-water flow with solute or energy transport", U.S. Geological Survey Water Resources Investigations Report, 02–4231.

Watson, A., Werner and A. D., Simmons, C. T. (2010). "Transience of seawater intrusion in response to sea level rise", Water Resources Research. 46(12): W12533.