به سبب کاراییِ بی نظیر مدلساز GMS در فراهم آوری فضای تولید و توسعه مدل های آب زیرزمینی در انواع و اقسام متنوع خود؛ بی شک استفاده از ورژن های نهاییِ این نرم افزار برای دانش پژوهانی که قصد فراگیری علوم بروز در این زمینه را دارا هستند ضروری می نماید. آنچنان که تا به تاریخ انتشار این مطلب مشخص است، نسخه کرک درخوری برای GMS در ورژن شماره 10 به بالای آن تهیه نشده است. این بدان معنا است که کاربران رشته های گوناگون حیطه آب همچنان مجبور به استفاده از نسخه های پایین تر و بخصوص نسخه 7 می باشند. اما در این پست قصد داریم تا شما را با روشی برای فعال سازی تمامی امکانات این نرم افزار در آخرین ورژن های آن آشنا سازیم. البته برای نرم افزار GMS چند ده هزار دلاری، قاعدتا هر روش سهل و مجانی به دنبال خود معایبی را به همراه خواهد داشت...

     حفاظت و استفاده بهینه از منابع آب از اصول توسعه پایدار هر کشور می باشد. آب های سطحی جاری یا رودخانه ها از مهم ترین منابع آب هستند که نقش مهمی در تامین آب مورد نیاز فعالیت های مختلف مانند کشاورزی، صنعت، شرب و تولید برق دارند. بسیاری از برنامه ریزی های منابع آب در کشورها بر اساس پتانسیل بالقوه منابع آب سطحی می باشد . آگاهی از کیفیت منابع آب یکی از نیازمندی های مهم در برنامه ریزی و توسعه منابع آب و حفاظت و کنترل آنها می باشد. بدیهی است که برای آگاهی از کیفیت منابع آب و تولید اطلاعات مورد نیاز باید پایش انجام شود. چرا که داشتن اطلاعات جامع، صحیح و قابل اطمینان با دوره های زمانی مناسب می تواند عامل مهمی در تصمیم گیری ها و سیاست گذاری ها باشد.

     آب یکی از اجزای حیاتی زندگی است که برای بسیاری از فعالیت های اقتصادی ضروری است. بر اساس داده های منتشره حدود سه درصد از آب موجود در کره زمین آب شیرین می باشد و فقط 0/36 درصد آن قابل استفاده می باشد. آب زیرزمینی در واقع  فراوان ترین منبع قابل دسترس آب شیرین در دنیا است که 97 درصد منابع آب شیرین دنیا را (بجز یخ های قطبی و یخچال ها) تشکیل می دهد و گاهی ثروت پنهان نامیده می شود که وجود و اهمیت آن به خوبی شناخته نشده است، در نتیجه اقدامات لازم برای حفاظت و مدیریت آن با روش هایی از لحاظ زیست محیطی پایدار، یا انجام نمی شود یا بسیار دیر انجام می شود و اغلب به هنگام وقوع خشکسالی در برخی مناطق، اهمیت آن بیش تر مشخص می شود.

    پایش کیفیت آب فعالیت متمرکزی است که برای بررسی ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و زیستی آب در ارتباط با بهداشت انسانی، شرایط اکولوژیکی و کاربری آب انجام می شود. نوع اطلاعاتی که از یک برنامه پایش کیفیت به دست می آید، بستگی کامل به اهداف برنامه پایش دارد. این اطلاعات محصول جمع آوری نمونه های آب، آنالیز و تفسیر داده های کیفی آب می باشد.

    هم چنین اطلاعاتی که از این نمونه های آب به دست می آید، ممکن است تطابق کامل با کل بدنه آب مورد پایش نداشته باشد. چرا که وضعیت کیفی آب هم در بدنه آب و هم در نمونه های آب تحت تاثیر عوامل مختلف زمانی و مکانی قرار دارند. بنابراین، به دست آوردن اطلاعات کافی و قابل اعتماد از نمونه های آب بستگی زیادی به طراحی مناسب شبکه پایش دارد. طراحی شبکه پایش کیفیت در اولین مرحله برنامه پایش انجام می شود، ولی تاثیر به سزایی در کل برنامه پایش دارد. جایگاه طراحی برنامه پایش کیفیت بسیار فراتر از آن است که صرفا فرایندی برای تعیین محل نمونه برداری، شاخص های کیفی و فاصله زمانی نمونه برداری ها محسوب گردد.

     تعیین روابط باران-رواناب نقش بسیار اساسی در مطالعات هیدرولوژیکی حوضه ی آبخیز دارد. در این مطالعه دقت و قابلیت اعتماد برخی از مدلهای باران- رواناب، در تعیین خصوصیات هیدروگراف سیلاب در حوضه های فاقد آمار مورد بررسی واقع شده است. این مدلها عبارتند از مدل های هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژیک، ژئومورفوکلیماتیک، نش، روسو و هیدروگراف واحد SCS. هفده واقعه ی باران -رواناب درحوضه ی آبخیز جنگ، در بالادست سدکارده در نزدیکی مشهد، برای بررسی این مدل ها انتخاب شده است. براساس این مطالعه، بررسی میانگین خطای نسبی نتایج به دست آمده نشان می دهد که در برآورد دبی اوج سیلاب، روش ژئومورفولوژیک نسبت به سایر روشها دقت بیشتری دارد در حالی که در برآورد زمان اوج، مدل روسو مناسب تر از بقیه مدل ها می باشد. هم چنین نتایج نشان میدهد مدل ژئومورفوکلیماتیک بیشترین کارایی را در تخمین حجم سیلاب دارد. به طورکلی دربرآورد مشخصات اصلی هیدروگراف شامل دبی اوج، زمان اوج و حجم سیلاب، روش ژئومورفولوژیک رتبه ی نخست را دارا می باشد. سپس روش های ژئومورفوکلیماتیک، نشو روسو، و روش SCS در رتبه های دوم تا چهارم قرار می گیرند.

     محدودیت منابع آبی کشور و افزایش روز افزون نیازهای آبی در زمینه های شرب، کشاورزی، صنعت، تولید برق، مسائل زیست محیطی و غیره ایجاب می نماید که در مطالعات برنامه ریزی و مدیریت منابع آب به منظور ذخیره سازی و بهره برداری بهینه از مخازن سدها به نحو مطلوب در چهارچوب اهداف طرح، با توجه به اولویت نیازها و در قالب یک شیوه مطالعاتی استاندارد شده صورت پذیرد. متأسفانه به علت فقدان استانداردهای مدون در مقیاس ملی، شرایطی پدید آمده است که برای انجام دادن مطالعات مذکور ضوابط و معیارهای فنی و مهندسی ناهمگون و نامناسب به کار گرفته می شود که آثار نامطلوب آن در بسیاری از پروژه های آبی کشور به چشم می خورد. با در نظر گرفتن مراتب فوق لزوم تهیه، تنظیم و تدوین استاندارد مطالعات بهره برداری از مخازن سدها با بهره گیری صحیح از مراجع بین المللی و تجارب ملی با توجه به سطوح مختلف مطالعات از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.

     نرم افزار SEEP2D توسط مهندسین ارتش آمریکا برای مدل سازی مسائل مختلف آب از جمله شبیه سازی و مدل سازی میزان جریان و جهت نشت از دایک ها و سد های خاکی توسعه یافته است. نرم افزار GMS یا Groundwater Modeling System به عنوان پیش و پس پرداز برای مدل های مختلفی از جمله مدل SEEP2D بکار گرفته می شود.

    مدل سه بعدی انتقال یا Modular Three-Dimensional Transport Model که به صورت خلاصه MT3D نامیده می شود. در سال 1990 توسط زینگ در موسسه پاپادوپولوس و شرکا توسعه داده شده است. در سال های گذشته ویرایش های مختلفی از این مدل در مدل سازی انتقال آلودگی به بکار گرفته شده است. قابلیت ها و مجموعه هایی از جمله واکنش های ژئوشیمی و بیولوژیکی به آن اضافه شده و با مدل MODFLOW نیز تلفیق گردیده و به عنوان MT3DMS و یا Modular Transport 3D Multi Species جهت استفاده کارشناسان عمومیت پیدا کرده است.

معرفی نرم افزار

Seep/w یک محصول نرم افزاری با المانهای متناهی است که از آن می‌توان در مدل سازی نحوه جابجایی و توزیع فشار آب منفذی در داخل مواد متخلخل مثل خاک و صخره استفاده کرد. فرمولاسیون جامع و گسترده آن امکان آنالیز مسائل ساده و بسیار پیچیده نشت آب را فراهم می‌آورد. این نرم افزار در آنالیز و طراحی پروژه‌های ژئوتکنیکی، عمرانی، هیدرولوژیکی و معدن کاربرد دارد. Seep/w یک محصول گرافیکی با حافظه 32 bit است که تحت میکروسافت ویندوز کار می‌کند.

کاربردها

Seep/w یک برنامه کلی آنالیز نشت آب است که هم جریان محیطهای اشباع و هم غیر اشباع را مدل سازی می‌کند. خیلی بهتر از دیگر نرم افزارهای مشابه می‌تواند مسائل واقعی را حل کند و محدوده وسیعتری را نیز پوشش می‌دهد. برای اینکه نتایج آنالیز به طور فیزیکی واقعی باشند لازم است که در مدل سازی آب زیرزمینی جریان غیراشباع را نیز در نظر بگیریم. در خاکها، ضریب هدایت هیدرولیکی و میزان گنجایش حجمی آب، یا آب ذخیره شده به صورت تابعی از فشار آب منفذی تغییر می‌کند. نرم افزار seep/w ، این روابط را به صورت تابع پیوسته‌ای مدل سازی میکند. اکثر دیگر نرم افزار‌های مشابه این مسئله را در نظر نمی‌گیرند. که به جای آن از یک سری فرضیات غیر واقعی فیزیکی استفاده می‌کنند که در واقع توابعی مرحله‌ای هستند. به عنوان مثال، درفشار آب منفذی صفر و بزرگتر از آن (یعنی زیر سطح ایستابی آب)، مقدار هدایت هیدرولیکی آب به صورت اشباع فرض می‌شود و یا در فشار آب منفذی کوچکتر از صفر (یعنی بالای سطح ایستابی آب)، مقدار هدایت هیدرولیکی آب صفر است. استفاده از چنین توابع مرحله‌ای غیر واقعی در مدل سازی قابلیت هدایت هیدرولیکی خاک و میزان گنجایش حجمی آب می‌تواند منجر به نتایج نادرست شود. در این مجموعه نمونه‌هایی از گونه‌های مختلف مسائلی را که می‌توان با استفاده از نرم افزار مدل سازی کرد، آورده شده است. در اینجا بر روی مسائلی که دارای آنالیز جریان هم در محیطهای اشباع و هم غیر اشباع هستند بیشتر تاکید شده است چرا که مدلهایی که فقط می‌توانند جریان اشباع را بررسی کنند، کفایت نمی‌کند.