مدل Arc Hydro Groundwater یک طرح نقشه برداری از پایگاه داده برای نشان دادن مجموعه داده های آب های زیرزمینی در ArcGIS است. مدل داده ها به بایگانی، نمایش و تجزیه و تحلیل داده های چند بعدی از آب های زیرزمینی کمک می کند و شامل چندین مؤلفه برای نمایش انواع مختلف مجموعه داده ها از جمله بازنمایی سفره های آب و چاه / گمانه ها، مدل های هیدروژئولوژیکی سه بعدی، اطلاعات زمانی و داده های مدل های شبیه سازی است.

Arc Hydro Groundwater Wiki یک سایت آنلاین پشتیبانی شده برای اسناد و مدارک مدل داده های Arc Hydro Groundwater است. ویکی طراحی مدل مدل داده های Arc Hydro و سایر مدل های داده ساخته شده در بالای آن را ثبت می کند.

علت کاهش آب های زیرزمینی در بسیاری از مناطق جهان به طور گسترده ای به آبیاری نسبت داده شده است. با این حال، مکانیسم های علمی رسمی، مبتنی بر داده ها، از الگوهای آب های زیرزمینی طولانی مدت ارزیابی نشده است. در اینجا، ما اولین تجزیه و تحلیل علت اساسی را برای شناسایی "علل" الگوهای آب های زیرزمینی با استفاده از مزرعه های تولید برنج لوئیزیانا، ایالات متحده، به عنوان نمونه انجام دادیم. تجزیه و تحلیل ها، روند کاهش سطح تا 6 متر در سطح آب زیرزمینی را طی 51 سال نشان داد. ما دریافتیم که هیچ یک از موارد، الگوهای آب زیرزمینی را برای همه موراد توجیه نمی کند. ارتباط علت و معلولی بین آب های زیرزمینی و منطقه برداشت شده، تعداد چاه های آبیاری، کل بارش های تابستان و خشکسالی مشاهده شده. ارتباطات دو جهته بین آب زیرزمینی و عملکرد برنج مشاهده شد، و نشانگر بازخورد بین هر دو سری زمان است. ارتباط علت و معلولی بین آبهای زیرزمینی و بسیاری از عوامل وجود دارد که در آن رابطه همبستگی معنی داری وجود داشته است، و نشان دهنده اهمیت استفاده از روابط مستحکم نسبت به همبستگی های توهم آور برای کشف علت است. این نتایج درک ما از پویایی آب زیرزمینی را پیش می برد و می تواند ارتباط کلیدی بین غذا و آب های زیرزمینی را نشان دهد.

مدیریت آبهای زیرزمینی جنبه های کمی و کیفی را در نظر می گیرد. توسعه شهری در کشورهای نوظهور با خدمات بهداشتی مطابقت ندارد و گاهی اوقات منبع آب نیز محل دفع فاضلاب است. این یک آموزش سریع در مورد شبیه سازی گروهی از تأثیر الاستیک بر روی چاه آب در نیجریه است. شبیه سازی با MODFLOW و MT3DMS در شرایط گذر بیش از 70 سال انجام شده است.

یک آموزش جالب برای تبدیل یک مدل جریان آب زیرزمینی عددی سه‌بعدی که با MODFLOW به یک مدل 2D سبک انجام شده است. مورد مطالعه، یک مدل جریان آب زیرزمینی از نشت سد است که با گسسته سازی افقی از 50 تا 12.5 متر و 21 لایه انجام می شود. آموزش شی و مکانی مجموعه داده های آموزشی همراه با برخی بحث در مورد ساخت مدل و گسسته سازی.

ادامه بهره برداری از آب های زیرزمینی در آب و هوای خشک باعث ایجاد سناریوی شدید جریان و ذخیره آب های زیرزمینی می شود. با افزایش نرخ پمپاژ، جریان های حاصل از شارژ، ذخیره و آب دریا افزایش می یابد. با گذشت زمان، آب دریا وارد آبخوان می شود و به چاه ها می رسد و بر کیفیت آب تأثیر می گذارد. این آموزش تاثیر بهره برداری شدید از آب زیرزمینی 50 چاه در یک دوره شبیه سازی 60 ساله را نشان می دهد.

MODFLOW یک نرم افزار برای مدل سازی آب های زیرزمینی است که توسط USGS ساخته شده است. این نرم افزار قادر است شرایطی را که مربوط به جریان آب زیرزمینی مانند تبخیر و تعرق، شارژ مجدد، زهکشی، تعامل رودخانه در میان دیگران است، نمایان کند. رویکرد متفاوت متناسب آن توانایی محاسبه رژیم جریان با کنترل استثنایی بر اختلاف بودجه آب را فراهم می آورد. با MODFLOW می توان به این امر تکیه کرد که جریان موجود در مدل، همان جریان خارج از آن، از مقیاس منطقه ای و مقاطع است.

MODFLOW برای محاسبه سطح آب و رژیم های جریان آب زیرزمینی طراحی شده است، و می توان آن را با یک مدل حمل و نقل قوی به عنوان MT3DMS همراه کرد. یک ابزار مناسب برای مدل سازی ردیابی ذرات، MODPATH است. این نرم افزار قادر به محاسبه خطوط جریان و زمان مربوط به ذرات در جریان آب های زیرزمینی است.

مدل سازی آب های زیرزمینی می تواند در مقیاس های زمانی و مکانی مختلف انجام شود ، از یک آزمایشگاه تا یک حوضه کامل ، از حالت پایدار تا هزاران سال. هر الزام مدل سازی دارای یک تفسیر خاص و تنظیم شرایط مرزی است. این آموزش در مورد نمونه ای از مدل سازی آب های زیرزمینی منطقه ای در حوضه آند در شرایط پایدار است ، این آموزش کل مجموعه مراحل مدل سازی را به عنوان تولید شبکه و واردات ارتفاع و همچنین شبیه سازی مدل و ارزیابی نتیجه را در بر می گیرد. مدل سازی عددی در نرم افزار منبع باز به عنوان MODFLOW با Model Muse انجام شد که هر دو توسط USGS تهیه شده اند.

ModelMuse یک رابط کاربری گرافیکی (GUI) برای سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) مدل هایMODFLOW 6 ،MODFLOW-2005 ، MODFLOW-LGR ،MODFLOW-LGR2 ،MODFLOW-NWT ،MODFLOW-CFP ،MODFLOW-OWHM ،MODPLH ،SUTRA ،MT3D-USGS و WellFootprint و مدل غیر USGS MT3DMS است. این بسته نرم افزاری یک رابط کاربری گرافیکی برای ایجاد پرونده ورودی و حمل و نقل برای PHAST و فایل های ورودی برای سایر مدل ها ارائه می دهد. در ModelMuse، داده های مکانی مدل مستقل از شبکه هستند، و داده های زمانی مستقل از دوره های استرس هستند. وارد کردن این داده ها به طور مستقل به کاربر این امکان را می دهد تا تفسیر مکانی و زمانی را دوباره تعریف کند.

با شروع از GMS 10.4 ،GMS می تواند پرونده های MODFLOW را برای استفاده با نسخه های دیگر MODFLOW صادر کند. نسخه ششم از MODFLOW شامل یک برنامه شی گرا جدید و چارچوب اساسی برای پشتیبانی از انواع مختلف مدل در همان شبیه سازی است.

روند انجام این کار مشابه با ذخیره فایل های متنی بومی است. در پنجره MODFLOW Global / Basic Package، گزینه ای برای ذخیره نسخه MODFLOW 6 وجود دارد. با انتخاب این گزینه ، هنگام اجرای MODFLOW از GMS، پرونده های MODFLOW 6 تولید می شوند.

برای بیش از 30 سال، برنامه MODFLOW توسط دانشگاهیان، مشاوران خصوصی و دانشمندان دولتی برای شبیه سازی دقیق، مطمئن و کارآمد جریان آب های زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفته است. با گذشت زمان، افزایش علاقه به فعل و انفعالات آبهای سطحی و زیرزمینی، پالایش محلی با شبکه های تودرتو و بدون ساختار، جریان آب زیرزمینی کارست، حمل و نقل املاح و نفوذ آب شور، به تولید نسخه های بیشماری از MODFLOW منجر شده است. اگرچه این نسخه های MODFLOW اغلب بر اساس نسخه اصلی MODFLOW (قبلاً MODFLOW-2005) است، اما گاها ناسازگاری هایی وجود دارد که استفاده از آنها را با سایر نسخه های MODFLOW محدود می کند. در بسیاری موارد، توسعه این نسخه های جایگزین MODFLOW به دلیل ساختار برنامه زیرین چالش برانگیز بوده است، که برای شبیه سازی یک مدل جریان آب زیرزمینی منفرد با استفاده از یک شبکه معمولی MODFLOW متشکل از لایه ها، ردیف ها و ستون ها طراحی شده است.

تمام نیازها در یک مدل سازی آب های زیرزمینی

پروژه های آب های زیرزمینی روز به روز بیشتر و بیشتر می شوند - نیاز به نرم افزار مدل سازی با قابلیت های پیشرفته تر از گذشته نیز همواره پر رنگ تر احساس می گردد. FEFLOW بهترین کلاس را برای شبیه سازی جریان آب های زیرزمینی، آلاینده ها، سن آب های زیرزمینی و انتقال حرارت فراهم می کند. FEFLOW با رابط کاربری کارآمد و دامنه عملکرد و انعطاف پذیری در عین حال بی نظیر، به یک استاندارد در مدل سازی آبهای زیرزمینی پریمیوم در طی 35 سال گذشته تبدیل شده است.

نرم افزار GMS می تواند با استفاده از قالب پرونده FEFLOW ASCII مدل (*.fem) مش های عناصر محدود 2D و 3D را وارد و صادر کند. این امر امکان ساخت مش در GMS و صادرات آن را فراهم می کند تا بتوان از آن برای ساختن مدل در FEFLOW استفاده کرد. همچنین ، مش از یک مدل FEFLOW را می توان از FEFLOW صادر کرده و برای مشاهده، اصلاح و پردازش بعد از آن به GMS وارد کرد.

بعضی اوقات این اتفاق می افتد که شما یک مدل سه بعدی کاملاً توسعه یافته در GMS داشته باشید و نیاز به انتقال یک مجموعه داده از مدل سه بعدی به یک مدل 2D دارید. GMS روشی برای تبدیل یک مجموعه داده در یک شبکه سه بعدی به شبکه 2D فراهم می کند. از آنجا می توان مجموعه داده را به عنوان داده 2D برای استفاده در یک مدل 2D صادر کرد.

برای به دست آوردن یک مجموعه داده 2 بعدی از یک مجموعه داده 3 بعدی، موارد زیر را لازم دارید:

آیا در نصب GMS ،SMS یا WMS مشکلی دارید؟ در اینجا سه ​​مسئله نصب مشترک وجود دارد و چگونگی غلبه بر آنها.

موارد اصلی هنگام استفاده از ماشین های مجازی انتخاب نوع صحیح نصب است. قفل های تک کاربره با محیط های مجازی سازگار نیست. اگر می خواهید XMS را با یک قفل تک کاربره نصب کنید و یک ماشین مجازی شناسایی شود، XMS نصب نخواهد شد. برای حل این مشکل به قفل شبکه احتیاج دارید. قفل های شبکه طوری طراحی شده اند که با ماشین های مجازی قابل استفاده هستند. قفل های تک کاربره قابلیت استفاده به عنوان قفل شبکه را ندارند.

هنگامی که یک مدل GMS کامل دارید، می توانید از همان مدل برای ایجاد یک مدل پیش بینی استفاده کنید. از یک مدل پیش بینی کننده برای ایجاد پیش بینی ها بر اساس سناریوهای آینده فرضی استفاده می شود. به عنوان مثال ، ممکن است شما نیاز به ایجاد مدلی داشته باشید که پیش بینی می کند اگر آبخوان با افزایش جمعیتی از آبخوان در منطقه مدل، کرنش را تجربه کند.

نحوه انجام مدل سازی آب های زیرزمینی (یا هر مدل سازی) در مدت زمان کمتری

از آنجا که زمان اهمیت دارد و همه اکنون نتایج و راه حل های خود را می خواهند، مدل سازان آبهای زیرزمینی (یا هر سازنده مدل منابع آب) باید فکر کنند که چگونه می توانند با مدت زمان محدود موجود، کارهای بیشتری انجام دهند. این یک بازسازی، مهندسی مجدد، مفهوم سازی جدید از نه تنها آنچه ما انجام می دهیم، بلکه اینکه چگونه انجام می دهیم است، و در پایان از نتایج اصلی خوشحال می شویم و نتایج ثانویه از کار مدل سازی خود به دست می آوریم.

از سوی پژوهشگران جهاددانشگاهی شهید بهشتی صورت گرفت

جهادگران پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاددانشگاهی واحد شهید بهشتی موفق به تفکیک و تعیین منشاء آلودگی نفتی از آبخوان منطقه ری شدند.

دکتر سعید میرزایی، رییس این پژوهشکده گفت: گروه زمین شناسی محیطی پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاددانشگاهی واحد شهید بهشتی طرح پایلوت زیست پالایی آلودگی نفتی آب زیر زمینی به کمک فناوری سد بیولوژیکی را به اتمام رسانده و با دستیابی به دانش فنی لازم، به عنوان مشاور پاکسازی آلودگی نفتی آب زیر زمینی در منطقه صنعتی ری انتخاب شده است.

ابزار GMS یا Groundwater Modeling System نرم افزار بسیار پیچیده و جامعی برای مدل سازی آب های زیرزمینی می باشد. این نرم افزار توسط هزاران نفر در بخش های دولتی، بخش های خصوصی و سایت های بین المللی در بیش از 90 کشور جهان استفاده می شود. این نرم افزار در حقیقت واسط گرافیکی و به عنوان پیش پرداز و پس پرداز برای 10 مدل آب زیرزمینی است که عمدتا به روش های عددی تفاضل محدود و اجزاء محدود به شبیه سازی کمی و کیفی آب های زیرزمینی می پردازند. این مدل توسط آزمایشگاه تحقیقات محیط زیست دانشگاه Brigham Young و با مشارکت بخش مهندسی آب ارتش ایالات متحده توسعه داده شده است.

اگر شما برای استفاده از MODFLOW با GMS برای هر مقدار زمان که استفاده کرده اید، احتمالا متوجه شده اید که GMS از یک نسخه اصلاح شده از فایل های MODFLOW استفاده می کند. به طوری که فایل های MODFLOW را می توان با استفاده از رابط GMS به طور موثر استفاده کرد.

با این حال، زمانی وجود دارد که یک پروژه ممکن است نیاز به استفاده از فایل های مادری MODFLOW داشته باشد. این اغلب هنگام باز کردن یک پروژه MODFLOW که در ابتدا در GMS ایجاد نشده بود یا هنگام اشتراک پروژه با کسی که دسترسی به GMS ندارد، ضروری است.

نوشتار حاضر، نخستین عنوان از این مجموعه به شمار می‌آید. از هدف‌های مهم این مجموعه آموزشی، پرداختن به آب زیرزمینی با رویکرد یکپارچه در مدیریت منابع آب است. هدف نهایی، معرفی چارچوب گسترده‌تر مدیریت آب زیرزمینی به کارشناسان آب زیرزمینی و چالش‌های خاص مدیریت آب زیرزمینی به دیگر متخصصان آب است.