آبهای زیرزمینی بزرگترین منبع آب شیرین قابل استفاده در جهان است. در بسیاری از مناطق جهان، به ویژه در مواردی که منابع آب سطحی در دسترس نیست، نیازهای آب خانگی، کشاورزی و صنعتی تنها با استفاده از آب زیر زمین تأمین می شود. سازمان زمین شناسی ایالات متحده آب ذخیره شده در زمین را با پول نگهداری شده در یک حساب بانکی مقایسه می کند. اگر پول با سرعتی بالاتر از واریز پول جدید برداشت شود، در نهایت مشکلات تأمین حساب وجود خواهد داشت. پمپاژ آب از زمین با سرعت بیشتری نسبت به مدت طولانی تری که از آن دوباره پر می شود، مشکلات مشابهی را ایجاد می کند.

نیاز بیش از 50٪ جمعیت ایالات متحده برای تأمین آب آشامیدنی به آبهای زیرزمینی بستگی دارد. آبهای زیرزمینی نیز یکی از مهمترین منابع ما برای آبیاری است. متأسفانه، آبهای زیرزمینی در معرض آلاینده ها هستند. آلودگی آب های زیرزمینی زمانی اتفاق می افتد که محصولات ساخته شده توسط بشر مانند بنزین، روغن و مواد شیمیایی وارد آب های زیرزمینی شده و باعث می شود که از نظر انسان ایمن و مناسب نباشد.

در بسیاری از پروژه های MODFLOW، داشتن محل قرارگیری و تنظیمات صحیح چاه ها برای گرفتن نتایج صحیح مهم است. GMS با اجازه دادن به وارد کردن مستقیم داده های چاه به مدل مفهومی، اجرای چاه ها را تسهیل می کند. این مقاله به طور خلاصه از وارد کردن داده های چاه به طور مستقیم به مدل مفهومی همراه با نکاتی اشاره می کند. واردات مستقیم چاهها به مدل مفهومی ابتدا مستلزم این است که چاهها در یک پرونده با قالب صحیح قرار بگیرند. به طور معمول این یک فایل متنی است. لطفاً برای قالب صحیحی که GMS از آن استفاده می کند به مقاله ویکی مادفلو مراجعه کنید.

خلاصه

داده های تغییر دامنه، به دست آمده از ماهواره های رادار دیافراگم مصنوعی، مبنای برآورد تغییر حجم آبخوان در دره مرکزی کالیفرنیا را تشکیل می دهند. الگوریتم برآورد شامل یک عملکرد اصلاح کننده تغییرات دور از مکان های شناخته شده چاه است، که تغییرات حجم آبخوان را به پمپاژ کشاورزی، صنعتی و شهری در حوضه تولار پیوند می دهد. ما نشان می دهیم که تغییرات دامنه با این فرضیه سازگار است که منبع تغییرات حجم آبخوان تغییرات فشار موثر در اطراف چاه های مستند است. به طور خاص، درج جریمه فاصله چاه مناسب برای مشاهدات را کاهش نمی دهد، وارونگی با و بدون آن هر دو باعث کاهش واریانس 99.6 می شود. الگوهای تغییر حجم آبخوان از سال خشکسالی، بین اکتبر 2015 و اکتبر 2016، به یک سال مرطوب در سال 2017، و تا 2018، یک سال با تقریبا متوسط ​​بارندگی، به طور قابل توجهی متفاوت است. 2.3 میلیون هکتار فوت کاهش حجم تخمین زده شده، که مقدار کمتری از آب استخراج شده از حوضه بین اکتبر 2015 و 2016 است، با برآوردهای مستقل 1.8 و 2.3 میلیون هکتار فوت موافق است. کاهش حجم آبخوان همچنین با از دست دادن 3.1 کیلومتر مکعب (2.5 میلیون هکتار فوت) در حجم آب زیرزمینی حاصل از داده های ماهواره بازیابی جاذبه و آزمایش آب و هوا (GRACE) سازگار است.

زمانی بود که بزرگترین شهرهای جهان در حاشیه رودخانه ها واقع شده بودند. آب ذخیره شده در زیر سطح زمین منبعی است که زندگی را در بسیاری از نقاط خشک کره زمین زنده نگه داشته است. مصرف آب زیرزمینی به عنصری اساسی در توسعه شهری و گسترش جمعیت انسانی به مناطقی تبدیل شده است که در غیر اینصورت غیرقابل سکونت خواهد بود. بیشتر ذخایر آب زیرزمینی جهان از سفره های زیرزمینی "فسیلی" تأمین می شود. این بدان معناست که آخرین بار آب بسیار طولانی آبخوان را پر کرده است: در محدوده 10،000-20،000 سال، زمانی که سیاره ما در آخرین دوره یخبندان بود. در بسیاری از موارد، اگر امروز از این آب استفاده کنیم، در طول زندگی ما شارژ نمی شود. بنابراین در حال حاضر مقدار محدودی آب برای استفاده وجود دارد و برداشت بیش از حد آن پایدار نمی شود.

پروژه gravity recovery and climate experiment یا به اختصار GRACE, یکی از ماموریت های ماهواره ای که به منظور تعیین میدان جاذبی زمین طراحی شده است, با کار مشترک میان NASA  و DLR ساخته شده و در ۱۷ مارچ ۲۰۰۲ ایستگاه پلستیک در روسیه به فضا پرتاب شده است.

هدف اولیه از این ماموریت ,در یک دوره زمانی ۵ ساله , به دست آوردن مدل های جهانی میدان پتانسیل جاذبی زمین یا ژئوپتانسیل و تغییرات آن در طول زمان می باشد, چنین مدل هایی میتوانند ورودی مورد نیاز برای علومی چون: اقیانوس شناسی , اب شناسی , یخ شناسی و پوسته جامد زمین را تامین نمایند. دومین هدف از ماموریت ماهواره ای GRACE مطالعه اتمسفر زمین از طریق تکنیکی به نام GPS limb sounding  می باشد؛ دانشمندان با استفاده ازاین تکنیک که به occultation معروف است؛ میزان شکسته شدن امواج GPS  را به دلیل عبور از لایه های اتمسفر و یونسفر ؛تعیین نموده و سپس با دو پارامتر TEC و اندکس شکست تولید شده از این لایه ها به پروفیل های اتمسفری چون فشار, دما و رطوبت دست می یابند.

دانشمندان برای جبران منابع آب زیرزمینی از یک جفت ماهواره جدید استفاده می کنند. در جنوب غربی نبراسکا، شکوفایی حاصل از آبهای زیرزمینی رو به افول است. در دهه 1970، فناوری نوین آبیاری امکان پرورش ذرت را فراهم کرد که بسیار سودآورتر از گندم دیم است، در این منطقه شنی. کشاورزان به آنجا نقل مکان کردند، چاه هایی حفر کردند و مزارع ذرت جدید کاشتند. اما در اواخر دهه 1970، سطح آبهای زیرزمینی در حال کاهش بود. سی سال بعد، با کم شدن مزارع و ترک خانواده ها به مراتع سرسبز، شهرها کمرنگ می شوند.

آیا برای اجرای مدل MODFLOW یا MODFLOW-USG خود نیاز به استفاده از چندین پردازنده دارید؟ استفاده از چندین پردازنده می تواند زمان پردازش مدل را تسریع کند. به منظور استفاده از پردازنده های متعدد برای MODFLOW در GMS، حل کننده SAMG ابزار لازم برای این کار را فراهم می کند.

حل SAMG توسط موسسه Fraunhofer برای الگوریتم ها و محاسبات علمی (SCAI) ساخته شده است. این شامل یک کتابخانه از زیرروالها برای حل بسیار کارآمد سیستم های خطی بزرگ معادلات با ماتریس های پراکنده است. SAMG از لحاظ مقیاس پذیری از نظر عددی تقریباً بدون قید و شرط دارای یک مزیت است. این بدان معنی است که هزینه محاسباتی با استفاده از SAMG به طور خطی به تعداد ناشناخته ها بستگی دارد.

آیا نیاز به مدل سازی ویژگی ها یا خطاهای موجود در مدل MODFLOW-USG دارید؟ بسته CLN در رابطه با MODFLOW-USG برای مدل سازی ویژگی هایی که در یک مدل جریان آب زیرزمینی سه بعدی به طور قابل توجهی کوچکتر از سلولهای جداگانه هستند، استفاده می شود. این ابزار به شما امکان می دهد تا زمانی که اتصالات جریان جدا از اتصالات آبخوان است، ویژگی های خطی یک بعدی را در یک حوزه شبیه سازی سه بعدی مدل کنید. این باعث می شود آن را برای مدل سازی شکستگی ها و گسل ها ایده آل کنید.

نتایج یک پژوهش انجام شده گویای آن است که با توجه به کاهش کیفیت منابع آب زیرزمینی حوضه زاینده‌رود، باید اقدامات لازم برای مقابله با کاهش کیفیت آب این مناطق و پاکسازی آن‌ها از منابع آلوده‌کننده، انجام گیرد. با پیشرفت جوامع و افزایش جمعیت، تقاضا برای آب افزایش یافته است و تامین آب باکیفیت تبدیل به یکی از چالش‌های مهم کشورها شده است. قرارگیری ایران در منطقه خشک و نیمه‌خشک، وقوع خشکسالی و مدیریت غلط منابع آبی در کشور، تعارضات در موضوع آب را افزایش داده است.

از آنجا که بسیاری از ما در یک محیط مشارکتی کار می کنیم، به اشتراک گذاری پروژه ها ضروری می شود. هنگام به اشتراک گذاشتن یک پروژه GMS، ارسال آن فقط به عنوان فایل گروه پروژه پروژه GMS *.gpr ساده نیست. پروژه های GMS در چندین پرونده جداگانه که با هم کار می کنند ذخیره می شوند. هنگام به اشتراک گذاشتن یک پروژه GMS، مهم است که همه پرونده های لازم را درج کنید.

خوشحالیم که اعلام کردیم نسخه بتا GMS 10.5 به زودی منتشر می شود! با تشکر از توسعه دهندگان زحمتکش در اینجا در Aquaveo تعدادی از ویژگی های جدید و جالب این نسخه جدید وجود دارد. برای ذکر چند مورد، لیستی از سه ویژگی جدید و بهبود یافته در نسخه بتا GMS 10.5 را جمع آوری کردیم!

بسیاری از پروژه ها در GMS می توانند به صورت شلوغ تعریف مشخصی از شبیه سازی را بدون نتیجه پایان دهند. داشتن یک شبکه بزرگ و ده ها ویژگی می تواند دیدن مناطق خاص را به وضوح دشوار کند. برای کمک به این امر، GMS کارکردهای پنهان، نمایش و جداسازی را ارائه می دهد.

آیا پس از تکمیل مدل آب زیرزمینی MODFLOW در GMS، آیا شما نیاز به مشاهده سطح آب سفره آبی دارید؟ مشاهده سطح آب می تواند در تجسم ضخامت اشباع یک سفره آب کمک کند. سطح آب را می توان با انجام موارد زیر مشاهده کرد:

• اطمینان حاصل کنید که گزینه Ortho Mode روشن است.
• بروید به نمایش | گزینه های نمایش را انتخاب کنید، 3D Grid Data را انتخاب کنید و به تب MODFLOW بروید.
• گزینه Water Table را تغییر دهید و OK را بزنید.
• گزینه Front View یا Side View را انتخاب کنید، یا یک سطح مقطع را برای مشاهده سطح جدول آب انتخاب کنید.

آب زیرزمینی بزرگترین منبع آب شیرین جهان است و برای آبیاری و از این رو برای امنیت غذایی جهانی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در حال حاضر، پمپاژ آب های زیرزمینی ناپایدار بیش از شارژ بارندگی از رودخانه ها و آبراهه ها است که منجر به افت قابل توجهی در سطح آب های زیرزمینی و تلفات آب های زیرزمینی ناشی از ذخیره آن، به ویژه در مناطق با آبیاری شدید می شود. هنگامی که سطح آب های زیرزمینی افت می کند، تخلیه از آب های زیرزمینی به جریان ها کاهش می یابد، در جهت معکوس یا حتی به طور کامل متوقف می شود، در نتیجه کاهش جریان، با اثرات بالقوه مخرب بر روی اکوسیستم های آبزی است. در اینجا ما کاهش سطح آب های زیرزمینی که ناشی از پمپاژ آب های زیرزمینی است را به کاهش در گردش آب در سطح جهان پیوند می زنیم، و تخمین می زنیم که جریان های مهم محیطی - که برای حفظ اکوسیستم های سالم مورد نیاز هستند - دیگر پایدار نمی شوند. ما تخمین می زنیم که تا سال 2050، حدود 42 تا 79 درصد حوضه های آبخیزداری که در آن پمپاژ آب های زیرزمینی در سراسر جهان وجود دارد، 

آب زیرزمینی از منابع طبیعی ارزشمند به شمار می‌آید و در بسیاری از بخش‌های جهان، از جمله ایران، منبع مهم تأمین آب شرب، آبیاری و صنعت است و نیز در حفظ اکوسیستم‌های وابسته به آب زیرزمینی نقش مهمی دارد. فشار بر کمیت و کیفیت منابع آب زیرزمینی به شکل قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته است. در سطح جهان، برداشت آب زیرزمینی به شکل کاملاً بارزی افزایش یافته است و کیفیت آن به شکل فزاینده‌ای به سبب آلوده‌شدن و نفوذ شوری کاهش می‌یابد. با این همه، سیاست‌های تخصیص آب زیرزمینی همپای فشارهای فزاینده تحول نیافته است. در ارزیابی وضعیت آب زیرزمینی، چالش‌های ذاتی وجود دارد 

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.

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:

آب سرچشمه زندگی است، و زمین لایه اساسی است که بشریت در آن تکامل یافته است، بنابراین باید دیدگاه متفاوتی از آب زیرزمینی داشته باشیم زیرا این امر ذکر شده است و از آنجا که این دو عنصر چهارم زندگی را از فرهنگ یونان دربر می گیرد. با این حال ، قدردانی عمومی از منابع آب زیرزمینی نزدیک به صفر است. حتی از طرف متخصص منابع آب فقط هیدروژن مورد شناسانی هستند که واقعاً معتقدند که جریان آبهای زیرزمینی جریان دارد، و در آن گرانش نیروی اصلی محرک است، که تخلیه آب های زیرزمینی دارای یک جریان پیشرفتی است، و در آنجا مناطق بدون جریان هستند و زمان سفر به آب های زیرزمینی بسته به شرایط آب و هوا و محیط متخلخل می تواند ماه ها، سالها ، دهه ها یا قرن ها طول بکشد. هیدروژئولوژیست مجبور بود مفهوم جدیدی از معیارها را درک کند، جایی که علاقه اصلی مقدار پارامترهای هیدرولیکی نیست، بلکه ارتباط آن در سفارشات قدر با مقادیر دیگر است.

شناخت سیستم‌‌های آبخوان 

نوشتار حاضر، دومین 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.