مدل MODFLOW 6 نسخه جدیدی از مدل جریان زیرزمینی آب MODFLOW است که توسط USGS (سرویس زمین شناسی ایالات متحده) توسعه یافته است. این نسخه شامل تغییرات و پیشرفت های متعددی نسبت به نسخه های قبلی مانند MODFLOW-2005 و MODFLOW-NWT است.

من "بهزاد سرهادی" کارشناس ارشد مهندسی آب، مدت هاست با استفاده از مدل MODFLOW چه در سطح آکادمیک و چه در سطح اجرایی، شبیه سازی هایی در سرتاسر کشور و همچنین کشورهایی از جهان مثل استرالیا، هلند، مالزی و آمریکا رو انجام دادم. تقریبا با چند و چون نرم افزار مشهور GMS که کد MODFLOW رو اجرا میکنه تا حد زیادی آشنایی دارم. بهترین مدلی که ساختم با استفاده از داده هایی به حجم 50 گیگابایت در هزاران فایل برای یک منطقه در ایالات متحده بوده که نتیجه کار مورد تایید کارشناسان همان منطقه هم قرار گرفت. سعی میکنم در این دوره با تمرکز بر داده ها و شرایط کشور ایران، از این پروژه های دقیق هم برای شما توضیحات نکته و پروژه محوری رو بیان کنم. مدل های سه بعدی مفصلی که گاهی بدون نیاز به واسنجی کاربرد خواهند داشت!

MODFLOW یک نرم افزار محبوب مدل منبع آب زیرزمینی محبوب است که توسط سازمان زمین شناسی ایالات متحده تهیه و پشتیبانی و نگهداری می شود. برنامه MODFLOW که اولین بار بیش از 35 سال پیش منتشر شد، به مجموعه نرم افزاری غنی برای شبیه سازی جریان آب زیرزمینی، انتقال املاح و طیف وسیعی از سایر فرآیندهای مربوط به آبهای زیرزمینی تبدیل شده است.

سیستم آبخوان صحرای شمال غربی (NWSAS) که توسط الجزایر، لیبی و تونس به اشتراک گذاشته شده است، بزرگترین ذخیره گاه آب زیرزمینی آفریقای شمالی است که از زندگی و معیشت 4.8 میلیون نفر ساکن پشتیبانی می کند. سیستم آبخوان که یک منبع حیاتی آب است و بیش از 1 میلیون کیلومتر مربع در یک محیط بسیار خشک گسترش می یابد، به دلیل کمبود شارژ طبیعی بسیار طبیعی آسیب پذیر است. فشارها بر روی آب طی سه دهه گذشته با ظهور کشاورزی جدید صنعتی در حال افزایش بوده است، در حالی که برداشت آب در حال حاضر 3 برابر میزان شارژ طبیعی آبخوان (1 میلیارد متر مکعب در سال) است. این منجر به فشار بر کیفیت آب و خاک می شود، که منجر به یک چرخه معیوب کاهش بهره وری کشاورزی و افزایش تقاضای انرژی برای پمپاژ از چاه های عمیق می شود. اکوسیستم های شکننده، مانند تالاب ها، در نتیجه تهدید می شوند و جمعیت های محلی در معرض آسیب پذیری قابل توجهی هستند.

دانشمندان می‌گویند، برخی از شهاب سنگ‌هایی که این اواخر به زمین برخورد کرده‌اند ممکن است در یک میلیون سال گذشته دارای آب‌ بوده‌اند و این بدان معناست که سنگ‌های فضایی در طول زمان آب را به سیاره‌ی ما آورده‌اند. به گزارش نیوساینتیست، بسیاری از دانشمندان گمان می‌کنند که شهاب سنگ‌ها روزگاری آب را به زمین آورده‌اند، اما تحقیقاتی که پیش‌تر انجام شده نشان می‌دهد که واکنش‌های شیمیایی درون ‌آنها که شامل آب نیز بوده‌ است میلیاردها سال پیش متوقف شده است و اکنون این سوال مطرح است که آیا این شهاب سنگ‌ها آب خود را مدت‌ها پیش از دست داده اند یا خیر.

برای هر پروژه مدل سازی آب زیرزمینی، داشتن واحدهای صحیح در ایجاد یک پروژه معتبر ضروری است. هنگام کار با GMS، از صحت واحدهای پروژه اطمینان حاصل کنید. برای کمک به شما در داشتن واحدهای صحیح، در اینجا چند نکته برای کار با واحدها در GMS آورده شده است.

آیا شما چندین شبیه سازی MODFLOW دارید که با استفاده از GMS ایجاد کرده اید و می خواهید همه شبیه سازی ها را یک شبه یا آخر هفته اجرا کنید؟ اجرای یک دسته از شبیه سازی های MODFLOW با استفاده از یک فایل دسته ای انجام می شود. یک فایل دسته ای اجازه می دهد تا با استفاده از Command Prompt چندین دستور را در توالی اقدامات انجام دهید. بنابراین، می توان از یک فایل دسته ای برای اجرای چندین شبیه سازی MODFLOW استفاده کرد.

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.

حوضه های فرامرزی تقریباً 60٪ از منابع آب شیرین را تشکیل می دهند و حدود 40٪ از جمعیت جهان را تأمین می کنند. مدیریت این منابع مشترک آب برای منافع جمعیت هر کشور، به ویژه فقیرترین جوامع، نیاز به همکاری دقیق دارد. مشارکت جهانی آب و شبکه جهانی منابع مالی و تسهیلات جهانی محیط زیست، منابع آب جهانی و شبکه منابع جهانی، یک دوره آنلاین در مورد حکومتداری برای آبهای شیرین فرامرزی را آغاز کرده اند.

GMS Premium محصول شرکت کمپانی Aquaveo نرم افزاری با رابط کاربری گرافیکی و کاملاً قابل فهم است که قابلیت‌های فراوانی را در زمینه مدل‌سازی و شبیه‌سازی سه‌بعدی آب‌های زیرزمینی در اختیار کاربرانش قرار می‌دهد. مدل‌های سه‌بعدی ساخته شده توسط این نرم افزار در واقع سیستم واقعی آب‌های زیرزمینی را شبیه‌سازی می‌کند تا کاربر قادر به تجزیه و تحلیل، مدیریت و همچنین بررسی کنش‌ها و واکنش‌ها در یک سیستم هیدرودینامیکی باشد.