مقايسه‌ي مدل هاي هايدرس و ليچ دبليو در شبيه سازي نفوذ به آبخوان در نيم‌ رخ آبخوان گربايگان

مقدمه و هدف يكي از مسئله‌هاي دشوار در ارزيابي منابع آب زيرزميني، اندازه‌گيري نرخ تغذيه‌ي آبخوان است. ارزيابي كمي تغذيه‌ي آبخوان با سه روش عمده شامل ارزيابي ناحيه‌ي اشباع، ناحيه‌ي غيراشباع و آب سطحي دسته‌بندي مي شود. روش ناحيه‌ي اشباع به روش‌هاي فيزيكي (شامل قانون دارسي و ردياب‌ها)، مدل‌سازي عددي (هدف اين پژوهش)، نوسان‌هاي سطح آب زيرزميني و بيلان آب گروه‌بندي‌شده است.مواد و روش ها در اين پژوهش از مدل‌هاي هايدرس و ليچ‌دبليو در شبيه‌سازي حركت رطوبت خاك براي شبيه سازي تغذيه‌ي سفره استفاده شد. سپس واسنجي مدل ها با بهينه‌سازي عامل‌هاي جريان آب لايه‌هاي آبخوان در عرصه‌ي گربايگان با روش راه حل معكوس، انجام شد. ويژگي هاي آبي لايه‌ي غيراشباع خاك در سه چاه با ژرفاي تقريبي 30 متر در يكي از نوارهاي سامانه‌ي پخش سيلاب، با روش ميداني و آزمايشگاهي اندازه گيري شد. دستگاه اندازه‌گيري‌كننده‌ي رطوبت خاك با روش تي دي آر براي خاك منطقه‌ي پژوهش واسنجي شد. سپس حس‌گرهاي آن در چاله‌هايي با ديواره‌هاي عايق‌بندي‌شده از سطح تا ژرفاي يكي از چاه ها جاگذاري شد. اندازه‌ي حجمي آب خاك از مرداد 1389 تا مرداد 1398 به‌طور پيوسته قبل و بعد از زمان رخدادهاي سيل اندازه گيري شد. بلنداي آبگيري و داده هاي اندازه‌ي بارش در محدوده ي پژوهش يادداشت‌برداري شد. تغذيه در محيط غيراشباع با روش بيلان آب خاك با استفاده از داده هاي اندازه گيري آب خاك در لايه ها ارزيابي شد.نتايج و بحثاعتبارسنجي نتايج شبيه‌سازي جريان با مدل‌هاي واسنجي‌شده‌ي هايدرس و ليچ دبليو در مقايسه با اندازه‌هاي مشاهده اي انجام شد. نتايج نشان داد كه مدل هايدرس و ليچ دبليو با دقت زيادي جريان آب پس از رخداد سيل را برآورد كردند (R2 وRMSE  به‌ترتيب 0/994 و 45/3 سانتي‌متر در مدل هايدروس و 0/993 و 37/11 سانتي‌متر در ليچ دبليو بود). افزون بر اين، بر اساس آماره‌هاي صحت‌سنجي، نتايج مدل هايدرس به واقعيت نزديك‌تر بود. نسبت تغذيه (اندازه‌ي نفوذ تقسيم بر مجموع سيل و بارش) در سه روش بيلان آب خاك، مدل هايدرس و مدل ليچ‌دبليو به‌ترتيب در تمام رخدادهاي سيلابي 47، 44 و 52  با ميانگين 48 بود و براي رخدادهاي بزرگ سيلابي 75، 71 و 92  با ميانگين 80% به‌دست آمد. در رخداد بارش بدون سيل در عمل تمام بارش صرف تبخير-تعرق شد و به اين دليل اندازه‌ي نسبت ميانگين نفوذ در تمام رخدادها كاهش يافت.نتيجه گيري و پيشنهادهااعتبارسنجي نتايج شبيه‌سازي جريان با مدل‌هاي واسنجي‌شده ي هايدرس و ليچ ام در مقايسه با اندازه‌هاي مشاهده اي نشان داد كه اين مدل‌ها با دقت زيادي جريان آب پس از رخداد سيل را برآورد كردند. افزون بر اين، بر اساس آماره‌هاي صحت‌سنجي، نتايج مدل هايدرس به واقعيت نزديك‌تر بود. ميانگين داده‌هاي شبيه‌سازي‌شده‌ي مدل ليچ دبليو حدود 5 واحد و مدل هايدرس كمتر از 1 واحد بيش از اندازه‌ي واقعي برآورد شدند. در شبيه‌سازي حركت آب در خاك با مدل‌هايي مانند هايدرس، رايج است كه يك اندازه‌ي معين هدايت آبي براي كل ستون عمودي يك نيم‌رخ طولي خاك در نظر گرفته شود. نتايج اين پژوهش نشان ‌داد كه چنين فرضي تا چه حد غيرواقعي است. ازاين‌رو، در خاك‌هاي مطبق، تفاوت لايه‌ها و استفاده از معادله‌هاي برآورد هدايت آبي نياز به توجه خاصي دارد. براي منطقه‌ي پژوهش‌شده مدل هايدرس يك بعدي واسنجي شد و نتايج صحت سنجي آن كاملاً مطلوب بود. بر اين اساس، مي توان اين مدل را در حالت سه بعدي براي عرصه هاي بزرگ‌تر به‌كار برد و از آن به‌عنوان ابزار اعمال سناريوهاي مختلف براي مديريت سامانه‌ي پخش سيلاب استفاده كرد و كارآيي آن افزايش داد.