شبيه‌سازي انتقال نيترات در آب زيرزميني: دشت لنجانات اصفهان

Simulation of Nitrate Transport in Groundwater: Lenjanat Plain, Isfahan

با هدف شناخت خصوصيات انتقالي آبخوان و نحوه انتقال نيترات با سيستم‌ جريان آب زيرزميني در محدوده تمركز فعاليت‌هاي كشاورزي دشت لنجانات، پس از تعيين غلظت اين آنيون به‌صورت فصلي، جريان آب زيرزميني در آبخوان مدل‌سازي شده و سپس انتقال نيترات با آن شبيه‌سازي شده است. سنجش فصلي غلظت نيترات در نمونه‌هاي آب زيرزميني محدوده بررسي شده و مقايسه آن با استانداردهاي آب شرب انسان و دام و آبياري حاكي از غلظت بيش از حد استاندارد اين آنيون در آب زيرزميني دشت است. نتايج مدل‌سازي جريان آب زيرزميني با استفاده از كد MODFLOW نشان مي‌دهد كه سيستم جريان آب زيرزميني دشت لنجانات متاثر از خصوصيات ثابت هيدروژيولوژي آبخوان است. تنش‌هاي غيرطبيعي وارد بر سيستم جريان از طريق ميزان زياد پمپاژ از چاه‌هاي استفاده شده، سبب افت سطح ايستابي و كاهش ذخيره آبخوان شده است. نتايج حاصل از واسنجي و تحليل حساسيت مدل انتقال نيترات با استفاده از كد MT3DMS نشان مي‌دهد كه تغذيه نيترات از سطح، ميزان تجزيه مرتبه اول، تخلخل موثر و بارش، بيش‌ترين تاثير را در ورود و ماندگاري اين آنيون در آب زيرزميني محدوده بررسي شده دارد. شرايط اكسيدي حاكم بر آبخوان لنجانات و وجود غلظت‌هاي زياد اكسيژن در آب زيرزميني به همراه مقادير اندك مواد آلي سبب كاهش ميزان نيترات‌زدايي در آبخوان شده است. نيمه‌عمر آنيون نيترات در آبخوان بررسي شده بيش از 5/2 سال است و حركت آن عمدتاً از طريق انتقال همرفت انجام مي‌شود. بر اساس نوع و ميزان حاصل‌خيز كننده‌هاي نيتراته مصرفي در محدوده بررسي شده و كارايي جهاني جذب نيتروژن و با توجه به جرم محاسبه شده براي نيترات ورودي به آبخوان با مدل انتقال، ميزان نيتروژن فروشويي شده به آب زيرزميني محدوده بررسي شده 1-yr1-kgNha 108 است

The present study aimed at identifying the nitrate transport in the groundwater of Lenjanat plain, Isfahan. Nitrate concentrations were measured seasonally and groundwater flow was modeled for nitrate transport simulation using MODFLOW and MT3DMS codes. The nitrate concentrations were compared with the human and livestock drinking water and irrigation water standards. The results show that nitrate concentrations are higher than the guidelines limits in groundwaters. The flow modeling reveals that the groundwater flow system of the study aquifer has been influenced by the aquifer hydrogeological characteristics. The falling watertable and reduce aquifer storage are due to the anthropogenic stresses on flow system. The transport model calibration and sensitivity analysis shows that nitrate leaching from agricultural land, first–order irreversible rate reaction, effective porosity and precipitation are the major factors affecting the entry and retention of nitrate in Lenjanat groundwater. Denitrification rate in the aquifer has been decreased due to high concentration of dissolved oxygen in groundwater and low extent of organic carbon. Half-life of nitrate in Lenjanat aquifer is more than 2.5 years. Nitrate transport in the aquifer is mainly by convection. Considering the calculated mass with transport model, the nitrogen leaching to groundwater of study area is 108 kg N ha-1 yr-1