برآورد نرخ تغذيه آب زيرزميني با استفاده از يك مدل توزيعي (مطالعه موردي آبخوان رفسنجان، استان كرمان)

Estimation of Groundwater Recharge Rate Using a Distributed Model (Case Study of Rafsanjan Aquifer, Kerman Province)

تكنيك هاي برآورد بيلان آب زيرزميني، يكي از موضوعات اصلي در هيدرولوژي و ابزارهايي براي مواجهه با مشكلات مهم هيدرولوژيكي است. يكي از چالش هاي مهم پيش روي برآورد بيلان آب زيرزميني، وجود عدم قطعيت ها در پارامترهاي ورودي و خروجي آن است. از جمله اين عدم قطعيت ها مي توان به نرخ تغذيه آب زيرزميني اشاره كرد. نرخ تغذيه به طور فزاينده اي در مكان و زمان هاي مختلف، متفاوت و اندازه گيري آن به طور مستقيم بسيار دشوار است. در همين راستا در مطالعه حاضر به منظور برآورد مولفه تغذيه آب زيرزميني از مدل توزيعي WetSpass-M با استفاده از داده هاي هواشناسي، نقشه كاربري اراضي، نقشه بافت خاك، نقشه شاخص سطح برگ با استفاده از تصوير لندست 8 و داده هاي چاه هاي بهره برداري در محدوده آبخوان رفسنجان در استان كرمان استفاده شد و مدل براي 8 سال به صورت ماهانه اجرا گرديد. به منظور واسنجي و صحت سنجي مدل ابتدا از داده هاي دبي ماهانه ايستگاه هيدرومتري به عنوان داده هاي مشاهداتي استفاده شد. با توجه به مقادير ناچيز جريان سطحي در محدوده موردمطالعه به منظور بررسي اطمينان به داده ها و تفكيك مولفه هاي بيلان آب از يكديگر از داده هاي تبخيرتعرق واقعي برآورد شده توسط تكنيك هاي سنجش از دور نيز جهت كنترل محاسبات استفاده شد. طبق بررسي هاي انجام شده، متوسط بارش كل و متوسط تخليه از چاه هاي محدوده موردمطالعه در دوره شبيه سازي به ترتيب معادل 300 و 683 ميليون مترمكعب بر سال است كه سهم تبخيرتعرق و تغذيه آب زيرزميني به طور متوسط به ترتيب 565 و 422 ميليون مترمكعب بر سال برآورد گرديد. نتايج اجراي مدل، نشان دهنده سهم بسيار زياد دو مولفه تبخيرتعرق و تغذيه در بيلان محدوده است.

Water balance estimation techniques are one of the main issues in hydrology and the tools to face the important hydrological problems. One of the most important challenges to estimate the groundwater balance components is uncertainty in the proposed inflow and outflow parameters, such as recharge rate. The recharge rate is varied temporally and spatially and it's directly measurement is very difficult. For this purpose, in this study to accurately estimate the recharge rate component of groundwater balance, WetSpass-M distributed model was applied using the meteorological data, landuse map, soil texture map, leaf area index map using Landsat8 images and operation wells data (irrigation of gardens and agricultural lands, industrial and drinking uses) in the study area of Rafsanjan plain, Kerman province. The model was run monthly for 8 years. In order to calibrate and validate the model, monthly surface flow measured data of the hydrometric station was used. Due to the negligible surface flow rates in the study area, actual evapotranspiration data estimated by remote sensing techniques were also used to evaluate and control the reliability of the data and different components of the water balance. According to the previous studies, the mean total precipitation and the average withdrawal from the operation wells during the simulation period are 300 and 683 MCM/year, respectively. The estimated evapotranspiration and groundwater recharge rate were averagely 564.7 and 422.1 MCM/year, respectively. The model results indicated that the two components of recharge and evapotranspiration rates contribute a large portion in the water balance of the plain.