مدل‌سازي ناحيه اختلاط آب سطحي و زيرزميني با استفاده از مدل‌هاي MODFLOW، MT3D و RT3D

Modeling Surface and Ground Water Hyporheic Zone Using MODFLOW, MT3D and RT3D Models

ناحيه‌ي اختلاط منطقه‌ي فعالي است كه در آن آب‌هاي زيرزميني و سطحي مخلوط مي‌شوند و از اين طريق، آلاينده‌هاي موجود در آب‌هاي سطحي به آب‌هاي زيرزميني منتقل مي‌شوند. در مطالعه حاضر به نقش ناحيه اختلاط رودخانه زرجوب و آبخوان فومنات و بررسي تاثير آن بر كيفيت آب زيرزميني از طريق مدل‌سازي پرداخته شده است. براي رسيدن به اين هدف، در سال آبي 96-1395، از سه نقطه در رودخانه زرجوب و سه حلقه چاه در اطراف رودخانه زرجوب نمونه‌برداري انجام شد. در ادامه، ناحيه اختلاط براي دو پارامتر غيرواكنشي (TDS) و واكنشي (NO3) مورد بررسي قرار گرفت. هنگامي كه هدف تعيين ناحيه اختلاط پارامتر TDS بود با تغيير غلظت TDS رودخانه و استفاده از مدل هاي MODFLOW و MT3D رفتار آبخوان در مجاورت رودخانه زرجوب در دو فصل زراعي و غيرزراعي بررسي شد. نتايج نشان داد كه ناحيه اختلاط در فصل غيرزراعي در فاصله 20 متري از رودخانه است. درحالي‌كه اين فاصله در فصل زراعي به طور قابل توجهي كمتر از 20 متري از رودخانه قرار مي گيرد. همچنين ارزيابي غلظت TDS آب زيرزميني در دو فصل نشان داد كه غلظت TDS در فصل زراعي كاهش بيشتري نسبت به فصل غيرزراعي دارد كه اين مي تواند به دليل افزايش بهره برداري از آبخوان و سرعت بالاتر حركت آب زيرزميني در فصل زراعي باشد. سپس، براي تعيين ناحيه اختلاط پارامتر NO3 از مدل هاي MODFLOW و RT3D استفاده شد. در اين بخش براي تعيين اثر فعاليت هاي ميكروبي، مدل در دو حالت اجرا شد. نتايج نشان داد كه در حالت بدون اعمال تجزيه زيستي در ناحيه اختلاط، اين ناحيه در فاصله 25 متري از رودخانه قرار مي گيرد، درحالي كه در حالت اعمال تجزيه زيستي، ناحيه اختلاط در فاصله كمتر از 20 متر قرار مي گيرد.

Hyporheic zone is an active area that groundwater and surface water are mixed together in that zone. Any existing contamination in the surface water can be transferred to groundwater through this zone. In this research, the hyporheic zone beneath Zarjoob River and above Foomanat Aquifer was investigated by modeling to understand the impact of river on groundwater quality. For this purpose, three stations and three nearby groundwater wells were selected and water samples were collected in Year 2006-2007. The hyporheic zone was modeled for TDS as conservative parameter and NO3 as non-conservative parameter. MODFLOW and MT3D were used to simulate TDS in the hyporheic zone in two seasons; the agricultural season and non-agricultural season. The results showed that the hyporheic zone in non-agricultural season is 20 m far from the river, while in the agricultural season it was significantly less than 20 m. The results also showed that the reduction rate of TDS in agricultural season was more than that in non-agricultural season. This could be due to more groundwater use and increase in groundwater flow velocity. In the next step, NO3 was simulated using MODFLOW and RT3D. The simulation was carried out for two scenarios; with and without biodegradation. The results showed that without considering biodegradation, the hyporheic zone would extend to 25 m far from the river while with biodegradation it would be reduced to 20 m.