مديريت آب شهري با استفاده از مدل برنامه‌ريزي منابع آب MODSIM (مطالعه موردي: شهر گرگان)

Urban water management using water resources planning MODSIM model

سابقه و هدف: نياز روزافزون به آب نتيجه رشد جمعيت و توسعه شهري است كه برنامه‌ريزي همه‌جانبه براي تامين آب به مقدار كافي و كيفيت مناسب را ضروري مي‌سازد. مدل‌سازي يكي از ضروريات مديريت و برنامه‌ريزي براي منابع و مصارف آب است. مدل‌هاي رياضي جامع كمي- كيفي آب، غربال‌گري مناسب براي تحليل گزينه‌هاي متعدد مديريت منابع آب به‌شمار مي‌روند. MODSIM يك سيستم پشتيباني تصميم مديريت منابع براي تحليل برنامه‌ريزي بلندمدت، مديريت ميان‌مدت و عملكردهاي كوتاه‌مدت مي‌باشد كه در بخش‌هاي حوضه‌اي، بين‌حوضه‌اي و آب شرب و... مورد استفاده قرار گرفته است. مهم‌ترين مشكلات تامين آب شرب شهري گرگان، عدم بهره‌برداري از منابع آب، محدوديت آب زيرزميني تامين‌كننده آب گرگان، افزايش برداشت و اثرات آن بر كاهش منابع آب و همچنين كاهش كيفيت آب سفره‌ها و احتمال شوري برخي از چاه‌ها مي‌باشد. ارايه راه‌كارهاي مناسب براي افق‌هاي بعدي و بررسي همه‌جانبه منابع تامين و درصد خسارات وارده در افق مورد نظر ضروري مي‌باشد. هدف از اين پژوهش تجزيه و تحليل منابع آب موجود، مديريت آب شرب شهر گرگان با مدل MODSIM و تجزيه و تحليل سناريوهاي مختلف مديريتي مي‌باشد. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش، با استفاده از مدل MODSIM مديريت آب شرب شهر گرگان در يك دوره كوتاه‌مدت، ميان‌مدت و بلندمدت مورد بررسي قرارگرفته است و به‌منظور تامين فشار مجاز در شبكه و جلوگيري از نشت شبكه، شهر منطقه‌بندي شده است. كاليبراسيون مدل براي سال 1391 تا 1392 و در مقياس روزانه انجام‌شده و نهايتاً قابليت مدل بر اساس معيارهايي مانند اعتمادپذيري و آسيب‌پذيري با استفاده از قابليت كدنويسي در مدل MODSIM انجام و مورد ارزيابي قرار گرفت. سپس با سناريوهاي مختلف، مديريت آب شرب در دوره‌هاي آتي مورد بررسي قرار گرفت. يافته‌ها: نتايج نشان مي‌دهد كه در تمامي سناريوهاي مديريتي، منطقه 1 زون فشاري (شمالي‌ترين قسمت گرگان) و مناطق 8 تا 10 (جنوبي‌ترين قسمت گرگان) شاخص اعتمادپذيري زياد و شاخص آسيب‌پذيري كم‌تري داشتند. همچنين اگر شرايط تامين آب به‌صورت فعلي باشد (سناريوي مرجع) در افق زماني 1400 با 7/2 درصد افزايش جمعيت نسبت به سال 1391، شاخص اعتمادپذيري %7/2 و شاخص آسيب‌پذيري 50 هزار مترمكعب بر روز خواهد بود. نتيجه‌گيري: استفاده از مدل MODSIM در شبيه‌سازي و مديريت آب شرب موفق بوده و به همين دليل استفاده از اين مدل و همچنين لينك كردن اين نرم‌افزار با نرم‌افزارهاي ديگر، از جمله آب زيرزميني، كيفيت آب و... توصيه مي‌گردد و بر اساس نتايج اين مدل و سناريوها، مي‌توان شرايط تامين آب در آينده را بررسي كرده و راهكارهاي مديريتي ارايه نمود.

Background and Objectives: Increasing need for water is the result of population growth and urban development, which demands a comprehensive programming for sufficient amount and appropriate quality of water. Modeling is one of the necessary elements of management and planning for water resources and use. Integrated mathematical quality-quantity water models are suitable tool to analysis various water resources management options. MODSIM is a decision support system for the analysis programming of long-term, mid-term and short-term functions that is used in the basin, inter-basin, drinking water and etc. The most important urban drinking water supply problems in Gorgan are lack of exploitation of surface and groundwater sources for drinking, groundwater restrictions to supply drinking water of Gorgan, severe drop in groundwater table, increasing trend of drinking water demand, ample water exploitation in agriculture sector in downstream and its effect on declining drinking water and improper recharge aquifers consequently causing disqualification in aquifers and salinity in wells. Offering appropriate solutions is essential for the next horizon, comprehensive study of the sources and the percentage of losses incurred on the desired horizon. The aim of this research is to analyze water resources management of drinking water of Gorgan assessing different managerial scenarios. Material and Methods: In this study drinking water of Gorgan city was evaluated in short-term, mid-term and long-term periods by means of MODSIM model and the cityʹs zoning to provide allowable pressure and prevent the leakage in the network. Model calibration was done for 2012 and 2013 on a daily scale and eventually the model was assessed on the basis of criteria’s such as reliability and vulnerability. Hence by using various scenarios the future management of drinking water was evaluated. Results: According to results, in all scenarios the 1st pressure zone (the most northern part of Gorgan) and 8-10 zones (the most southern part of Gorgan) have high reliability and low vulnerability indexes. In addition if the water supply conditions remain same as current (the reference scenario) in 2021 with a population increase of 7.2 percent compared to 2012, the reliability index and vulnerability index would be 7.2 percent and 50000 cubic meters per day. Conclusion: Applying MODSIM model has been successful in simulation and management of drinking water resources hence using this model and linking it to other software’s such as those related to groundwater and water quality is suggested. According to the result of model and scenarios, it is possible to inspect future water condition and recommend managerial strategies.