نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• کاظم کامرانی ¹
• عباس روزبهانی ²
• سید مهدی هاشمی شاهدانی ³

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

² دانشیار گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران.

³ دانشیار گروه مهندسی آبیاری پردیس ابوریحان دانشگاه تهران

چکیده

این پژوهش به بررسی تأثیر مدرنسازی شبکه تحویل و توزیع آب سطحی در کاهش برداشت از آب زیرزمینی پرداخته است. برای این منظور، علاوه بر شبیه­سازی وضعیت موجود بهره­برداری از کانال اصلی شبکه آبیاری رودشت در استان اصفهان، دو روش شامل بهره‌برداری دستی بهبود یافته و روش کنترل خودکار پیش‌بین توسعه داده شد و بهبود مدیریت تحویل و توزیع آب در کانال بررسی گردید. روش­های مذکور تحت دو سناریوی بهره­برداری، شامل دبی ورودی به کانال در شرایط نرمال و کم‌آبی، شبیه­سازی شد. بهبود فرآیند تحویل و توزیع آب در کانال با استفاده از شاخص­های کفایت و پایداری تحویل و توزیع آب ارزیابی شد. در ادامه تحقیق، میزان آب سطحی جایگزین شده با آب زیرزمینی، به­واسطه بهبود فرآیند تحویل و توزیع آب در کانال اصلی توسط نقشه‌های مکانی شاخص کفایت و تحلیل آنها محاسبه گردید. نتایج به دست آمده در سناریوی شرایط نرمال حاکی از بهبود شاخص کفایت تحویل و توزیع آب به میزان 5%و 32% و بهبود شاخص پایداری تحویل و توزیع آب در کانال اصلی به میزان 7% و 21% به ترتیب برای روش­های دستی بهبود یافته و کنترل خودکار بود. همچنین، میزان بهبود مذکور در این سناریو سبب 3% و 25% کاهش برداشت از آبخوان به­ترتیب برای روش دستی بهبود یافته و خودکار شد. در سناریوی کم­آبی نیز شاخص کفایت 2% و 13% و شاخص پایداری 11% و 25% بهبود را به ترتیب برای روش­های دستی بهبود یافته و کنترل خودکار  نشان داد. این بهبود، اثربخشی یک درصدی برای روش دستی بهبود­یافته و اثربخشی نه درصدی برای روش خودکار در سناریوی کم­آبی در کاهش برداشت از آبخوان را در پی داشت. همچنین، با توجه به نقشه­های مکانی شاخص کفایت، روشکنترل خودکار، مخصوصا در حالت کم آبی با توزیع یکنواخت آب بین آبگیرها قادر است که آب را به مراتب عادلانه تر بین کشاورزان تقسیم کند.

کلیدواژه‌ها

• شاخص کفایت
• شاخص پایداری
• بهره‌برداری‌دستی
• سامانه کنترل خودکار

عنوان مقاله [English]

Effect of Improvement in Surface Water Delivery and Distribution Processes on Reduction of Groundwater Overexploitation in Rudasht Irrigation Network

نویسندگان [English]

• Kazem Kamrani ¹
• Abass Rouzbahani ²
• Seied Mehdy Hashemy shahdany ³

¹ MSc. Student of Water Resources Engineering, Department of Irrigation and Drainage Engineering, Aburaihan Campus, University of Tehran

² Associate Professor, Department of Irrigation and Drainage Engineering, Aburaihan Campus, University of Tehran.

³ Associate Professor, Department of Irrigation Engineering, College of Aburaihan, University of Tehran

چکیده [English]

 This study investigated the impact of improving surface water delivery and distribution systems on reducing groundwater abstraction. For this purpose, the current operational management of the Rudasht irrigation network, located in Isfahan province, was modeled and evaluated. Then, impact of two methods as the modernization alternatives, including an improved manual operation and an automatic control system by using the Model Predictive Control (MPC), was investigated. Operation of the canal system was simulated under two operating scenarios, demonstrating the operational status under the normal and water shortages conditions. Improvement of water supply and distribution process in the canal was evaluated using adequacy and dependability indicators of water distribution. In the next step, the amount of surface water replaced by groundwater was calculated by improving the process of water distribution in the main canal based on spatial analysis of the adequacy index. The results obtained from the operational simulation in the normal condition scenario showed improvement of the adequacy index by 5% and 32% and the dependability index by 7% and 21%, respectively, for the improved manual method and MPC. Moreover, the improvement in this scenario resulted in 3% and 25% reduction in the aquifer extraction, respectively, for the modernization alternatives. Operational simulation results under the water shortage scenario revealed 2% and 13% higher adequacy index, and 11% and 25% improvement in the dependability index by employing the improved manual and MPC approaches, respectively. This improvement resulted in 1% effectiveness for the improved manual method and 9% effectiveness for the MPC method in reducing aquifer abstraction under water shortage scenario. According to the spatial maps of the adequacy index obtained for the MPC method, this method can achieve more uniform and fair water delivery to farmers, especially under water shortage conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

• Adequacy Index
• Dependability Index
• Manual Operation
• MPC