با توجه به محدودیت منابع آب زیرزمینی در ایران، محاسبه دقیق، استفاده صحیح، تنظیم و نگهداری این منابع از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از روش های مؤثر برای مدیریت و بهره برداری بهینه از این منابع در حال و آینده، استفاده از مدل سازی است. در این پژوهش مدل سازی تغییرات تراز آب زیرزمینی به صورت ماهانه در دورۀ 2022-2013 با مدل های MLP، WNN و MLPSSO-Wavelet انجام شد که از داده های نه سال اول برای آموزش و سال آخر جهت اعتبارسنجی استفاده شد و بهترین مدل با استفاده از معیارهای ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطای مطلق (MAE) تعیین گردید. بارش و دمای ایستگاه سینوپتیک شبستر در دوره آینده (2040-2021) با استفاده از مدل CanESM2 تحت سناریوهای RCP2.6 و RCP8.5 که ارتباط منطقی و مناسبی با ویژگی های اقلیمی مشاهداتی دارند پیش بینی و با استفاده از مدل LARS -WG ریزمقیاس سازی شدند. در دورۀ آتی، تحت هر دو سناریو و در ماه های فوریه ، جولای و اکتبر میانگین بارش کاهش و در نه ماه دیگر افزایش خواهد یافت. برای دما نیز به جز سناریو RCP8.5 و ماه ژوئن، در 11 ماه دیگر و تحت هر دو سناریو، افزایش دما پیش بینی می شود و بیش ترین افزایش دما (43/37 درصد)، در ماه ژانویه و تحت سناریو RCP2.6 خواهد بود. تراز آب زیرزمینی آبخوان دشت شبستر با افت 42/4 متری، از 64/1303 متر در سال 2003 به 22/1299 متر در سال 2022 رسیده است. مطابق نتایج، مدل MLPOSSO-Wavelet با 83/0R2=، 74/0RMSE= و 71/0MAE= در مرحلۀ اعتبارسنجی، دقت بیشتری نسبت به مدل های دیگر دارد. تراز آب زیرزمینی دشت شبستر تحت سناریو RCP2.6 در شش ماه ابتدایی کاهش و در شش ماه دوم نسبت به شش ماه اول افزایش خواهد یافت. تحت سناریو RCP8.5 فقط در ماه های ژانویه، فوریه و دسامبر کاهش تراز آب زیرزمینی پیش بینی می شود و بیش ترین کاهش در ماه ژانویه اتفاق خواهد افتاد.

مقدمه و هدف: بهره برداری بی­ رویه از آب های زیرزمینی در دشت دامغان موجب شده است که ضمن کاهش تراز سطح آب زیرزمینی و از بین رفتن بخشی از آبخوان و کاهش آبدهی ویژه سفره آب زیرزمینی مشکلات عدیده ای مانند فرونشست زمین در منطقه ایجاد گردد. لذا جهت کنترل برداشت از سفره آب زیرزمینی و در نتیجه کاهش افت سطح آب زیرزمینی مدل­سازی ریاضی دشت دامغان جهت مدیریت بهینه بهره ­برداری و ارائه الگوی کشت بهینه به منظور صرفه جویی در مصرف آب با محوریت کنترل سطح آب زیرزمینی و محدود نمودن فرونشست زمین انجام گرفت. مواد و روش ها: در این تحقیق ابتدا آبخوان دشت دامغان با استفاده از مدل ریاضیMODFLOW شبیه سازی گردید. سپس با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف بهره برداری از آبخوان، با استفاده از الگوریتم ژنتیک NSGAII به بهینه سازی بهره برداری چندهدفه از منابع آب و مدیریت بهینه عرضه و تقاضای آب در بخش کشاورزی پرداخته شد. نتایج مدل بر اساس پارامترهای آماری خطا جهت پیش بینی سطح تراز آب زمینی مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها: نتایج این تحقیق نشان داد که مدل ریاضی MODFLOW توانسته است سطح آب زیرزمینی دشت مورد مطالعه را در شرایط پایدار و غیر پایدار در مراحل واسنجی و صحت‎سنجی به خوبی شبیه سازی کند. همچنین نتایج حاصل از الگوریتم شبیه سازی - بهینه سازی نشان داد که می‎توان با تغییر الگوی کشت و همچنین با تغییر نوع سیستم آبیاری از سنتی به آبیاری نوین و درنتیجه افزایش راندمان آبیاری (90 درصد)، مقدار میانگین افت تراز سطح آب زیرزمینی دشت مورد مطالعه را از 0/49 متر در شرایط موجود به 0/07 متر در شرایط بهینه کاهش داد. این امر موجب جبران میزان کسری مخزن از 31/90 به 5/1 میلیون مترمکعب در سال خواهد گردید. نتیجه گیری: استفاده از راهکارهای مدیریتی مانند تغییر الگوی کشت، افزایش راندمان آبیاری و همچنین با کنترل آب های سطحی و تزریق آن به آب زیرزمینی می توان روند کاهش سطح آب زیرزمینی را در دشت مورد مطالعه به طور کامل مهار کرد و تأمین نیاز آبی دشت را به صورت 100 درصد تامین نمود.

طی سالهای اخیر در ایران و به طور منطقه ای در شمال همدان، خشکسالی مستمر و شدیدی رخ داده که در نتیجه آن، منابع آبهای سطحی منطقه خشک یا بسیار کم شده و سفره های زیرزمینی با افت سطح ایستابی شدیدی روبر شده است. در این تحقیق با استفاده از روش شاخص Z استاندارد خشکسالی ها و شدت آنها مشخص شد و دو سال آبی 79-77 به عنوان سالهای شاخص خشکسالی تعیین گردید در بررسی توزیع مکانی شدت خشکسالی و افت سطح سفره های آب زیرزمینی دشتهای شمال همدان از قابلیت GIS و نرم افزار ARC/view و Arcinfo و از رابطه «یتزولد» در تعیین شدت کمبود بارش و خشکی، و از قابلیت هیدروگراف های معرف سطح آبهای زیرزمینی جهت تعیین میزان و شدت افت ماهیانه و سالانه سطح ایستابی استفاده گردید. معرف سطح آبهای زیرزمینی با توجه به عمق سفره، نوع آن، ویژگی های زمین شناسی، خصوصیات ژئوهیدرولوژیکی و شبکه آبهای سطحی روی آن، نسبت به خشکسالی واکنش نشان می دهد؛ در نتیجه خشکسالی بر منابع آبهای سطحی منطقه اثرات تخریبی مستقیم داشته، ولی در آبهای زیرزمینی بین کاهش بارش و افت سطح ایستابی ضریب همبستگی معناداری وجود ندارد و خشکسالی به صورت غیر مستقیم از طریق کاهش تغذیه سفره های آب زیرزمینی از منابع آب سطحی، افزایش برداشت از طریق چاههای عمیق جهت مصارف کشاورزی، افزایش دما و تبخیر و تعرق و تغییر نوع بارش در نتیجه کاهش میزان تغذیه از بارشهای جوی و ... بر مبنای آبهای زیرمینی مؤثر می باشد. بنابراین اثرات خشکسالی با تأخیر زمانی بیشتری در آبهای زیرزمینی (با تأخیر 9 ماهه) رخ می دهد.