هیدروژئومورفولوژی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

هزینه ی بررسی مقالات

صورتجلسه پاییز1400

اطلاعات آماری نشریه

صورت جلسه زمستان 1401

راهنمای نویسندگان

تمپلت ارسال مقاله

افشای تعارض منافع

تعهد اخلاق نشر

داوران فعال در سال 1401

داوران فعال 1400

داوران همکار در 1402

ارزیابی تغییرات ذخیره آب‌زیرزمینی با استفاده از داده‌های ماهواره GRACE در آبخوان دشت روانسر در استان کرمانشاه

نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده

دکتری مهندسی عمران، کارشناس حفاظت و بهره‌برداری، شرکت آب منطقه‌ای گلستان، گرگان، ایران

چکیده

بررسی تغییرات آب‌زیرزمینی در نواحی خشک و نیمه­ خشک از اهمیت ویژه­ای برخوردار است.افت سطح آب در آبخوان‌های استان کرمانشاه به‌قدری شدید بوده به‌طوری که در دهه‌های اخیر به حدود10 متر در برخی نقاط رسیده است. هدف از پژوهش حاضر ارزیابی داده‌های ماهواره GRACE جهت برآورد ذخیره­ ی آب‌زیرزمینی آبخوان روانسر در استان کرمانشاه می‌باشد. لذا در این پژوهش ضمن بررسی سطح ایستابی چاه‌های مشاهداتی آبخوان روانسر و نیز پهنه‌بندی مکانی این تغییرات با استفاده از روش کریجینگ در نرم ­افزار GIS وضع موجود منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس به‌منظور ارزیابی داده‌های ماهواره GRACE کدنویسی الگوریتم‌های JPL,GFS,CSR,CRI در محیط محاسبات ابری گوگل‌ارث‌اینجین صورت گرفت و پس از آن تغییرات ماهانه و سالانه ­ی آب معادل مایع (LWE) محاسبه‌گردید. همچنین مقدار رطوبت خاک(SM) از مدل هیدرولوژیکی GLDAS برآورد گردید و با کسر مقدار رطوبت خاک از مقادیر برآوردی ماهواره GRACE میزان تغییرات ذخیره­ ی آب‌زیرزمینی در مقایسه با مقادیر مشاهداتی آن به‌دست‌آمد. این پژوهش نشان داده است که نه تنها می‌توان از داده‌های ماهواره GRACE در برآورد میزان تغییرات ذخیره­ ی آب‌زیرزمینی در آبخوان‌ها استفاده نمود بلکه داده‌های مذکور از دقت قابل قبولی نیز برخوردار مـی‌باشند. مقایسه ­ی نتایج الگوریتم‌های مختلف نشان داد که الگوریتم JPL با ضریب همبستگی 73/0،  بیشترین همبستگی را با داده‌های مشاهداتی داراست. ضمناً مقادیر تغییرات ذخیره ­ی آب‌زیرزمینی برآوردی از ماهواره GRACE در مقایسه با مقادیر مشاهداتی نشان‌دهنده­ ی کاهش ذخیره ­ی آب‌زیرزمینی معادل 8/1- سانتی­متر  بر اساس الگوریتم JPL بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of groundwater storage changes using GRACE satellite data in Ravansar plain aquifer in Kermanshah province

نویسنده [English]

  • Alireza Donyaii

1Ph.D. of Civil Engineering, Water Resources Expert, Golestan Regional Water Company, Gorgan, Iran

چکیده [English]

The drop in water level in the aquifers of Kermanshah province has been so severe that it has reached about 10 meters in some places. The purpose of this study is to evaluate GRACE satellite data to estimate the groundwater storage of Ravansar aquifer in Kermanshah province. Therefore, in this study, while examining the water level of Ravansar aquifer observation wells and also the spatial zoning of these changes, the current situation of the region was evaluated using Kriging method in GIS software. Then, in order to evaluate the GRACE satellite data, the JPL, GFS, CSR, and CRI algorithms were coded in Google Earth Engine cloud computing environment, and then the monthly and annual changes of liquid water Equivalent (LWE) were calculated. Also, the amount of Soil Moisture (SM) was estimated from the GLDAS hydrological model and by subtracting the amount of soil moisture from the estimated values of GRACE , the amount of changes in groundwater storage compared to its observational values was obtained. This study showed that not only can GRACE data be used to estimate the rate of changes in groundwater storage in aquifers, but also the data are of acceptable accuracy. Comparison of the results of different algorithms showed that the JP algorithm with a correlation coefficient of 0.73 has the highest correlation with observational data. According to the JPL , the values of changes in groundwater storage estimated from GRACE compared to the observed values show a decrease in groundwater storage of -1.8 cm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • GLDAS
  • GRACE satellite
  • Kiriging
  • Liquid Water Equivalent
  • Ravansar Aquifer and Iran
مراجع
 
Alsdorf D. E, E. Rodrıguez, & Lettenmaier, D. P. (2007). Measuring surface water from space, Reviews of Geophysics, 45, RG2002, doi:10.1029/2006RG000197.
Arast, M., Ranjbar, A., Mousavi. S. H., Abdollahi, Kh. & Honarbakhsh, A. (2020). Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Water Management. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Water Management. 173(4), 189-198.
Ashrafzadeh Afshar, A., Joodaki, Gh.R. & Sharifi, M.A. (2020). Evaluation OF Groundwater Resources in Iran using GRACE Gravity Satellite Data, Journal of Geomatics Science and Technology. 5(4), 73-84. (In Persian).
Banerjee, D.C. & Kumar, N. (2018). Assessment of Surface Water Storage trends for increasing groundwater areas in India. Journal of Hydrology, 562,780-788, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.05.052.
Castellazzi, P. Longuevergne, L., Martel, R., Rivera, A. & Chaussard E. (2018). Quantitative mapping of groundwater depletion at the water management scale using a combined GRACE/InSAR approach. Remote Sensing of Environment, 205,408-418.
Chen, Y. Li, W. & Xu, C. (2014). Desert riparian vegetation and groundwater in the lower reaches of the Tarim River basin. Environment Earth Science, 8, 1–12.
Donyaii, A.R. (2021). Evaluation of climate change impacts on the optimal operation of multipurpose reservoir systems using cuckoo search algorithm. Environ Earth Sci. 80, 663. https://doi.org/10.1007/s12665-021-09951-6.
Donyaii, A. & Sarraf, A. (2021a). Evaluation of Hydro-Climatic Conditions of Gorganroud Catchment under the Effect of Climate Change using MIROC-ESM model. Hydrogeomorphology, 7(25), 204-183. doi: 10.22034/hyd.2021.44082.1572.
Donyaii, A. & Sarraf, A. (2021b). Calibration of WetSpa Distributed Hydrological Model using NSGA-II and Black Widow Multi-Objective Optimization Algorithms. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 15(3), 721-736.
Donyaii, A. & Sarraf, A. (2021c). Calibration of WetSpa Distributed Hydrological Model using NSGA-II and Black Widow Multi-Objective Optimization Algorithms. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 15(3), 721-736.
Donyaii, A. & Sarraf, A. (2021d). Management of Reservoir Operation System under Climate Change Conditions Using Dolphin Echolocation Optimization Algorithm. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, In press.
Donyaii, A., Sarraf, A. & Ahmadi, H. (2020a). Evaluation of Whale, Fruit Fly and Cuckoo Search Algorithms in Optimizing Multi-Objective Operation of Golestan Dam Reservoir Based on Multi-Criteria Decision-Making Method. Water Resources Engineering, 13(47), 85-100.
Donyaii, A., Sarraf, A. & Ahmadi, H. (2020b). Presenting a new hybrid evolutionary algorithm in optimizing reservoir operation based on new combinative distance-based assessment (CODAS). Journal of Water and Soil Conservation, 27(5), 1-23. doi: 10.22069/jwsc.2020.17982.3359.
Donyaii, A., Sarraf, A. & Ahmadi, H. (2021).Operation of the Golestan Dam Reservoir in Climate Change Conditions Using an Improved Multi-Objective Whale Optimization Algorithm. jwmr. 12 (23), 238-250 URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1085-en.html.
Eftekhari, M., Madadi, K. & Akbari, M. (2019). Monitoring the Fluctuations of the Birjand Plain Aquifer Using the GRACE Satellite Images and the GIS Spatial Analyses. Watershed Management Research Journal, 32(4), 51-65. doi: 10.22092/wmej.2019.126204.1218.
Faraji, Z., Kaviani, A. & Shrafzadeh, A. (2017). Assessment of GRACE satellite data for estimating the groundwater level changes in Qazvin province, Iranian Journal of Ecohydrology. 4(2), 463-476.
Feng, W. & Zhong, M. (2013). Evaluation of groundwater depletion in North China using the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) data and ground-based measurements. Water Resources Research. 49, 110–2118.
Henry, C. M., Allen, D. M. & Huang, J. (2011). Groundwater storage variability and annual recharge using well-hydrograph and GRACE satellite data, Hydrogeology Journal. 19(4), 741–755.
Huang, J.L. & Pavlic, G. (2016). Mapping groundwater storage variations with GRACE: A case study in Alberta, Canada. Hydrogeology Journal. 24, 1663–1680.
Iqbal, N. & Hossain, F. (2016). Satellite Gravimetric Estimation of Groundwater Storage Variations Over Indus Basin in Pakistan. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 9(8), 3524–3534.
Khaki, M., Awange, J., Forootan, E. & Kuhn, M. (2018). Understanding the association between climate variability and the Nile's water level fluctuations and water storage changes during 1992–2016. Science of the Total Environment, 645(15), 1509-1521.
Moghim, S. (2020). Assessment of Water Storage Changes Using GRACE and GLDAS. Water Resources Management 34, 685–697.
Nabavi, S.N., Alizadeh, A., FaridhosseinI, A.R. & Faridhosseini, A.R. (2020). Evaluation of Groundwater Resources using GRACE Satellite Gravimetric Data (Case Study: Khorasan Razavi(, J Iranian Journal of Irrigation and Drainage. 14(3), 855-866.
Nanteza, J. & Linage, C.R. (2016). Monitoring groundwater storage changes in complex basement aquifers: An evaluation of the GRACE satellites over East Africa. Water Resources Research. 52, 9542–9564.
Sarraf, A., Donyaii, A., Mardanifar, M. (2020). Evaluation of Crisis Resolution Strategies for Groundwater Revival Plan Using Fuzzy Best - Worst Multi Criteria Decision Model. Journal of Hydraulic Structures, 6(3), 21-44. doi: 10.22055/jhs.2020.35415.1149.
Sarraf, A., Ghasemi, H., Donyaii, A. (2021). Calibration of IHACRES Hydrological Model Using Social Spider and Search and Rescue Multi-Objective Optimization Algorithms. Hydrogeomorphology, In Press. doi: 10.22034/hyd.2021.45015.1581.
Sun, Z., Zhu, X., Pan, Y., Zhang, J. & Liu, J. (2018). Drought evaluation using the GRACE terrestrial water storage deficit over the Yangtze River Basin, China. Science of the Total Environment, 634(1), 727-738, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.292.
Tregoning, P., Mc Clusky S., vanDijk A., Crosbie, RS. & Peña-Arancibia, JL. (2012). Assessment of GRACE Satellites for Groundwater Estimation in Australia, Waterlines report; National Water Commission: Canberra, Australia, 36(15), 82- 89,
      https://doi.org/10.1029/2009GL038718.
Wang, X.W. & Linage, C.L. (2011). Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) detection of water storage changes in the Three Gorges Reservoir of China and comparison with in situ measurements. Water Resources Research. 47, 1–13.
Xiang, L.W., Wang, H.S. (2016). Groundwater storage changes in the Tibetan Plateau and adjacent areas revealed from GRACE satellite gravity data. Earth and Planetary Science Letters – Journal. 449, 228–239.
Xiao, R.Y. & He, X.F. (2015). Monitoring Groundwater Variations from Satellite Gravimetric and Hydrological Models: A Comparison with in-situ Measurements in the Mid-Atlantic Region of the United States. Remote Sens. 7, 686–703.
Zhou, J. Sun, H., Xu, J. & Zhang, W. (2016). Estimation of local water storage changes by space- &ground-based gravimetric. Journal of Applied Geophysics, 131, 23-28.
هیدروژئومورفولوژی
دوره 8، شماره 29 - شماره پیاپی 29
اسفند 1400
صفحه 43-23
فایل ها
سابقه مقاله
  • تاریخ دریافت: 20 تیر 1400
  • تاریخ بازنگری: 05 مهر 1400
  • تاریخ پذیرش: 05 آبان 1400
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار