تحلیل اثر سناریوهای تغییر اقلیم بر رفتار هیدروژئوتکنیکی دشتهای کشاورزی با استفاده از مدل تلفیقی SWAT-MODFLOW و یادگیری عمیق ارزیابی تغییرات آبخوان و پتانسیل نشست زمین

افت مداوم سطح آبهای زیرزمینی در بسیاری از دشتهای کشاورزی علاوه بر کاهش منابع آب قابل بهره برداری، موجب تغییر در رفتار هیدروژئوتکنیکی رسوبات آبرفتی و افزایش خطر نشست زمین شده است. همزمان تغییر اقلیم با ایجاد تغییر در الگوی بارش، افزایش دما و کاهش تغذیه طبیعی آبخوانها این فرآیند را تشدید می کند. از این رو، ارزیابی هم زمان فرآیندهای هیدرولوژیکی، هیدروژئولوژیکی و ژئوتکنیکی برای مدیریت پایدار دشتهای کشاورزی ضروری است. هدف این پژوهش، تحلیل اثر سناریوهای تغییر اقلیم بر رفتار هیدروژئوتکنیکی یک دشت کشاورزی با استفاده از مدل تلفیقی SWAT-MODFLOW و شبکه عصبی عمیق LSTM است. ابتدا مدل SWAT برای شبیه سازی فرآیندهای بارش-رواناب و برآورد تغذیه آبخوان آموزش داده شد و سپس خروجی آن به مدل MODFLOW منتقل گردید. در ادامه تغییرات زمانی سطح آب زیرزمینی با استفاده از مدل LSTM پیش بینی شد، همچنین با استفاده از روابط تحکیم یک بعدی، اثر افت سطح آب زیرزمینی بر تغییر تنش موثر و پتانسیل نشست زمین ارزیابی شد. نتایج نشان داد تحت سناریوی ۴.۵-SSP۲ میزان تغذیه آبخوان نسبت به دوره پایه حدود ۱۷ درصد و تحت سناریوی ۸.۵-SSP۵ حدود ۳۱ درصد کاهش می یابد. همچنین مدل LSTM با R۲=۰.۹۶ و RMSE=۰.۲۴ m عملکرد مطلوبی در پیش بینی تراز آب زیرزمینی داشت. تحلیل هیدروژئوتکنیکی نشان داد که افت مستمر سطح آب زیرزمینی موجب افزایش تنش موثر، تراکم تدریجی لایه های ریزدانه و افزایش پتانسیل نشست زمین در بخش مرکزی دشت می شود. نتایج پژوهش نشان می دهد که تلفیق مدل های هیدرولوژیکی، هیدروژئولوژیکی و یادگیری عمیق می تواند ابزار مناسبی برای مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی و کاهش مخاطرات ژئوتکنیکی ناشی از تغییر اقلیم باشد.

کلیدواژه ها:

تغییر اقلیم ، رفتار هیدروژئوتکنیکی ، نشست زمین ، LSTM ، MODFLOW ، SWAT ، آبخوان ، منابع آب زیرزمینی