Comparasion groundwater extraction of the Hezar-Masjid aquifer between Iran and Turkmenistan and its hazards

Document Type : Applied Article


1 Assistant Professor, Faculty of Geographical Sciences, Khwarazmi University

2 Associate Professor, Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University

3 Assistant Professor, Department of Geology, University of Isfahan

4 PhD Student of Geomorphology, Khwarazmi University


This practical research in karst water areas is evaluating the climate change impact on water resources. In recent years, global warming and rainfall deficiencies have caused an increase in the exploitation of groundwater resources in many parts of the world, including Iran. On the other hand, water resource scarcity and atmospheric precipitation under the influence of climate change are significant in groundwater recharge. Due to the relatively high potential of karst waters and the severe water shortage problem in the country's north-eastern regions, the management of the Kope Dagh basin is essential. Changing the hydrodynamic characteristics is the prominent hydrogeological feature of this type of aquifer. In studying groundwater in limestone formations, springs are imperative and directly reflect the internal characteristics of the aquifer. The karst water resources are renewable and will be very effective in reducing the withdrawal from the alluvial aquifers in the region, and by knowing more about these resources, the issue of groundwater leakage from Iran to Turkmenistan can be prevented to some extent. In the last fifty years, the excessive withdrawal of water by Turkmenistan from the karst water basin of Hezar-Masjed and the lack of a suitable legal regime has created challenges.
Research Methods
The Monte Carlo method is a computational algorithm that uses random sampling to calculate results. Monte Carlo methods are commonly used to simulate physical, mathematical and economic systems. Monte Carlo simulation methods are instrumental in studying systems where there are many variables with two-by-two related degrees of freedom, including fluids. After all, Monte Carlo methods are also helpful for simulating highly uncertain phenomena in their inputs. For this purpose, first, the region's climate and weather observation data were reviewed and evaluated to know the changes made in terms of precipitation, temperature and evaporation in the last fifty years and obtain the amount of water entering the region. The data belonging to Bojnord, Esfrain, Jajerm, Maneh, Samalghan and Neishabur were analyzed to assess the synoptic and rain gauge stations. In order to check the amount of water consumption in Iran and Turkmenistan, water withdrawal data in the form of wells, aqueducts and springs were received from the Ministry of Energy. Using GIS and climate software and according to the available statistics, the necessary data was coded with the Crystal Ball add-on in Excel 2016  and simulated with the Monte Carlo method.nvestigated the amount of water withdrawal from the Hezar-Masjed karst table between Iran and Turkmenistan.
The effect of climate change on karst aquifers of Hezar-Masjid in the Kope Dagh zone
Designing sustainable water management strategies in karst areas
Evaluation of the sensitivity of karst water sources to climate changes and karst landforms
Formulation of optimal model and selection of optimal solutions in connection with karst water management


  • بهنیافر، ابوالفضل؛ و قنبرزاده، هادی (1395). ژئومورفولوژی کارست، مشهد: نگاران سبز.
  • بهنیافر، ابوالفضل؛ سپهر، عادل؛ و منصوری، محمدرضا (1391). «ژئومورفوتوریستم کوهستان کلات: بررسی همبستگی میان چشمه‌ها و سازندهای زمین شناسی»، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، شمارۀ 4، ص 90-79.
  • جعفرزاده، احمد؛ خاشعی سیوکی، عباس؛ و شهیدی، علی (1398). «بررسی اثرات تغییر اقلیم بر سطح آب زیرزمینی با استفاده از مدل مفهومی بیلان (مطالعۀ موردی: دشت بیرجند)»، مهندسی منابع آب، سال 11، ص 16-1.
  • داده‌های مصرف آب منطقه‌ای خراسان شمالی، وزارت نیرو، 1399.
  • داده‌های سازمان زمین‌شناسی کشور (1395) نقشه زمین شناسی کلات..
  • داده‌های سازمان هواشناسی کشور (1400-1340) داده­های اقلیمی خراسان و خراسان شمالی.
  • رضائی عارفی، محسن؛ زنگنه اسدی، محمدعلی؛ بهنیافر، ابوالفضل؛ و جوانبخت، محمد (1398). «محاسبۀ میزان نرخ فرسایش کارستی با استفاده از تکنیک‌های تجربی و آزمایشگاهی در حوضۀ آبریز کلات در شمال شرق ایران»، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، شمارۀ 3، ص 79-64.
  • صفاری، امیر؛ کیانی، طیبه؛ و زنگنه‌تبار، ساسان (1398). «بررسی عوامل مؤثر در توسعه‌یافتگی و پهنه‌بندی کارست کوهستان خورین با استفاده از منطق فازی»، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 19، شمارۀ 55، ص 36-23.
  • طاهری، کمال (1384). گزارش عملکرد سالیانۀ دفتر مطالعه و تحقیقات کارست غرب کشور، شرکت آب منطقۀ کرمانشاه، معاونت مطالعۀ پایۀ منابع آب، ص 45-30.
  • کاویانی‌راد، مراد؛ متقی، افشین؛ زرقانی، سیدهادی؛ و صدرانیا، حسن (1398). «شناسایی و تحلیل متغیرها و شاخص‌های مؤثر در اهمیت راهبردی هریرود برای ایران با رویکرد تحلیل تأثیرات متقابل». تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 19، شمارۀ 55، ص 22-1.
  • کیانی، طیبه؛ و فتح‌الله‌زاده، محمد (1397). «پهنه‌بندی و شناسایی آبخوان‌های کارستی در منطقۀ اشتران‌کوه»، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، شمارۀ 19، شمارۀ 52، ص 55-22.
  • کیانی، طیبه؛ احمد‌آبادی، علی؛ و غفورپور عنبران، پرستو (1395). «تحلیل اثرات عملیات آبخیزداری بر خصوصیات هیدروژئومورفولوژی حوضۀ آبریز عنبران‌چای با استفاده از مدل نیمه‌توزیعی SWAT»، برنامه‌ریزی و آمایش فضا، دورۀ 21، شمارۀ 2. ص 55-35.
  • کیانی، واحد، اسماعیلی، عباس، علیجانی، فرشاد؛ و کیانی، سارا (1400). هیدروژئوشیمی و ایزوتوپی چشمه­های ملوسان و باروداب (شهرستان نهاوند) خروجی ازآهک­های کربونیفر- پرمین (معرف قدیمی­ترین مخازن کارسنی ناحیۀ سنندج- سیرجان در ایران)، تحقیقات منابع آب در ایران، سال 17، شمارۀ 2، ص 99-82.
  • گزارش زمین‌شناسی مهندسی مکان‌یابی مناطق مستعد کارستی، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، (1397).
  • گزارش هیدروژئولوژی مناطق مستعد کارستی، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور (1397).
  • گزارش ایزوتوپی مناطق مستعد کارستی، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور (1397).
  • De Waele, J.; Plan, L.; & Audra, P. (2009). “Recent developments in surface and subsurface karst geomorphology: an introduction”, Geomorphology, 106.
  • Documentation - Version (2009). “Multi-variable sensitivity and identifiability analysis for a complex environmental model in view of integrated water quantity and water quality modeling”, Water Sci. Technol., 65(3), pp: 539–
  • O. B.; & Elgheriani. M. Y. (2013). “Dissolution Cavities of Karren type in the Algal Limestone Member of Al Bayda Formation, Sector (3), Wadi Az Zad, Al Jabal Al Akhdar, NE Libya”. Jordan Journal of Earth and Environmental Sciences, p: 45- 52.
  • Fatemeh, B.; Gholam Hossein, K.; Rahim, B.; Jasper, G.; Hans, E.; & Hadi, J. (2021). “Geochemical and multi-isotopes (δ18O, δ2H, δ13C, 3H and δ37Cl) evidences to karst development and flow directions in transboundary aquifer”, Northeast of Iran, 56, 72074, Tubingen, Germany.
  • Ford, D.; & Williams, P.D. (2013). Karst hydrogeology and geomorphology 348: 452-463.
  • John Wiley & Sons, (2007). Douglas Hubbard “How to Measure Anything: Finding the Value of Intangibles in Business”, p 46.
  • Hartmann, A.; & Baker, A. (2017). “Modelling karst vadose zone hydrology and its relevance for paleoclimate reconstruction”, Earth-Sciences Rev., 172, 178–192,doi:10.1016/j.earscirev.2017.08.001, 2017.
  • Milanovic´, P.T. (2002). “The environmental impacts of human activities and engineering constructions in karst regions”, Episodes, 25(1).
  • Perrin, J. (2003). A conceptual model of flow and transport in a karst aquifer based on spatial and temporal variations of natural tracers, PhD thesis presented to the Faculty of Sciences of the University of Neuchâtel to satisfy the requirements of the Degree of Doctor of Philosophy in
  • Waele, J. D.; Plan, L.; & Audra, P. (2009) Recent Developments in Surface and Subsurface Karst Geomorphology: An Introduction, Geomorphology, 106 (1-2), pp. 1-8.
  • Williams, P. W. (2008). “The role of the epikarst in karst and cave hydrogeology: a review”, J. Speleol.,37, pp: 1–10, doi:10.5038/1827-806X.37.1.1,.