بخشی از مقاله
چکیده
مدیریت منابع آب نقش مهمی در رشد و توسعه جوامع دارد. رشد سریع جمعیت در 20 سال اخیر، توسعه مناطق شهری و کشاورزی و محدودیت منابع آبهای سطحی و در نتیجه برداشت بیش از اندازه از سفره های آب زیرزمینی، باعث ببار آمدن خسارت جبران ناپذیری به منابع طبیعی کشور، به ویژه در سالهای آینده خواهد شد. بدلیل اهمیت سفره آبدار حوزه نرماب از لحاظ کمی و کیفی و برداشت روز افزون از چاههای منطقه، مدیریت منابع آب در این حوزه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. یکی از ابزارهای مدیریتی منابع آب تهیه بیلان می باشد. با استفاده از بیلان می توان مدیریت مناسبی را برای استخراج و تأمین آب اعمال نمود. در سالهای اخیر مدلهای ریاضی و کامپیوتری متعددی بمنظور شبیهسازی رفتار هیدرولیکی منابع آبهای زیرزمینی مورد توجه قرار گرفته است. شبیهسازی ریاضی پدیدههای هیدرولیکی مجموعهای از روابط جبری دیفرانسیلی و انتگرالی است که هیدرودینامیک جریان آب زیرزمینی و روابط آن با هیدرودینامیک سطح آبخوان را نشان میدهد. در این بررسی شبیهسازی آبخوان نرماب واقع در استان گلستان با استفاده از مدل ریاضی Visual Modflow انجام گردید. تغییرات سطح آب با استفاده از آمار سطح ایستابی 15 حلقه چاه پیزومتری موجود در محدوده مورد مطالعه، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل تراز سطح آب را با دقت قابل قبولی شبیهسازی و قادر به مدل کردن جریان آب زیرزمینی در آبخوان مذکور با ماهیت پیچیدهاش بوده و مجموعهای از برنامهریزی و طراحی را توسط بررسی نتایج حاصل از شبیهسازی آبخوان مورد تجزیه تحلیل قرار داد. در این مطالعه با توجه به نتایج حاصل از بیلان و مطالعه روند نوسانات پیزومترهای موجود در حوزه، پیشنهادات مدیریتی جهت نحوه برداشت از آب زیرزمینی ارائه شده است.
واژگان کلیدی: آب زیرزمینی، بیلان، شبیهسازی، حوزه نرماب
-1 مقدمه
بموازات رشد سریع جمعیت و افزایش نیاز های بشری، تامین آب برای مصارف شرب، کشاورزی و صنعتی از اهمیت ویژه ای برخوردار گردیده است .در این میان منابع آبهای زیرزمینی بمنزله منابعی مطمئن جهت تامین مصارف فوق تلقی میگردند. تهیه بیلان آب زیرزمینی یکی از راهکارهای مدیریتی برای ارائه الگوهای مصرفی آب میباشد. از جمله مدل هایی که دارای قابلیت های بسیار خوبی در مطالعه آبهای زیرزمینی می باشد. مدل سه بعدی تفاضل محدود با نام ModFlow می باشد که در سال 1998 ارائه شده و در سطح گسترده ای مورد استفاده پژوهشگران در سراسر دنیا قرار گرفته است. شهابی-فرد((2004 با استفاده از مدل Modflow تأثیرات برداشت آب از آبخوان دشت ایرانشهر را بر دبی پایه رودخانه بمپور بررسی نمود. صادقیراد (2005) با استفاده از مدل Modflow توانست استفاده از سیستم قنات را جهت پایین انداختن سطح آبزیرزمینی در دشت شیراز بررسی نماید. سالاری (2007) اثرات احداث سد دودر بر روی آبخوان دشت لادیز و مدیریت آبخوان مذکور را توسط مدل ریاضی Visual Modflow premium 4.2 بررسی و اقدام به شناسایی بهترین مکان و مناسبترین زمان برای تزریق آب جمعآوری شده پشت سد کرد. وی ساخت یک حوضچه تغذیه مصنوعی برای تزریق آب به آبخوان و ماههای اسفند، فروردین، اردیبهشت و خرداد را گزینههای برتر تشخیص داد. در این تحقیق جهت مدیریت منابع آب زیرزمینی از روش بیلان و بررسی نوسانات سطح آب زیرزمینی توسط مدل ریاضی ModFlow استفاده شده است.
-2 مواد و روشها
-1-2 حدود جغرافیایی منطقه و ویژگی های آن
محدوده مورد مطالعه در شمال ایران، در استان گلستان و در بخش میانی حوضه آبریز رودخانه گرگان در ساحل چپ این رودخانه قرار گرفته است. . مساحت اراضی محدوده طرح حدود 300 کیلومتر مربع و در 120 کیلومتری شمالشرقی شهر گرگان بین عرضهای شمالی 37-5 تا 37-18 و طولهای شرقی 55-7 تا 55-20 واقع شده است. مواد پوششی در محدوده مورد مطالعه شامل پادگانههای آبرفتی، واریزههای دامنهای، خاکهای برجای حاصل از فرسایش، لس و آبرفتهای بستر رودخانه میباشد. مصالح تشکیلدهنده نهشتههای آبرفتی بستر رودخانه دارای ضخامتی حداکثر 64/5 متر متشکل از لایههای ریزدانه و درشت دانه که عمدتا شامل رس، سیلت، ماسه، شن، قلوهسنگ و ندرتا تختهسنگ میباشد. شکل شماره 1 محدوده مورد مطالعه را نمایش می دهد.
شکل شماره -1 موقعیت منطقه مورد مطالعه در استان گلستان
-2-2 شبیهسازی مدل
آمار نوسانات سطح آب در چاههای مشاهده ای 1370تا 1387 مورد بررسی قرار گرفت که با توجه به اینکه در سال -83 1382 آماربرداری تفصیلی از منابع آب انجام شده و کاملترین اطلاعات را نسبت به سالهای دیگر دارد، لذا سال آبی مذکور به عنوان سال مبنا جهت مدلسازی انتخاب شد. در مرحله ماندگار مدت زمان مدل یک ماه و طول 30 روز در نظر گرفته شد. در محدوده مورد مطالعه آبهای زیرزمینی در دسترس می باشد و از طرف دیگر وجود رودخانه های خرمالو و چهل چای و نقش مهم آن در تغذیه و تخلیه سفره و از همه مهمتر جریانهای ورودی و خروجی متعدد که از آبخوان صورت می
گیرد، ابعاد شبکه 1000 متر در 1000 متر در نظر گرفته شده است. در ادامه دادههایی از قبیل رقوم ارتفاعی (توپوگرافی)، آمار سطح آب در پیزومترها، نقشه های هم قابلیت انتقال، نقشه عمق سنگ کف آبخوان، میزان تخلیه از چاههای دشت، دبی رودخانه ها و ... تهیه، مورد بررسی و صحت سنجی قرار گرفت و به مدل جریان اعمال گردید.
