بخشی از مقاله
چکیده
آگاهی از میزان تأثیرات متقابل جریان رودخانه و سطح ایستابی، با توجه به شرایط حاکم بر منطقه میتواند در اعمال مدیریت بهتر بهرهبرداری از منابع آبی آن کمک شایانی نماید. عمدهترین منبع تأمین آب دشت سیستان، رودخانه سیستان با آورد سالیانه حدود 2600 میلیون مترمکعب در سال میباشد. دشت سیستان منطقهای خشک و کم آب، با شیب کم و سطح ایستابی بالا میباشد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار MODFLOW، تأثیر سطح جریان رودخانه سیستان بر سطح ایستابی منطقه شیبآب دشت سیستان مورد بررسی قرار گرفت. پس از کالیبراسیون و صحتسنجی، متوسط ضریب هدایت هیدرولیکی محدوده مورد مطالعه 2 m/day و مقدار آبدهی ویژه بین 0/08 تا 0/2 محاسبه گردیدند. در این تحقیق با تعریف سه سناریوی مختلف، تأثیر ترازهای مختلف آب در رودخانه سیستان بر سطح ایستابی منطقه شیبآب شبیهسازی گردید. نتیجه شبیهسازی در تراز حداکثر رودخانه، بر اساس نقشههای ترسیم شده با نرم افزار Arc Gis، 34/33 درصد از اراضی منطقه در عمقی کمتر یک متر از سطح زمین قرار گرفتند. در شرایط جریان میانگین 23/08 درصد اراضی زیر یک متر قرار گرفتند و در شرایط خشک بودن رودخانه سیستان تنها 7/05 درصد از اراضی زیر یک متر قرار گرفت. بنابراین در شرایط سیلابی رودخانه به علت اینکه درصد بالایی از اراضی منطقه ماندابی میشوند، باید برای ذخیره آب مازاد چاره ای اندیشید.
واژههای کلیدی : رودخانه سیستان، سطح ایستابی، شیب آب ، . MODFLOW
مقدمه
شبیهسازی تغییرات سطح ایستابی توسط مدلهای ریاضی، به عنوان یک روش غیرمستقیم میتواند مورد استفاده قرار گیرد. در میان مدلهای مختلف ریاضی، MODFLOW یکی از مدلیهایی است که بیشترین کاربرد را در زمینه کمیت آبهای زیرزمینی و زیر سطحی در کشورهای مختلف اعم از مراکز اجرایی، تحقیقاتی، دانشگاهی و مهندسین مشاور داشته است، MODFLOW اولین بار توسط مک دونالد و هارباو - - 1988 از انجمن زمین شناسی ایالت متحده آمریکا - USGS - منتشر شده است - مک دونالد و همکاران - 1998 و از آن زمان تاکنون نسخههای فراوانی از آن تهیه شده است که روز به روز بر قابلیت آن افزوده میشود. مدل MODFLOW می تواند انواع جریانهای ماندگار و انتقالی را در آبخوانهای آزاد و تحت فشار با در نظر گرفتن فرآیندها و خصوصیاتی نظیر رودخانهها، زهکشها، چشمهها، مخازن ذخیره، چاه ها، تبخیر و تعرق و تغذیه شبیهسازی نماید. - انرسون و همکاران . - 1992
از جمله مدلسازیهایی که با استفاده از MODFLOW انجام گرفته میتوان به Lautz, et al در سال 2006 برای مدلسازی ترکیب آب سطحی و زیرزمینی در منطقه هایپر هیک - Hyporheic - در امریکا از مدل های MODFLOW و MT3D استفاده کردند. نتایج حاصله نشان داد که مقادیر بدستآمده از شبیهسازی با مقادیر اندازهگیری شده در مزرعه مطابقت خوبی دارند - لاتز و همکاران . - 2006 سراج رضایی و همکاران در سال 1387 تبادل آبی رودخانه قلعه چای و لایه آبدار زیرزمینی دشت عجبشیر با استفاده روش تحلیلی ادلمان 1947 را بررسی کردند. نتایج این تحلیل نشان داد که تأثیر نوسانات سطح آب رودخانه روی سطح نوسانات سطح ایستابی و نیز میزان جریان مبادله شده با دور شدن از رودخانه کاهش مییابد - سراج رضایی و همکاران . - 1387 لشکری پور و همکاران 1383 اثر برداشت آب از آبخوان ایرانشهر بر روی دبی پایه رودخانه بمپور که زهکش این آبخوان محسوب می شود را با استفاده MODFLOW مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصل از آن نشان داد که میزان خروجی سالانه نسبت به ورودی آن بیشتر می باشد. و صحت نتایج حاصله از مدل را تأیید میکند - لشکری پور و همکاران . - 1383 عاطفه سلاجقه در سال - 1388 - تأثیر بهرهبرداری از مخازن چاه نیمه بر سطح آب زیرزمینی منطقه شیبآب را با استفاده از MODFLOW مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصل از شبیهسازی نشان داد که افزایش ذخیره آب چاه نیمه ها باعث بالا آمدن سطح آب زیرزمینی دشت سیستان خواهد شد - سلاجقه . - 1388
منطقه مورد مطالعه
دشت سیستان درشرق ایران و در شمال استان سیستان و بلوچستان، بین عرضهای جغرافیایی 30 درجه تا 31درجه و 30 دقیقه شمالی و طولهای جغرافیایی 60 درجه و 45 دقیقه تا 61 درجه و 50 دقیقه شرقی واقع شده است. این دشت در دلتای رودخانه سیستان، منشعب از رودخانه هیرمند، قرار گرفته است و با مساحتی حدود 30 هزار کیلومترمربع تقریبا یک ششم سطح استان را شامل میشود.
مطالعات نشان میدهد که سراسر دشت سیستان را یک سفره آب زیرزمینی آزاد پوشانده است . عمق این سفره از شرق به غرب متغیر می باشد. بر اساس آماربرداریهای سال 1348-49 ارتفاع سطح ایستابی در شرق زابل 482 متر و در غرب و نزدیک هامونها 473 متر از سطح دریا می باشد. با نزدیک شدن به هامونها، فاصله سطح آب زیرزمینی نسبت به سطح زمین کاهش پیدا می کند. وزش بادهای 120 روزه در ماههای فصل تابستان و بالا بودن درجه حرارت در منطقه و همچنین سرعت نسبتا زیاد باد در سایر ماه های سال، میزان تبخیر از هامونها، مخازن چاهنیمه و سطح اراضی کشاورزی را سرعت می بخشد. در ایستگاههای این منطقه، متوسط سالانه تبخیر بین 4500 تا 4900 میلیمتر گزارش شده است - شرکت سامانه فرایندهای محیطی . - 1386
منبع عمده تامین آب دشت سیستان، رودخانه سیستان می باشد. آبگذری رودخانه سیستان به طور متوسط سالیانه حدود 2600 میلیون مترمکعب می باشد. این رودخانه دارای نوسانات فصلی قابل ملاحظه - حدود 70 درصد جریانات، مربوط به فصل بهار است - . شیب عمومی این رودخانه بسیار کم و در حدود 0/00002 تا 0/00006 می باشد. رودخانه سیستان از تراز 489 متری در دو شاخه هیرمند به تراز 474/75 متری در هامون هیرمند میرسد. رودخانه سیستان بخش عمده آب مورد نیاز دشت سیستان را تامین میکند - شرکت سامانه فرایندهای محیطی . - 1385
شکل - : - 1 موقعیت رودخانه سیستان، چاه نیمه ها، دریاچه هامون و منطقه شیبآب
روش مدلسازی
برای شبیهسازی تاثیر رودخانه بر سطح ایستابی و تعیین مقادیر بهینه پارامترهای هیدرولیکی منطقه شیبآب از مدل MODFLOW و از نسخه PMWIN5.3 ، استفاده گردید. در گام نخست نقشه DEM منطقه با استفاده از توپوگرافی و نرم افزار Arc Gis تهیه گردید. برای انجام مدلسازی از داده های سطح آب ماهانه در 20 چاهک مشاهداتی که در فاصله سالهای 1369 تا 1371 در منطقه حفر شده بودند، استفاده گردید. پس از بررسیهای لازم، منطقه به یک شبکه مربعی با 160سطر و 110 ستون به ابعاد 250×250 متر تقسیمبندی شد. شکل - - 2 شبکهبندی منطقه و موقعیت چاهک های مشاهداتی در دشت و نیز مرزهای مدل را نشان می دهد.
شکل - : - 2 موقعیت چاههای مشاهدهای درشبکهبندی آبخوان
با توجه به اینکه سفره آب زیرزمینی منطقه شیب آب کمعمق و نزدیک به سطح زمین است، تبخیر از آن عامل مهمی بر بیلان منطقه می باشد. لذا برای محاسبه تبخیر از آب زیرسطحی از رابطه تجربی ارائه شده توسط میرباقری دهاقانی که برای شرایط آب و هوایی و بافت خاک مشابه منطقه شیبآب بدست آمده، استفاده گردید - میرباقری دهاقانی . - 1377
واسنجی مدل
مدل و سیستم طبیعی بر پایه معیار واسنجی با یکدیگر مقایسه می شوند که عبارت است از تصحیح مقادیر ورودی به مدل تا مرحلهای که ارقام محاسبه شده با ارقام حاصل از مشاهده مطابقت پیدا کنند - ترابی تهرانی . - 1379 پس از واسنجی مدل در حالت غیرماندگار، مدل را در این حالت اجرا کرده و آبدهی ویژه راتوسط کد pest تخمین زده شد. در نهایت مدل برای دوره آماری و با گام های زمانی یک ماهه اجرا گردید و میزان تغذیه آبخوان تخمین زده شد. - شکل - 3
