بخشی از مقاله
چکیده:
در سال های اخیر، استفاده از آب زیرزمینی به طور پیوسته برای تامین نیازهای کشاورزی، شرب و صنعت افزایش یافته است. تغییر پارامترهای اقلیمی نیز فشار مضاعفی را برای کاهش بیشتر سطح آب زیرزمینی وارد می نماید. منابع آب زیرزمینی پس از یخچال های قطبی، دومین منبع آب شیرین موجود در جهان به شمار میروند. بررسی تغییرات سطح آب زیرزمینی در برنامه ریزی و مدیریت پایدار منابع آب هر منطقه از اهمیت فراوانی برخوردار است. از این رو در این تحقیق به بررسی تاثیر بارندگی و خشکسالی بر تراز آب زیرزمینی دشت چادگان در دوره آماری - 1393-1381 - در استان اصفهان پرداختیم.
نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که همبستگی بین خشکسالی و تراز استاندارد شده آب زیرزمینی در ایستگاه های شافلق، اراضی معروف آباد، جنوب چاه دادگستر و غرب رزوه به ترتیب 0/205 ، 0/156، 0/002 و 0/009 می باشد. نقطه عطف تمامی ایستگاه ها سال آبی 1386- 1385 بوده و بهترین وضعیت منطقه از لحاظ تراز آب زیرزمینی در تمامی ایستگاه ها سال 1385 بوده که درست یک سال قبل از آن بیشترین بارش در منطقه در دوره مورد مطالعه رخ داده است.
مقدمه:
بررسی تغییرات منابع آب زیرزمینی در برنامه ریزی و مدیرت پایدار منابع آب هر منطقه از اهمیت فراوانی برخوردار است. عوامل بسیاری بر وضعیت منابع آب یک منطقه اثر میگذارند که مهمترین آنها وضعیت اقلیمی بوده که خود تامین کننده ورودی اصلی چرخه آب یعنی بارش است. بررسی نوسانات سطح آب زیرزمینی ابزاری مفید در تعیین اندازه تغییرات کوتاه مدت و بلند مدت سفره در اقلیم های متفاوت به واسطه برداشت و تغذیه می باشد.[1]آب زیرزمینی منبعی برای تامین آب می باشد که بخشی از چرخه آب بوده و به صورت محدود در زمان طولانی جایگزین می گردد.
رشد جمعیت و تنوع کاربریها موجب افزایش استفاده و اهمیت این منبع استراتژیک شده است. استفاده پایدار از این منبع یکی از مهمترین عواملی است که امروزه مورد توجه قرار گرفته است. خشکسالی نیز به عنوان یکی از پدیده های محیطی شناخته شده و در واقع بخش جدایی ناپذیری از تغییرات اقلیمی است که میتواند در هر منطقه جغرافیایی حادث شود و تأثیرات عمدهای بر آن منطقه بگذارد.یکی از رویکرد های مهم در مطالعات آب زیرزمینی بررسی روند تغییرات عمق دسترسی به آب زیرزمینی در مقیاس های مختلف زمانی است. وجود روند در پارامترهای هیدرولوژیک به دلیل طبیعت پیچیده فرایندهای هیدرولوژیک و تغییرات اقلیمی میباشد[2] تا کنون مطالعات متعددی مربوط به روند تغییرات تراز آب زیرزمینی در نقاط مختلف جهان و ایران انجام شده است.
با بررسی تاثیر خشکسالی بر روی کیفیت آب رودخانه میوز وخامت کلی کیفیت آب رودخانه را در هنگام خشکسالی و با توجه به درجه حرارت آب , انباشتگی خوراک آب و برخی از فلزات سنگین و شبه فلز نتیجه گرفتند . با بررسی خشکسالی و اثرات انسانی بر کیفیت آب بیان کردند که علت کاهش جریان آب شیرین در مصب رودخانه تغییرات آب و هوایی و خشکسالی بوده و اساس آلودگی رودخانه عوارض انسانی می باشد.
به بررسی ارزیابی تاثیر خشکسالی برنوسانات سطح آب زیرزمینی با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده در دشت ساوه پرداختند. نتایج نشان داد که شاخص بارش استاندارد شده با مقیاس زمانی 24 و 48 ماهه با تراز سطح آب زیرزمینی باتاخیر زمانی 5 ماه بیشترین همبستگی را و به ترتیب با ضرایب همبستگی 0/806 و 0/762 دارد.
- 1393 - [5] به بررسی اثر تغییرات کاربری اراضی روی افت تراز آب زیرزمینی در دشت دهلران پرداخت. نتایج ایشان حاکی از همبستگی مثبتی بین افزایش اراضی دیمی، اراضی آبی، جنگل دست کاشت با افت سطح ایستابی وجود دارد. این میتواند به علت برداشت بیشازحد از سفرههای آب زیرزمینی و تأثیر خشکسالی در این منطقه باشد
به بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی با استفاده از سیستم اطلاعات جی . آی.اس پرداختند و دریافتند که افت تراز آب زیرزمینی نمی تواند از کاهش میزان بارش باشد زیرا مقدار آن در هر سه دشت مذکور در طی این سالها کاهش معنی داری نداشته است. همچنین نشان داد که متوسط افت تراز آب در طی 10 سال اخیر در دشت های ارومیه، کهریز و سلماس بترتیب برابر با 4،3 و 8 متر می باشد.
به بررسی تاثیربارش - برف وباران - برترازسفره های آب زیرزمینی بااستفاده از آر. اس وجی .آی .اس در دشت تویسرکان پرداختند. تحلیل اثرات بارش و سطح پوشش برف بر سطح تراز سفره نشان داد که بارش بیشترین اثر خود را دو ماه بعد و سطح پوشش برف بیشترین اثر خود را سه ماه بعد بر روی آب زیرزمینی نمایان میکند و از میان دو پارامتر سطح پوشش برف و بارش، اثر سطح پوشش برف بر سطح تراز سفره آب زیرزمینی بیشتر است
به بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی دشت ارومیه پرداختند. نتایج نشان داد که بررسی شیب خط روند نشان داد که به طور متوسط تراز آب زیرزمینی در دشت ارومیه حدود 19/9 سانتیمتر در سال در دهه اخیر در حال کاهش است. همچنین نتایج آزمون همگنی نشان داد که روند عمق آب زیرزمینی در دشت ارومیه در ماههای مختلف و در ایستگاههای مختلف در سطح احتمال %5 غیرهمگن است. هدف از انجام این تحقیق بررسی تاثیر بارندگی ها بر تراز آب زیرزمینی دشت چادگان است.
مواد و روش ها:
چادگان در محدودهای به مختصات 50 درجه و 13 دقیقه تا 50 درجه و 51 دقیقه طول شرقی و 32 درجه و 32 دقیقه تا 32 درجه و 58 دقیقه عرض شمالی واقع شدهاست. شمال و شرق با شهرستان تیران و کرون، از سمت شمال غرب با شهرستان فریدن، از سمت غرب با شهرستان فریدونشهر و از سمت جنوب با استان چهار محال و بختیاری هم مرز است. شیب عمومی منطقه در دو جهت، از سمت شمال به جنوب و از سمت غرب به شرق کاهش می یابد.
میانگین سالانه درجه حرارت هوا در منطقه 9/8 درجه سانتیگراد و میانگین های حداکثر و حداقل آن به ترتیب 1 /65 و 17/9 درجه سانتیگراد است. حداقل مطلق دما نیز -25 - دی ماه - و حداکثر مطلق آن 38/5درجه سانتیگراد - مرداد ماه - است. متوسط بارش سالیانه منطقه 324/3 میلیمتر است. میانگین رطوبت نسبی سالیانه نیز48/3درصد،تبخیر سالیانه 1606 میلیمتر، فشار بخارآب اشباع جو 12/11میلی بار و فشار بخارآب واقعی جو 14/5میلی بار است. اقلیم منطقه مورد مطالعه بر اساس روش کوپن، معتدل قاره ای یا سرد با تابستان های خنک، طبق روش گوسن، استپی سرد و معتدل مرطوب با زمستان های سرد است [10]nشکل - 1 - منطقه مورد مطالعه و موقعیت منطقه را نسبت به رودخانه زاینده رود نشان می دهد.
شکل :1 موقعیت دشت چادگان در اصفهان به منظور بررسی تاثیر خشکسالی و بارش ها بر تراز آب زیرزمینی
دشت چادگان داده های تراز آب زیرزمینی دشت چادگان شامل یستگاه های غرب زروه، اراضی شافلق، جنوب چاه دادگستر و اراضی معروف آباد و داده های بارندگی چادگان در دوره آماری -1381 - .[11] - 1393 شکل - 2 - و جدول - 1 - موقعیت های ایستگاه های مورد مطالعه را در دشت چادگان نشان می دهد.
شکل :2 موقعیت ایستگاه های مورد مطالعه در دشت چادگان همانطور که مشاهده می شود ایستگاه ها به گونه ای انتخاب شده که به صورت خطی بوده و از ابتدا تا انتهای دشت ادامه داشته باشد. بدین ترتیب ایستگاه شافلق بالاترین نقطه و ایستگاه جنوب پاه دادگستر پایین ترین نقطه می باشد.
جدول :1 موقعیت ایستگاه های مورد مطالعه در دشت چادگان
شاخص استاندارد شده بارش - : - SPI
شاخص SPI بر اساس احتمال بارش برای هر بازه زمانی. این شاخص برای کمی کردن بارش در بازه های زمانی چند گانه - اساسا-24-12-6-3و48 ماهه - طراحی شده است واثرات خشکسالی را بر منابع آب قابل دسترس در این بازه های زمانی نشان می دهد. این نمایه از رابطه زیر به دست می آید :
که در آن iP مقدار بارندگی در زمان i، P متوسط بارندگی در دوره زمانی مورد مطالعه و انحراف استاندارد بارندگی در دوره زمانی مورد نظر است. طبق طبقه بندی خشکسالی بر اساس این نمایه زمانی که مقدار عددی این شاخص منفی باشد معرف خشکسالی است و زمانی که مقدار نمایه مثبت شد بیانگر ترسالی است. در این تحقیق با توجه به مقادیر بارندگی سالانه مقدار SPI برای هر سال در طول دوره آماری محاسبه و سپس تاثیر آن بر تراز آب زیرزمینی تعیین گردید.
پس از تعیین شاخص SPI برای هر ایستگاه داد های تراز آب زمینی نیز با استفاده از میانگین و انحراف معیار، استاندارد شد و سپس همبستگی شاخص SPI با تراز آب زیرزمینی استاندارد شده تعیین گردید.
یافته ها:
شکل -3 - الف - تغییرات تراز آب زیرزمینی را نسبت بارش در دوره آماری - 1393-1381 - در ایستگاه شافلق
نشان می دهد. با توجه به اینکه اندازه گیری تراز آب زیرزمینی از سطح بوده بنابراین داده های موجود نشان دهنده ارتفاع تخلیه شده تراز آب را نسبت به سطح مبنا نشان می دهد. همانطور که در نمودار مربوط به ایستگاه شافلق مشاهده می شود، در سال های که بارش های خوبی در منطقه رخ داده، تراز خالی آب زیرزمینی کمتر از سال هایی است که بارش در منطقه کم شده است. نمودار به خوبی رابطه معکوس این دو را نشان می دهد. نقطه عطف نمودار در سال آبی 1386-1385 می باشد. بهترین وضعیت منطقه از لحاظ آب زیرزمینی در سال 1385 بوده که درست سال قبل - 1384 - آن بیشترین بارش در منطقه - در طول دوره آماری - رخ داده است. بدترین وضعیت منطقه از لحاظ آب زیرزمینی در سال 1390 بوده که درست سال قبل - 1389 - آن کمترین بارش در منطقه - در طول دوره آماری - رخ داده است.
شکل 3الف: تغییرات تراز آب زیرزمینی نسبت به بارش شافلق
شکل 3ب: همبستگی شاخصSPI و تراز استاندارد شده آب زیرزمینی شافلق
شکل -3 - ب - نشان دهنده همبستگی شاخص خشکسالی SPI با مقدار استاندارد شده تراز آب زیرزمینی در منطقه شافلق می باشد. شیب خط عبوری از میان داده ها منفی بوده که نشان دهنده روند کاهشی بارش و افت تراز آب زیرزمینی در منطقه می باشد.همچنین مقدار همبستگی دو شاخص 0/205 می باشد.
شکل - 4 - الف - تغییرات تراز آب زیرزمینی را نسبت بارش در دوره آماری - 1393-1381 - در ایستگاه جنوب چاه دادگستر نشان می دهد. همانطور که در نمودار مشاهده می شود، در سال های که بارش های خوبی در منطقه رخ داده، تراز خالی آب زیرزمینی کمتر از سال هایی است که بارش در منطقه کم شده است. نقطه عطف نمودار در سال آبی 1386- 1385 می باشد که پس آن روند کاهش تراز آب زیر زمینی صعودی می باشد. بهترین وضعیت منطقه از لحاظ آب زیرزمینی در سال 1385 بوده که درست سال قبل - 1384 - آن بیشترین بارش در منطقه - در طول دوره آماری - رخ داده است. پس از آن کاهش تراز آب زیرزمینی چندان متاثر از بارش نبوده و در هر صورت روند صعودی داشته که می تواند به دلیل برداشت های بر رویه از آب زیرزمینی منطقه باشد.
شکل 4الف: تغییرات تراز آب زیرزمینی نسبت به بارش دادگستر
شکل 4ب: همبستگی شاخصSPI و تراز استاندارد شده آب زیرزمینی دادگستر
