بخشی از مقاله
چکیده
برآورد میزان تغذیه آب زیرزمینی اهمیت زیادي در برنامه ریزي و مدیریت منابع آب دارد. در سالهاي گذشته روشهاي تجربی و مدلهاي عددي مختلفی براي تعیین مقدار تغذیه آبخوانها بکار گرفته شده است. در این مطالعه میزان تغذیه آب زیرزمینی با استفاده از سه روش شامل معادله بیلان، مدل هیدرولوژیکی WetSpass و نرمافزار PRO-GRADE در بخش شمالی محدوده دزفول- اندیمشک تخمین زده شده است. نتایج بیلان آب زیرزمینی میزان تغذیه آبخوان را در حدود 117/76 میلیون متر مکعب در سال برآورد کرده است. مدل WetSpass مقدار تغذیه آبخوان را در محدوده 47/11 تا 191/82 میلیمتر در سال تخمین زده و بر اساس نرم افزار PROGRADE نرخ تخلیه و تغذیه آبخوان بین -0/0078 تا 0/0221 متر در روز تعیین شده است.
.1 مقدمه
برآورد مقدار تغذیه آبهاي زیرزمینی یکی از پیچیدهترین و چالشانگیزترین مسائل پیش روي هیدروژئولوژیستها است. مدیریت پایدار منابع آبزیرزمینی، نیاز به اطلاعات دقیقی از وروديها - تغذیه - وخروجیها - پمپاژ و تخلیه ي طبیعی - در هر حوضه آب زیرزمینی دارد، بگونه اي که بتوان رفتار بلندمدت آبخوان و عملکرد پایدار آن را ارزیابی نمود
مقدار تغذیه به آبخوان در مطالعات بیلان هیدروکلیماتولوژي آب زیرزمینی یکی از پیچیده ترین عوامل مطرح در برآورد بیلان میباشد. این مولفه از منابع مختلفی نظیر نفوذ مستقیم از بارندگی، منابع سطحی نظیر رودخانه ها و چشمه ها و... و آب برگشتی از مصارف شامل: شرب، صنعت و کشاورزي ناشی می شود. و برآورد دقیق آن مستلزم در دسترس بودن داده هاي پیچیده و تفصیلی و مطالعات جامع می باشد
میزان و الگوي تغذیه و تخلیه آب زیرزمینی نتیجه روابط بین نفوذ از نزولات جوي، تبادلات آبهاي سطحی و زیرزمینی و جریانهاي ورودي و خروجی زیرزمینی است
با توجه به تغییرات زیاد وقایع هیدرولوژیکی نسبت به زمان و مکان در مناطق خشک و نیمه خشک اندازه گیري تغذیه در این مناطق بسیار دشوار می باشد . در این مناطق تبخیر و تعرق پتانسیل بیشتر از بارش میباشد و این بدان معنی است که فقط در بعضی از شرایط تغذیه صورت میگیرد .با توجه به این که تغذیه در مناطق خشک یک فرآیند پیوسته نمی باشد بنابراین مشاهده و اندازهگیري آن بسیار مشکل است. براي کمی نمودن تغذیه روش هاي مختلفی وجود دارد، که هر یک از آنها در شرایط هیدرولوژیکی خاصی ایجاد شده اند و در یک منطقه یکسان برآورد کاملا متفاوتی از مقدار تغذیه ارائه می-دهند
در دهههاي اخیر روشهاي مختلفی براي تخمین تغذیه آبهاي زیرزمینی توسعه یافته است مانند روش بیلان جرمی کلراید، استفاده از نوسانات سطح ایستابی، روش بیلان آب، مدلهاي هیدرولوژیکی، مدلسازي آبهاي زیرزمینی و
براساس این روشها تا کنون مدلهاي مختلفی براي تخمینن تغذیه آب زیرزمینی ایجاد و مورد استفاده قرار گرفته که در این بین می توان به روشهاي تجربی و آماري که میزان بارش و تغذیه را به هم مرتبط میکند - مدلهایی مانند SWAT ، Wetspa، - Wetspass و مدلهاي عددي مانند HELP، VFM و WAVES اشاره نمود .[4,5] دلیل این که طی سالها هنوز هم روش ثابت و مشخصی براي اندازهگیري تغذیه آب زیرزمینی وجود ندارد این است که تغذیه فرآیندي پیچیده است و تحت تاثیر عوامل متعددي قرار میگیرد
هدف از این مطالعه تخمین مقدار تغذیه آب زیرزمینی در بخش شمالی محدوده دزفول- اندیمشک در استان خوزستان است. به این منظور از سه روش شامل معادله بیلان، مدل هیدرولوژیکی WetSpass و نرمافزار PROGRADE استفاده شده است.
.2 منطقه مورد مطالعه
محدوده مطالعاتی دزفول- اندیمشک بین طولهاي جغرافیایی 32° 00′ و 32° 35′ درجه شمالی و عرضهاي جغرافیایی48° 10′ و48° 35′ درجه شرقی در شمال استان خوزستان قرار گرفته است. منطقه مورد مطالعه با مساحت 479/8 کیلومتر مربع در بخش شمالی این محدوده واقع شده است. شهرهاي دزفول و اندیمشک مهمترین مراکز جمعیتی در این منطقه هستند. بر اساس آمار درازمدت ایستگاه هواشناسی سد تنظیمی دزفول، متوسط بارندگی سالانه منطقه مورد مطالعه 345/6 میلیمتر است.
میانگین درجه حرارت سالیانه نیز 27 درجه سانتیگراد است. متوسط تبخیر سالانه نیز برابر با 2468 میلی متر است. در اقلیم نماي آمبرژه منطقه مورد مطالعه در اقلیم بیابانی گرم میانه قرار میگیرد. رودخانه دز که یکی از مهمترین رودخانههاي کشور است، از سمت شمال به سمت جنوب این محدوده جریان دارد. در نزدیکی شهر دزفول یک ایستگاه هیدرومتري بر روي این رودخانه احداث شده است. مهمترین سازندهاي زمینشناسی منطقه مورد مطالعه سازند کنگلومراي بختیاري، سازند آغاجاري، بخش لهبري و رسوبات آبرفتی دوره کواترنري هستند
سازند کنگلومراي بختیاري از کنگلومرا و لنزهایی از ماسه سنگ و گرینستون تشکیل شده است. این سازند بیشترین نقش را در ایجاد آبخوان و تغذیه آن دارد. رسوبات حاصل از فرسایش این سازند نفوذپذیري زیادي دارند و یک آبخوان غنی را بوجود آوردهاند. سازند آغاجاري عمدتاً شامل ماسه سنگهاي قهوهاي رنگ همراه با میان لایههایی از مارن، ژیپس و سیلت استون است و در بخش شمال غربی منطقه رخنمون دارد. بخش لهبري نیز از سیلست استون هاي هوازده و لایههایی از ژیپس، مارن و ماسهسنگ تشکیل شده است. رسوبات آبرفتی در منطقه مورد مطالعه اغلب از گراول و ماسه و مقداري کمی سیلت و رس تشکیل شدهاند. آبخوان منطقه مورد مطالعه یک آبخوان آزاد است.
.3 روش کار
.1.3 بیلان آب زیرزمینی
بیلان عبارتست از بررسی تبادلات آب در یک محدوده که به اصل بقاء ماده در چرخه آب تاکید دارد. طبق این تعریف کلیه آبهایی که در یک زمان معین وارد یک محدوده خاص میگردد، یا به مصرف میرسد و یا ذخیره شده و یا به صورتهاي دیگر از محدوده خارج میگردند. محاسبه بیلان یکی از روشهاي مفید براي تخمین تغذیه آب زیرزمینی در یک حوضه آبریز است. یکی از معمولترین روشهاي محاسبه بیلان و تخمین تغذیه آب زیرزمینی روش باقیماندهها1 است. در این روش همه مولفههاي معادله بیلان آب زیرزمینی بجز تغذیه محاسبه میشوند و در نهایت مقدار تغذیه آب زیرزمینی مساوي با مقدار باقیمانده در معادله بیلان، قرار داده میشود
شکل .1 وضعیت عمومی منطقه مورد مطالعه
.2.3 مدل هیدرولوژیکی WetSpass
در این تحقیق جهت تخمین میزان تغذیه آبخوان از مدل WetSpass1 استفاده شده است. این مدل یک مدل بیلان آب است که توزیع مکانی تغذیه آب زیرزمینی را در حالت ماندگار و در مقیاس فصلی یا سالانه شبیهسازي میکند. در این مدل از دادههاي طولانیمدت اقلیمی همراه با اطلاعاتی در مورد کاربري زمین2 و نقشه خاك براي شبیهسازي توزیع مکانی تغذیه آب زیرزمینی، تبخیر وتعرق واقعی و رواناب سطحی استفاده میشود.
پارامترهاي ورودي مدل WetSpass شامل کاربري زمین، عمق تا سطح آب زیرزمینی، بارندگی، تبخیر و تعرق پتانسیل، سرعت باد، دما، نوع خاك، توپوگرافی و شیب سطحی هستند. بیلان آبی کل یک سلول - شکل 2الف - شامل بیلان کاربريهاي مختلف درون آن - پوشش گیاهی، خاك لخت3، سطح آب آزاد4 و سطوح نفوذناپذیر - است. در این مدل مقادیر تبخیر و تعرق واقعی - ETraster - ، رواناب سطحی - Sraster - و تغذیه آب زیرزمینی - Rraster - براي هر سلول بر اساس معادلات زیر تخمین زده میشود
