بخشی از مقاله
چکیده
به منظور مدلسازی و مدیریت صحیح منابع آب، تعیین تغذیه خالص آب زیرزمینی امری ضروری به شمار می آید. مدل حرکت تجمعی بارش که بر اساس تعادل آب زیرزمینی استوار است، به دلیل سادگی و حداقل نیاز به پارامترهای تصادفی، به طور گسترده برای تخمین تغذیه آب زیرزمینی به کار می رود. بارندگی مهم ترین منبع تغذیه در حوضه استانه- کوچصفهان به شمار می آید. منطقه مورد مطالعه در ناحیه مرطوب قرار گرفته و بارندگی و میزان برگشت از کشاورزی عوامل اصلی تغذیه آب های زیرزمینی می باشد.
تخمین تغذیه آب های زیرزمینی از بارندگی کار ساده ای نیست زیرا به پارامترهای نامعلوم و گسترده ای وابسته است. در این تحقیق از مدل CRD به منظور تخمین تغذیه آب زیرزمینی استفاده شد. این مدل نسبت به روش های کلاسیک تخمین تغذیه آب های زیرزمینی به داده های زیادی نیاز ندارد. بهینه کردن این روش با کوچک کردن جذر میانگین مربع خطا بین داده های اندازه گیری شده و محاسبه شده سطح ایستابی، انجام شد. براساس مدل CDR ، میانگین تغذیه آب زیرزمینی از طریق بارندگی 14,91 درصد و میزان برگشتی حاصل از کشاورزی 37 درصد برآورد گردید.
-1 مقدمه
تغذیه آب زیرزمینی به معنی اضافه شدن آب به منابع آب زیرزمینی و افزایش سطح آب در منابع آب زیرزمینی است. منظور از این تعریف افزایش یافتن میزان آب ورودی به آبخوان بدون درنظر گرفتن اصل و منشاّ آن است. به منظور مدلسازی و مدیریت منابع، تعیین تغذیه خالص آب زیرزمینی امری ضروری به شمار می آید. تغذیه آب های زیرزمینی به عنوان قسمت مهمی از چرخه هیدرولوژی محسوب می شود.
تغذیه می تواند به صورت مستقیم با پخش آب در گودال های وسیع و هدایت آب در چاه ها یا به صورت غیرمستقیم از فعالیت های انسان مانند آبیاری اراضی صورت می گیرد. استفاده از مدل های کامپیوتری و ریاضی، مدیریت منابع آب زیرزمینی مستلزم فهم و درک درست از مفهوم تغذیه است . [1] بسیاری از پارامترها مانند خصوصیات خاک، توپوگرافی، مقدار بارش، تبخیر و تعرق و عمق سطح ایستابی بر روی میزان آب نفوذ یافته به صورت تراوش عمقی که منجر به تغذیه خواهد شد موثرند.
به دلیل وابستگی این پارامترها به عوامل مختلف نامعلوم در تخمین آن، روش های محاسبه تغذیه معمولا به نتایج متفاوتی منجر می شود اگرچه روش های مختلفی به صورت تجربی میزان تغذیه آب زیرزمینی را محاسبه می کنند، اما بسیاری از آن ها کارایی و دقت کافی را ندارند .[2] در تقسیم بندی که توسط اسکانلون و همکاران1 در سال 2002 برای کمی نمودن تغذیه انجام شد، تغذیه به صورت مطالعات سطحی، مطالعات نواحی اشباع و مطالعات مناطق غیراشباع طبقه بندی شد [3] .خزایی و همکاران در سال 2003 به منظور بررسی تغذیه آب زیرزمینی نواحی جنوبی ایران مدلیاراِئه نمودند که سطح ایستابی تخمین زده شده با سطح ایستابی اندازه گیری شده از چاه های مشاهده ای همخوانی داشت.
نتایج نشان داد که به منظور تخمین دقیق تغذیه ، تقسیم منطقه به نواحی هیدرولوژیکی شبیه به هم ضروری است .[4] رحمانی و سدهی در سال 2005 به منظور ارائه مدل آماری و سپس پیش بینی وضعیت سطح آب زیرزمینی دشت بهار، از مدل سری های زمانی استفاده کردند . [5] کتیبه و همکاران، نوسانات سطح آب زیرزمینی در محدوده مرکزی طرح متروی اصفهان را با مدل ریاضی سه بعدی و با روش تفاضل محدود مدلسازی کردند .
[6 ] بلوشا2 در سال 2005 با استفاده از روش CRD میزان تغذیه آب زیرزمینی از طریق بارندگی در نوار غزه در فلسطین را حدود 43 میلیون متر مکعب برآورد تمود . [2] لی و همکاران3 در سال 2005 برای تخمین سرعت تغذیه آب های زیرزمینی، از هیدروگراف های آب زیرزمینی به دست آمده از چاه های مشاهده ای در یک حوضه آبخیز کوچک استفاده کردند . [7] تغذیه آب های زیرزمینی از بارندگی و مقدار برگشت حاصل از آب های کشاورزی مهم ترین عوامل تغذیه حوضه آستانه- کوچصفهان در استان گیلان محسوب می گردند. هدف از این تحقیق، استفاده از مدل 4CRD برای تخمین تغذیه آب زیرزمینی از طریق بارندگی در زیر حوضه آستانه- کوچصفهان بود. در این روش از داده های بارندگی ماهاته، آمار سطح ایستابی، ضریب ذخیره آبخوان و آمار دبی های خروجی و ورودی به آبخوان جهت تخمین تغذیه استفاده می شود.
-2 مواد و روش ها
-1-2 روش CRD
R کل تغذیه آبخوان - L3/T - ، Qp دبی پمپاژ - L3/T - ، Qout دبی خروجی از آبخوان - L3/T - ، Qin دبی ورودی به آبخوان - L3/T - ، ∆hi تغییر در سطح ایستابی - - L ، A مساحت آبخوان و S ضریب ذخیره آبخوان است. بردنکمپ یک رابطه خطی بین تغییرات ماهانه در سطح آب و حرکت باران تجمعی فرض کرد. این رابطه به صورت زیر بیان می گردد: - 2 - × که در این رابطه CRD i حرکت تجمعی باران در ماه i ام - L - ، CRD i-1 حرکت تجمعی باران در ماه i-1 ام - - L ، Pi میزان بارندگی - - L/T ، C میزان آستانه جایی که دیگر تغذیه اتفاق نمی افتد.
این معادله رابطه بین دو مقدار CRD در دو مدت زمانی متوالی را نشان می دهد. رابطه کلی که برای تبدیل تغذیه خالص از روش CRD مورد استفاده قرار می گیرد به صورت زیر است [9] KL - - r/s - CRDi - - Qpi + Qouti - / - A. S - - - 3 - که در رابطه فوق R تغذیه خالص که به صورت ضریبی از بارندگی بیان می شود، تفاضل بار آبی در ماه i ام و i-1 ام حسب متر است. میزان دبی پمپاژ و آمار بارندگی معمولا با دقت خوبی اندازه گیری می شود.
بنابراین اگر دبی ورودی و ضریب ذخیره تعیین گردد، تنها پارامتر مجهول در رابطه فوق R است. مدل CRD با رسم نوسانات سطح ایستابی به دست آمده از رابطه - 3 - در مقابل سطح ایستابی اندازه گیری شده از چاه های مشاهده ای صورت می گیرد. بهترین برآورد تغذیه، زمانی است که اختلاف بین مقادیر سطح ایستابی اندازه گیری شده و محاسبه شده به حداقل برسد. این امر با کوچک کردن میزان خطای مجذور میانگین ریشه بین مقادیر سطح ایستابی اندازه گیری شده و محاسبه شده امکان پذیر است. از آنجا که مقداری از آب پمپاژ شده در اثر آبیاری مجددا به سطح آبخوان باز می گردد، بنابراین یک ضریب بعنوان کسر برگشت آب آبیاری - - به معادله ی - 3 - اضافه شد، که پس از حداقل ساختن اختلاف بین مقادیر شبیه سازی شده ی نوسانات سطح آب زیرزمینی با مدل CRD و مقادیر مشاهده ای نوسانات سطح آب زیرزمینی پارامترهای مجهول معادله محاسبه گردید.
-2-2 مطالعات حوضه آستانه - کوچصفهان
دشت آستانه- کوچصفهان در استان گیلان و بر روی مخروط افکنه رودخانه سپیدرود تشکیل شده که مساحت آن حدود 989 کیلو مترمربع ذکر شده است. این محدوده بین طول شرقی 40 12' تا 50 5' و عرض شمالی 37 7' تا 37 25' قرار دارد. محدوده مطالعاتی آستانه - کوچصفهان در پایاب سفیدرود بین سد تا دریا واقع شده که با مساحتی معادل 2582,7کیلومتر مربع رودخانه های دیسام، زیلکی، رشته رود و توتکابن، پایاب سفیدرود و دشت آستانه - کوچصفهان را در بر می گیرد .
آبریز آن در مهم ترین شهرهای این حوزه شهر رودبار در جنوبی ترین نقطه حوزه و شهر کوچصفهان تقریبا در مرکز حوزه می باشند. رستم آباد، توتکابن ، بره سر، سنگر، خشکبیجار و لشت نشاء نیز از دیگر مراکز جمعیتی این حوزه به حساب می آیند. حد فاصل سد سفیدرود تا دریای خزر در حوزه آبریز پایاب سفیدرود رودخانه های متعددی جریان دارند که نهاتاًی به سفیدرود می ریزند . دیسام ، زیلکی رود ، توتکابن و رشته رود - سیاهرود - از مهمترین آنها بوده که سه رودخانه اول از سمت راست و رشته رود از سمت چپ وارد آن می شوند.
مجموع مساحت این محدوده مطالعاتی 2582,7 کیلومتر مربع بوده که 989 کیلومتر مربع آن را چهار حوزه آبریز برشمرده شده تشکیل داده و بقیه این سطوح را ده ها حوزه آبریز کوچک تر پوشش داده اند . مسیر جریان شاخه هائی که در سمت راست رودخانه سفیدرود واقع گردیده شرقی - غربی و شاخه هائی که در سمت چپ جریان دارند غربی- شرقی است و مسیر رودخانه سفیدرود در پایاب سد از جنوب به شمال می باشد.
