بخشی از مقاله
خلاصه
در این تحقیق به تعیین حریم بهداشتی چاهها در مقابل آلاینده های ویروسی وتعیین غلظت حداکثری آلودگی در آب چاه، توسط کد VIRALT پرداخته شده است. این آلودگی ممکن است از یک لوله فاضلاب یا یک سپتیک تانک نشت دار به آب زیرزمینی راه پیدا کنند.
حریم بهداشتی برای یک چاه، برای زمان های انتقال 1 الی 5 ساله تعین شد که در یک مورد حریم دارای طول 1200 متر و عرض 900 متر و مساحت1080000 متر مربع شد. سپس به بررسی اثر میرایی ویروس در تعیین حریم بهداشتی پرداخته شد. مقایسه حریم های بهداشتی محاسبه شده نشان داد که با افزایش دبی پمپاژ،سطح حریم بزرگتر می شود ومقدار پیک آلودگی در چاه افزایش می یابد. پارامتر میرایی ویروس در خاک یکی از عوامل تعیین کننده مساحت حریم بهداشتی و مقدار پیک آلودگی می باشد که برای انواع خاک و ویروس دارای مقادیر متفاوتی می باشد.
1. مقدمه
پیش گیری از راه یابی آلاینده ها به آبخوان های زیرزمینی تنها با محاسبه و تعیین حریم آنها و رعایت ضابطه های تخلیه آلاینده ها به منابع پذیرنده ممکن است. علاوه بر عوامل هیدرولیکی هم چون سطح ایستابی و دینامیکی آب، شیب و ضریب نفوذپذیری خاک،عوامل زمان و غلظت اولیه آلاینده در منبع آب و مقدار آن در نزدیک ترین منبع آلودگی، افزون بر جنبه های حقوقی، در تعیین شعاع اثرپذیری یا حریم بهداشتی چاه، چشمه و قنات های آب موثر هستند. برای محاسبه شعاع اثرپذیری، علاوه بر ارقام ثابت گوناگون با دامنه 2/5 تا 500 متر که بر حسب نوع خاک، توسط محققان مختلف پیشنهاد شده است، روابط ریاضی، نمودارها و نرم افزارهای محاسباتی ویژه ای ارائه شده است.
حفاظت بهداشتی از منابع آب زیرزمینی شهرها که برای تامین آب شرب استحصالی از چاه، چشمه و قنات ها نقش دارند، امروزه از مسوولیت ها و دغدغه های فکری متولیان تامین و توزیع آب شرب، یعنی وزارت نیرو، شرکت مادر تخصصی مدیریت منابع آب ایران، شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور و شرکت های آب منطقه ای استانی و شرکت های آب و فاضلاب استانی محسوب می شود. در این راستا، محاسبه بهینه و دقیق حریم با استفاده از مبانی علمی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا محاسبه و اعمال حریم کوچک تر، خطر آلودگی آب چاه، چشمه و قنات ها را بالا برده و حریم بزرگ تر، اتلاف سرمایه را به دنبال خواهد داشت
حریم کیفی یک ابزار فنی و مدیریتی جهت پیش گیری وحفاظت از منابع آب در مقابل انواع آلاینده های زیست محیطی میباشد. به بیان دیگر حریم کیفی منابع آب، محدوده ای در اطراف منبع آبی بوده که مستقیما یا غیرمستقیم تحت تاثیر فعالیت های انسانی و انسان ساخت قرار می گیرد و مفهوم آن ممنوعیت مطلق استقرار کاربری ها نیست، بلکه وضع محدودیت های لازم جهت استقرار مناسب این کاربری ها برای حفاظت از کیفیت آب در مقابل آلاینده های احتمالی با توجه به پتانسیل آلودگی واحدها جهت کاهش ریسک آلودگی در منابع آب می باشد
2. تعریف حریم بهداشتی - کیفی - آبهای زیرزمینی و انواع آن
حریم کیفی منابع آب زیرزمینی عبارت است از تعیین محدوده ها یا حریم های حفاظت کیفی در چندین سطح برای منابع آب زیرزمینی در مقابل آلاینده های ناشی از فعالیت های انسانی که برای هر کدام از سطوح حریم کیفی،محدودیت ها و تغییرات خاص فعالیت های انسانی وضع میگردد
-1-2 حریم کیفی نقطه ای
حریم کیفی نقطه ای عموما مربوط به منابع آب نقطه ای چاه، چشمه و قنات میشود و حریم به دست آمده تنها شرایط همان نقطه را در نظر گرفته است،به طوری که برای هر نقطه منابع آبی حریم منحصر به فردی با توجه به شرایط فیزیکی و محیطی آبخوان وجود خواهد داشت
-2-2 حریم کیفی ناحیه ای
اگر منبع آب زیرزمینی یک آبخوان باشد و هدف از تعیین حریم کیفی، حفاظت کل آبخوان، ارائه طرح ها، سیاست ها و خط مشی های منطقه ای و ملی باشد در این صورت حریم کیفی ناحیه ای مطرح می گردد.
3. ضرورت تعیین حریم کیفی آب های زیرزمینی
به منظور حفاظت آبخوان ها در مقابل آلودگی، اعمال محدودیت ها بر کاربری اراضی موجود و آینده، و هم چنین برداشت بیش ازحد از آبخوان ها، ضروری است اما در این بین محدودیت هایی نیز وجود دارد، چرا که از دیدگاه اقتصادی -اجتماعی قابل قبول نیست که برای حفاظت از منابع آب زیرزمینی، کل محدوده آبخوان را برای کاربری های مختلف ممنوع کرد. بنابراین بسیار مقرون به صرفه و معقول خواهد بود که به جای اعمال کنترل بر کاربری اراضی و میزان برداشت، در هنگام تعریف و تعیین سطح کنترل لازم درحفاظت از کیفیت آب زیرزمینی از ظرفیت میرایی طبیعی آلاینده3 - خود پالایی آلاینده - در منطقه غیراشباع استفاده شود و در نتیجه به جای آنکه تمامی قسمت های آبخوان ممنوع شود، تنها توسعه کاربری، برای مناطق حساس و مستعد آلودگی متوقف گردد.
بنابراین باید حریم هایی بر پایه آسیب پذیری آبخوان و شعاع حفاظتی منابع تامین آب و هم چنین میزان آلاینده ها، برای آبخوان ها تعیین گردد. در واقع این امر نشان می دهد چه فعالیت هایی و در کجا با خطر قابل قبول آلودگی آب زیرزمینی می تواند صورت بگیرد و یا چه فعالیت هایی متوقف گردد.
4. مراحل تعیین حریم بهداشتی چاه
تعیین حریم بهداشتی چاه در سه مرحله انجام می گیرد:
-1 آنالیزو انتخاب معیارها و فرمولهای لازم-2 تعیین مقادیر حدی-3 روش های تعیین حریم.
دو مرحله اول پایه علمی و فنی مسئله را شامل می شود و مرحله سوم شامل روشهای مختلف تعیین حریم است که به طور عملی در روی نقشه ویا در روی زمین، مرزهای حریم را تعیین میکند.در این راستا مطالعات و داده های هیدروژئولوژیکی پایه اصلی و اساسی برای بحث تعیین حریم است. نظریه ها واستانداردهای مفهومی که روشهای تعیین حریم بهداشتی بر اساس آن ها تعریف می شود معیار4 نامیده می شود. پنج معیار اصلی برای این منظور وجود دارد که عبارتند از:
- معیار فاصله-5 معیار افت-6 معیار زمان حرکت-7 معیار مرز های جریان-8 معیار ظرفیت لایه آبدار برای جذب و کاهش آلودگی9
معیار فاصله یک دایره با شعاع مشخص را در دور چاه بعنوان ناحیه حریم مشخص می کند. در معیار افت،معمولا یک مقدار حدی برای افت سطح آب در نظر گرفته شده و سپس محدوده ناحیه ای را که پس از پمپاژ دارای آن مقدار افت باشد به عنوان ناحیه حریم تعیین میشود. در معیار زمان حرکت - TOT - ناحیه ای در اطراف چاه مشخص می گردد که مواد آلوده دارای زمان یکسانی برای رسیدن به چاه هستند - مثلا 10 سال - بعبارتی اگر زمان حرکت10سال فرض شود،ناحیه یا مرزی در اطراف چاه مشخص خواهد شد که هر آلاینده ای در روی مرز قرار بگیرد 10سال طول خواهد کشید که به چاه برسد.
در معیار مرزهای جریان، مرزهای طبیعی جریان آب زیر زمینی مانند مرز تقسیم آب یا مرز غیر قابل نفوذ برای جریان آب زیر زمینی در تعیین ناحیه حریم بهداشتی در نظر گرفته می شود. سایر عوارض طبیعی مانند رودخانه ها,کانال های آب و دریاچه ها نیز بعنوان مرزهای جریان محسوب می شوند. معیار ظرفیت لایه آبدار برای جذب و کاهش آلودگی برمبنای ظرفیت پالایندگی لایه های نیمه اشباع و اشباع زمین از آلاینده ها و کاهش غلظت آنها به حد قابل قبول، قبل از رسیدن آن ها به چاه، تعریف شده است.
به دلیل پیچیدگی خاص مکانیزم های مختلفی که در پالایش مواد آلوده در خاک نقش دارند و تنوع بافت لایه های خاک، ارزیابی و محاسبه حریم با استفاده از این معیار، پیچیده و مشکل است و مثال های عملی کمی در این مورد وجود دارد.
پس از انتخاب معیار برای تعیین حریم، مقادیر حدی10 باید انتخاب شوند. به عنوان مثال مقادیر حدی 5 الی 50 سال یرای معیار زمان حرکت،300 الی 3200 متر برای معیار فاصله و 0/03 الی 0/3 متر برای معیار افت سطح آب زیرزمینی تا کنون مورد استفاده قرار گرفته است.[4]در آخرین مرحله تعیین حریم،روش تعیین حریمB برای ترسیم حریم روی نقشه و سپس در زمینB باید انتخاب شود. پنج روش برای تعیین حریم شناسایی شده اند که به ترتیب از روش ساده و کم هزینه تا روش پیچیده و پرهزینه عبارت اند از:
روش شعاع فرضی و محاسبه شده-11 روش اشکال متغییر ساده شده-12 روش محاسباتی-13 روش ترسیم نقشه های هیدروژئولوژیک14و روش مدل های عددی جریان- انتقال15 در روش اول یک معادله محاسباتی با استفاده از معیار زمان حرکت، شعاع یک دایره ای را در اطراف چاه مشخص می کند. در روش دوم از یک سری اشکال استاندارد برای حریم دور چاه استفاده می شود.
این اشکال با استفاده از مدلهای محاسباتی و ترکیبی از معیار های زمان حرکت و مرز جریان محاسبه و ترسیم می شوند. در روش سوم مرز های جریان آب زیر زمینی و دینامیک انتقال آلودگی با استفاده از معادلات تجربی محاسبه و حریم بهداشتی تعیین می شود. این روش از دقت بیشتری نسبت به دو روش اول برخوردار است. در روش چهارم مرزهای جریان آب زیر زمینی با استفاده از روش های زمین شناسی، ژئومورفولوژیکی، ژئوفیزیکی و ردیابی مواد رنگی مشخص و در روی نقشه ترسیم میگردد.در روش پنجم با استفاده از محاسبات ریاضی جریان آب زیر زمینی و یا معادلات انتقال آلودگی، شرایط متنوعی از وضعیت های هیدروژئولوژیک و پتانسیل های آلودگی مدل شده و حریم بهداشتی چاه تعیین میگردد. این روش دقیق ترین و گرانترین روش تعیین حریم بهداشتی چاه می باشد.
5. حرکت ویروس در خاک
ویروس ها می توانند از میان حفرات و ترک های موجود در خاک عبور کرده و به سفره های آب زیرزمینی برسند. با رفتار سنجی و نمونه برداری از سفره های آب زیرزمینی مناطقی که در آنها مواد زائد مایع و یا جامد شهری دفع و دفن شده است،میتوان بر آلودگی این منابع پی برد
همچنین توسط مدلهای آزمایشگاهی به اطلاعات با ارزشی در خصوص فاکتورهای خاک که در حرکت ویروس در خاک نقش دارند میتوان پیبرد هر چند شرایط آزمایشگاهی نمیتواند به طور کامل شرایط واقعی صحرایی را شبیه سازی کند. این فاکتور ها عبارت اند از جنس خاک، pH، مواد آلی خاک، کاتیون ها، دبی حرکت آب، درجه اشباع خاک، و نوع ویروس.
