بخشی از مقاله
مقدمه
در مناطق نیمه خشک آب های زیرزمینی از منابع اصلی و کلیدی آب کشاورزی و شرب به شمار می روند. همزمان با رشد روزافزون جمعیت و نیاز بیشتر به منابع آب سالم، بهره برداری از آب های زیرزمینی در بسیاری از نقاط دنیا به طور تصاعدی افزایش یافته است. کشور ایران به دلیل قرار گرفتن در کمربند بیابانی جهان همواره با کمبود منابع آبهای سطحی رو به رو بوده است. با برداشت های بی رویه آب های زیرزمینی، سطح ایستابی به شدت افت کرد. این امر باعث نشست زمین ها وکاهش ظرفیت ذخیره آب زیزمینی در نتیجه از بین رفتن منافذ خالی خاک، به وجود آمدن شکاف در سطح خاک، خشک شدن زمین و اثرات نامطلوب آن بر پوشش گیاهی می شود.
از جمله راه حل های موجود برای کنترل اثرات منفی کاهش سطح آب زیرزمینی، تغذیه مصنوعی حوضه های آب زیرزمینی است. تغذیه مصنوعی در واقع بالا بردن پتانسیل نفوذ طبیعی آب بارندگی یا آب های سطحی به تشکیلات زیرزمینی است. برای تغذیه مصنوعی روش های متعددی موجود است. انتخاب نوع روش به توپوگرافی محل، زمین شناسی، شرایط خاک و مقدار آبی که باید مصنوعاً به حوضه فرستاده شود و استفاده نهایی از آن بستگی دارد. در شرایط بخصوص ارزش زمین، کیفیت آب یا حتی آب و هوا ممکن است عوامل مهم و تعیین کننده ای در این زمینه باشند. از آنجایی که تغذیه مصنوعی نیاز به صرف هزینه های فوق العاده زیادی دارد، لازم است مطالعات کاملی در تعیین مکان مناسب برای تغذیه مصنوعی انجام گیرد.
Krishnomurthy و همکاران - - 1996 با کمک تکنیک های RS و GIS، تاثیر عوامل زمین شناسی و ژئومورفولوژیکی را در رفتار آبهای زیرزمینی مورد بررسی قرار داده و بیان داشتند که در هر منطقه ناهمواری خاصی برای تغذیه آبهای زیرزمینی مناسب است. - 1998 - Choudhury Saraf از قابلیتهای سنجش از دور در استخراج لایه های مختلف نظیر کاربری اراضی، زمین شناسی، ژئومورفولوژی، پوشش گیاهی و تلفیق آنها در محیط GIS جهت تعیین مناطق مناسب تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی استفاده کردهاند. در ایران نیز محققینی از جمله مهدوی و همکاران - 1383 - در حوضه آبخیز شهرضا، نوری و همکاران - - 1383 در حوضه آبخیز گاوبندی و موسوی و همکاران - 1388 - در محدوده تاقدیس کمستان مکان یابی محل مناسب برای تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی از طریق RS و GIS را در مناطق مورد مطالعه خود بررسی نمودند.
در تحقیق حاضر حوضه آبی رفسنجان، به دلیل برداشت بی رویه آب از سفره های آب زیرزمینی این منطقه به عنوان محدوده مطالعاتی انتخاب شد. این منطقه یکی از مناطق بحرانی از نظر آب های زیرزمینی می باشد. اقتصاد این منطقه بر پایه باغات پسته شکل گرفته است که برای آبیاری آنها از چاه های عمیق و نیمه عمیق استفاده می شود. زیاد شدن سالیانه عمق و بعضاً تعداد چاهها باعث وارد آمدن شوک هیدرولوژیکی به سفره های آب زیرزمینی شده است. در این مطالعه از روش TOPSIS برای مشخص نمودن مناطق مناسب جهت تغذیه مصنوعی سفره های آب زیرزمینی استفاده شد. در این روش گزینه ها بر اساس شباهت به حل ایده آل رتبه بندی می شوند. به طوری که هرچه یک گزینه شبیه تر به حل ایده آل باشد، رتبه بیشتری دارد. این روش تصمیم گیری از پشتوانه ریاضی قوی برخوردار است.
مواد و روشها
بخش عمده حوضه رفسنجان در استان کرمان و بخش کوچکی از آن در استان یزد واقع شده است. این حوضه از نظر جغرافیایی مابین طول 54 درجه و 51 دقیقه و 28 ثانیه تا 56 درجه و 33 دقیقه و 50 ثانیه شرقی و عرض جغرافیایی 29 درجه و 51 دقیقه و 22 ثانیه تا 31 درجه و 30 دقیقه و 9 ثانیه شمالی قرار دارد. از آنجایی که عامل ارتفاع یکی از عوامل بسیار مهم و تاثیرگذار در سیستم های ژئوهیدرولوژیک و پدولوژیک و ژئومورفیک بوده و به طور مستقیم و غیر مستقیم بر عواملی مانند بافت، ساخت، نوع خاک، شیب، دما، بارش، نفوذپذیری،سطح ایستابی، آبدهی و ....موثر است، از آن به عنوان شاخصی برای تفکیک محدوده مورد مطالعه استفاده شده و در نتیجه حوضه رفسنجان بر این اساس به 6 منطقه جداگانه تقسیم گردید - شکل . - 2
منابع اطلاعاتی مورد نیاز این پژوهش شامل موارد ذیل بود که مورد پردازش و اصلاح و ویرایش قرار گرفت:
- 1داده های آماری اقلیمی شامل اطلاعات ایستگاه های سینوپتیک و کلیماتولوژی بافت، بم، کهنوج، جیرفت،کرمان، رفسنجان، شهربابک، سیرجان ، - 2 نقشه های توپوگرافی با مقیاس 1:50000 و 1:250000 ، - 3 نقشه های زمین شناسی با مقیاس های 1:100000 و 1:250000 پوشش دهنده سطح حوضه، - 4 لایه رقومی ارتفاعی - DEM - با قدرت تفکیک 90 متر ، - 5 لایه رقومی گسل های ایران، - 6 لایه رقومی آبراهه های اصلی و فرعی، - 7 لایه رقومی مراکز سکونتگاهی. لایه شبکه زهکشی بر اساس نقشه های توپوگرافی منطقه تهیه و استخراج شده و لایه های تراکم شبکه زهکشی و
فاصله از شبکه زهکشی توسط نرم افزار محاسبه گردید. لایه گسل های منطقه بر اساس نقشه های زمین شناسی موجود منطقه رقومی سازی شده و لایه های تراکم گسل ها و فاصله مناطق مختلف از گسل ها در محیط نرم افزاری GIS تهیه و اصلاح گردید.
لایه مراکز سکونتگاهی بر اساس نقشه های پایه موجود تهیه و لایه های تراکم مراکز مسکونی به همراه لایه فاصله از سکونتگاه از آن استخراج گردید. نقشه شیب، جهت شیب و طبقات ارتفاعی از فایل DEM منطقه استخراج شده و اصلاحاتی بر روی آن انجام شد. بر مبنای نقشه های زمین شناسی منطقه نیز نقشه رستری زمین شناسی تهیه گردید. در نهایت پس از آماده سازی نقشه ها و لایه های اولیه مورد نیاز در محیط نرم افزاری مدل تاپسیس مراحل زیر اجرا شد:
-1 تشکیل ماتریس تصمیم: برای تهیه ماتریس تصمیم در 6 منطقه تفکیک شده، گزینه ها و عوامل موثر در مکان یابی از جمله عوامل زمین شناسی، ارتفاع، شیب، جهت شیب، تراکم زهکشی و فاصله از شبکه زهکشی، تراکم گسل ها و فاصله از گسل، بارش، دما، فاصله و تراکم مراکز سکونتگاهی به عنوان معیارهای تصمیم گیری در نظر گرفته شدند.
-2 بی مقیاس کردن ماتریس تصمیم: در این مرحله سعی می شود معیارهای با ابعاد مختلف به معیارهایی بی بعد تبدیل شوند.
-3 تعیین بردار وزن معیارها: در این مرحله با توجه به ضرایب اهمیت معیارهای مختلف در تصمیم گیری بردار وزن معیارها تعیین می گردد. روش های مختلفی برای محاسبه وزن نسبی بر اساس مقایسه زوجی وجود دارد که مهمترین آنها روش حداقل مربعات، روش حداقل مربعات لگاریتمی، روش بردار ویژه و روشهای تقریبی می باشد. در این مطالعه از روش بردار ویژه برای محاسبه وزن نسبی استفاده شد.
-4 تعیین ماتریس تصمیم بی مقیاس شده وزن دار: ماتریس تصمیم بی مقیاس شده وزن دار از ضرب ماتریس تصمیم بی مقیاس در بردار وزن معیارها به دست می آید.
-5 یافتن حل ایده آل و ضد ایده آل
-6 محاسبه فاصله از حل ایده آل و ضد ایده آل
-7 محاسبه شاخص شباهت: مقدار شاخص شباهت بین صفر و یک تغییر می کند هر چه گزینه مورد نظر به ایده آل مشابه تر باشد، مقدار شاخص شباهت آن به یک نزدیکتر است. کاملاً روشن است که اگر گزینه ای بر گزینه ایده آل منطبق باشد، آنگاه فاصله آن تا حل ایده آل مساوی صفر و شاخص شباهت آن مساوی یک خواهد بود. لذا برای رتبه بندی گزینه ها بر اساس مقدار شاخص شباهت، گزینه ای که دارای بیشترین شاخص شباهت است در رتبه اول و گزینه ای که دارای کم ترین شاخص شباهت است در رتبه آخر قرار می گیرد.
نتایج و بحث
با توجه به مقدار عددی شاخص شباهت که برای هر یک از محدوده ها محاسبه شد، مناطق مناسب جهت انجام تغذیه مصنوعی سفره های آب زیرزمینی به ترتیب 1<6<2<5<3<4 تعیین گردید. بعنی منطقه شماره 4 مساعدترین و منطقه شماره 1 نا مساعدترین منطقه تشخیص داده شد. با توجه به این نکته که بخش عمده باغات پسته در منطقه 1 و 2 قرار دارد، این مناطق به یک کمربند فشار آب زیرزمینی در ارتفاع بالاتر نیاز داشته تا از افت فشار آب زیرزمینی جلوگیری نماید. منطقه ای که در این پژوهش به عنوان اولویت اول انتخاب گردیده بر عوارض ژئومورفیک منطقه نیز مطابقت داشته و از نظر نفوذپذیری و وجود آبهای سطحی مناسب می باشد. منطقه 1 بیشتر به دلیل داشتن پهنه های نمکی و رسی که کیفیت آبها را پائین می آورد منطقه نا مناسب تشخیص داده شده است.
