بخشی از مقاله
چکیده
در زمینهای کشاورزی که از چند چاه در طول آبخوان برداشت میشود، بررسی دبی آب برداشت شده از چاه می-تواند حائز اهمیت باشد زیرا برداشت از چاههای موجود در بالا دست باعث کاهش دبی چاههای پایین دست خواهد شد. چنانچه چاههای پایین دست در روستاها و مناطق مسکونی حفر شده باشند، این اثر میتواند در تأمین آب برای مصارف خانگی نقش داشته باشد . از اینرو بررسی تأثیر برداشت از چاههای بالادست آبخوان در میزان آبدهی چاههای پایین دست میتواند در مدیریت برداشت از این منابع نقش بسزایی ایفا کند.
در این تحقیق آزمایشهایی بر روی یک مدل هیدرولوژی انجام گرفته و در آن دبی برداشت شده از چاه بالا دست، دبی چاه پایین دست و دبی خروجی از بخش پایین دست آبخوان اندازهگیری و تأثیر برداشت از چاه بالادست بر روی دبی چاه پایین دست بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که با باز کردن چاه بالادست، آبدهی چاه موجود، به فاصله 20 برابر قطر چاه، در پایین دست به میزان 1/2 تا 1/4 برابر کاهش مییابد.
مقدمه
در اکثر مناطق کشاورزی و مسکونی چاههای آب برای دستیابی به آبهای زیرزمینی و استحصال آب برای مصرف مورد استفاده قرار میگیرند. از آنجا که برداشت از چاهها توسط ساکنان محلی صورت میگیرد، ممکن است مالکان آن بدون توجه به نیاز ساکنان پایین دست اقدام به برداشت از این منابع نمایند که باعث کاهش آبدهی در آن مناطق خواهد شد. در مقاله حاضر با استفاده از روش آزمایشگاهی، توسط دستگاه هیدرولوژی با قابلیتهای مختلف مدلسازی بارندگی، ایجاد رواناب و بررسی هیدروگراف و انتقال رسوب، برداشت از یک یا دو چاه و جریانهای زیرزمینی، اثر برداشت از چاهی که در بالا دست وجود است بر روی آبدهی چاه پایین دست بررسی شده است.
با استفاده از این مدل آزمایشگاهی، آبخوانی با طول 2 متر، عرض یک متر و ضخامت 25 سانتیمتر از یک نوع خاک همگن با دانهبندی تقریباً یکنواخت ایجاد شده است. برای دستیابی به اطلاعات دقیق تر، خاک مورد آزمایش از دستگاه تخلیه شده و آزمایش بر روی خاک دیگری با ضریب هدایت هیدرولیکی متفاوت انجام شده است. در هر آزمایش پس از برداشت آب از چاه، افت سطح آب باعث ایجاد مخروط افت خواهد شد به طوری که رأس مخروط بر سطح آب در چاه منطبق است و قاعده آن تا سطح اولیه آب در آبخوان ادامه دارد. مخروط بوجود آمده کاملاً متقارن بوده و باعث میشود آب از تمام جهات به طور یکسان به سمت چاه جریان یابد.
اگر در مناطق کشاورزی که در مسیر این جریان قرار دارند پمپاژ از چاه صورت گیرد، علاوه بر گرادیان هیدرولیکی طبیعی که باعث حرکت آبهای زیرزمینی در آبخوان میشود، افت سطح آب به صورت مخروطی در اطراف چاه بوجود میآید. بخشی از آب عبوری از طریق چاه جذب شده و مابقی مسیر خود را به سمت پایین دست ادامه میدهد. حال چنانچه از چاه دیگری که در پایین دست حفر شده برداشت صورت گیرد، آبدهی این چاه، تحت تأثیر مخروط افت ناشی از چاه اول کمتر از مقداری است که از چاه بالادست برداشت صورت نگیرد و سطح ایستابی حالت طبیعی خود را داشته باشد. بنابراین با بررسی میزان کاهش آبدهی چاههای موجود در پایین دست که تحت تأثیر برداشت از آبهای زیرزمینی در مناطق بالادست قرار گرفتهاند میتوان به میزان اهمیت این بحث پی برد.
مواد و روشها
روش تحقیق به صورت انجام آزمایش بر روی دستگاه هیدرولوژی دارای ابعاد 2/4 متر طول، 1 متر عرض و 1/8 متر ارتفاع دستگاه است - بلندی کل دستگاه - و ارتفاع مخزن خاک در این دستگاه 22 سانتیمتر بوده و دارای حجم تقریبی 0/44 مترمکعب میباشد.
دستگاه هیدرولوژی
با توجه به شکل دستگاه مدل هیدرولوژی - شکل - 1 ، مخزن آب در قسمت پایینی دستگاه قرار گرفته و گنجایش 200 لیتر آب دارد. آب داخل مخزن توسط پمپ به مخزن میانی که خاک در آن قرار میگیرد منتقل میشود. مخزن خاک از دو طرف به دو سرریز محدود میشود که این سرریزها به اندازه 20 سانتیمتر از دو لبه دستگاه فاصله دارند و محل ورود و خروج آب است. لولههای P1 و P3 در سمت چپ دستگاه به مخزن آب بالا دست وارد شدهاند و لولههای P2 و P4 در سمت راست دستگاه و در مخزن آب پایین دست قرار گرفتهاند. لوله های P1 و P2 آب را از مخزن به آبخوان هدایت میکنند و لولههای P3 و P4 نقش سرریز داشته و آب را به مخزن پایینی برمی-گردانند بنابراین با تنظیم ارتفاع این لولهها میتوان سطح آب را تنظیم نمود.
دو چاه در مخزن خاک تعبیه شده که توسط آنها میتوان برداشت آب از آبخوان را مدل نمود. چاه سمت چپ که W1 نامگذاری شده به فاصله 70 سانتیمتر از بالادست و چاه سمت راست - W2 - به فاصله 70 سانتیمتر از پایین دست قرار دارد. برای دقت بیشتر آزمایشها در چند شیب سنگ بستر انجام شدهاند. برای انجام هر آزمایش، ابتدا با چرخاندن جک دستگاه شیب کف بر روی مقدار مشخصی تنظیم شده و پس از آن با باز کردن شیر فلکه B - شکل - 2، آب به سمت مخزن بالادست هدایت شده و از آنجا جریان زیرزمینی به وجود میآید و به سمت پایین دست حرکت میکند. با باز کردن چاه W2 مقداری از آبهای زیرزمینی از چاه خارج میشود. پس از روشن کردن دستگاه لازم است به مدت 20 دقیقه صبر کنیم تا از برقرار شدن جریان دائمی مطمئن باشیم. آزمایشها بر روی سه نوع خاک شامل ماسه متوسط، ماسه درشت و شن ریز انجام شدهاند تا دقت بیشتری به دست آید. در شکل - 3 - فاصله چاهها در دستگاه هیدرولوژی نشان داده شده است.
