بخشی از مقاله
خلاصه
دشت ارومیه یکی از دشت های مهم استان آذربایجانغربی میباشد. در این دشت، منابع آب زیرزمینی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و برداشت از منابع آب زیرزمینی از منابع اصلی تأمین آب مورد نیاز در این دشت میباشد. برداشت از چاههای بهره برداری منجر به تغییر وضعیت تراز آب زیرزمینی و به تبع آن، تغییر در رفتار آبخوان نسبت به تغییرات پارامترهای تغذیه و تخلیه میگردد.
به این منظور از کد کامپیوتری MODFLOW برای مطالعه و شناخت هر چه بیشتر آبخوان مذکور، استفاده شده است. سه پارامتر که در بیلان آب زیرزمینی منطقه نقش بیشتری داشتند از لحاظ میزان تأثیری که بر خروجی مدل - تراز آب زیرزمینی - داشتند مورد مطالعه قرار گرفتند و میزان تأثیر هر یک از آنها به درصد محاسبه شده و برای مدلهای تهیه شده در دو سال متفاوت رتبهبندی شده و مورد مقایسه قرار گرفتند. بررسی ها نشان داد که اولویت میزان تأثیر آنها در سال 71-72 بترتیب تغذیه،پمپاژ و تبخیر و تعرق و در سال 79-80 به ترتیب بصورت تغذیه،تبخیر و تعرق و پمپاژ بود.
- مقدمه
با توجه به کمبود آب در مناطق وسیعی از ایران،مدیریت منابع آب از اهمیت خاصی برخوردار است .احداث سدها در مسیر رودخانهها و ذخیره نمودن آب در پشت آنها بهترین روش استفاده از آبهای روان است که می تواند در زمینه های متعددی از جمله کشاورزی، شرب، صنعت، گردشگری و غیره از آن استفاده شود .احداث سد دارای اثرات نامطلوبی، از جمله آب گرفتگی زمین های بالادست سد، تأثیر بر محیط زیست منطقه، رسوب گذاری در بالادست سد، فرسایش آبراهه پایین دست سد و اثر بر سطح آب زیرزمینی دشت پایین دست می باشد.
بنابراین قبل از احداث هر سد، باید اثرات زیست محیطی آن مورد ارزیابی دقیق قرار گیرد. استفاده از مدل های کامپیوتری آب زیرزمینی در دهه های اخیر به عنوان روشی ارزان و سریع در بررسی چگونگی حرکت، بیلان و مدیریت بهره برداری از آب های زیرزمینی پیشرفت قابل توجهی داشته است. از جمله مدل هایی که دارای قابلیتهای بسیار خوبی برای مطالعه آبهای زیرزمینی می باشد مدل سه بعدی تفاضل محدود میباشد که در سال 1988 توسط مکدونالد و هارباگ با نام Modflowبه صورت یک مدل سه بعدی ارائه شده است که قابلیت تحلیل جریان غیرماندگار در محیط متخلخل اشباع، غیراشباع، غیرهمگن و غیر ایزوتروپ دارا می باشد.
تاد و کنث - 2001 - 1، برای مشخص کردن محدوده تغذیه کننده چاه های آب شرب شهر استروگن بای در ویسکانسین آمریکا، آب های زیرزمینی این منطقه را با استفاده از نرم افزار مادفلو شبیه سازی کردند. ایشان مدل را در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار اجرا کردند و در نهایت با توجه به نتایج بدست آمده از مدل و مقایسه آنها با داده های مشاهداتی به این نتیجه رسیدند که برای منطقه مذکور، اجرای مدل در حالت غیرماندگار، بازتاب بهتری از رفتار آبخوان ارائه می دهد. همچنین از نتایج اجرای مدل مشخص شد که ناحیه تغذیه کننده چاه ها در فاصله 10 کیلومتری شمال شهر تا 7 کیلومتری جنوب شهر قرار دارد و زمان پیمایش از نواحی تغذیه تا همه چاه ها کمتر از یک سال است.
چن وینگ لیو و همکاران - 2005 - 1، شدت و مقدار تغذیه آب زیرزمینی از مزارع برنج در تایوان را مدلسازی کردند. نتایج حاصل نشان میدهد که لایهای که شخم زده شده، نفوذ آب راکنترل میکند. در منطقه مذکور شدت این نفوذ 1/8متر مکعب در سال است که%40 کل تغذیه سالانه آب زیرزمینی را تشکیل میدهد.
در تحقیقی که شیراهاتی و همکارش - 2007 - 2 در ایالت کارناتاکا در جنوب هند انجام دادند، تغذیه خالص را در نزدیکی گره های تعریف شده در مدلسازی با MODFLOW انجام دادند. نتایج حاکی از آن بود که بین مقادیر تغذیه خالص در حوالی گره ها در طول اجرای این نرم افزار و مقادیر متناظر شبیه سازی شده به روش معکوس3 در سطح اعتماد 5 درصد، اختلاف معنی داری وجود ندارد.
همچنین نتایج نشان داد که در مدل سازی با MODFLOW، مدل تهیه شده برای این منطقه به تغییرات ضریب ذخیره حساس تر از هدایت هیدرولیکی می باشد. از نتایج دیگر این مدل می توان به تأیید مفید بودن تکنیک های مدل سازی معکوس با استفاده از روش یبلان آبی برای ارزیابی تغذیه خالص اشاره کرد. این امتیاز زمانی مشهود است که معیار های تخمین تغذیه در دسترس نباشد و یا داده های اولیه غیر دقیق باشند.
بارتل4 و همکاران - 2008 - در تحقیقی که با تهیه مدل منابع آبی با استفاده از کد مادفلو برای دو منطقه - Neckar در آلمان و Oue"me" در بنین در غرب آفریقا - به منظور تحقیق و بررسی اثر مدل سازی بر توسعه تصمیمات مدیریتی انجام شد، دریافتند که موقعیت و فاکتورهای ویژه حوضه بسیار مهم بوده و مناسب بودن مدل منوط به تعریف و درک صحیح شرایط هیدرولوژیکی سطحی و زیرسطحی بوده و مفاهیم مدیریتی منابع آب زیرزمینی در مقیاس منطقه ای بوده و انتقال از یک حوضه به حوضه دیگر با مشکلاتی مواجه است.
در تحقیق حاضر برای شناخت تنش وارده بر آبخوان دشت ارومیه، از مدل های موجود که با کد کامپیوتری MODFLOW، به عنوان یک مدل سه بعدی، جریان غیر همگام در محیط متخلخل اشباع، غیر همگن و غیر ایزوتروپ، در سال های 71-72 و 79-80 تهیه شده اند، استفاده شده است. مدل های موجود سطح منطقه مورد مطالعه را توسط شبکه های مستطیلی تفاضلات محدود به ابعاد 1000 × 500متر مربع در 35 ردیف و 108 ستون، با 3780 سلول پوشش داده اند. برای حصول تصمیمات مدیریتی کارا، انعطاف پذیر و دقیق و شناسایی بیشتر رفتار آبخوان، تحلیل حساسیت بر روی پارامتر های تغذیه ای و تخلیه ای در مدل ها صورت گرفته است. به این منظور، سناریوهایی برای سنجش حساسیت پارامتر های منتخب اعمال شده و پارامترها از حیث میزان حساسیت و تأثیرشان بر روی خروجی مدل، رتبه بندی شده اند.
- معرفی منطقه مورد مطالعه
دشت ارومیه در غرب دریاچه ارومیه واقع شده است. حد شمالی آن را نمکزار های جنوب دشت کهریز، حد جنوبی آن را کوهستانهای حوضه آبریز رودخانه های دشت نقده و اشنویه، حد غربی آن را ارتفاعات تغذیهکننده رودخانه های نازلوچای، شهر چای، روضه چای، باراندوز چای و بالانوش چای تشکیل میدهد. در حد غربی، دشت ها و دره های کوچکی به نام هورسین، میر آباد، تولی، سیلوانا و زیوه وجود دارد که توسط انشعابات اولیه رودخانه نازلوچای مانند رود قصریک، صوفیان، چم کوران، گنبد چای و سایر رودخانه ها مشروب گردیده و در نقاط خروجی این دشت ها شاخه اصلی رودخانه های دشت ارومیه را بوجود میآورند.
منطقه مورد مطالعه از غرب به یک سری ارتفاعات نسبتاً بلند ختم میشود، بههمین دلیل اراضی غرب منطقه در دامنههای ارتفاعات قرار داشته و تپهماهوری است. حداکثر نقطه ارتفاعی حوضه آبریز دشت 3579 متر، حداکثر ارتفاع دشت 1600 متر و حداقل آن1300 متر و بهطور متوسط حدود 1320 متر می باشد.
متوسط رطوبت نسبی منطقه %63 با حداکثر حدود %81/7 در ماه های دی و بهمن و حداقل %45/8 در ماه مرداد می باشد. متوسط بارش سالانه در حدود 332 میلی متر و متوسط تبخیر حدود 1212 میلی متر در سال می باشد که حداکثر تبخیر در ماه های مرداد و تیر و حداقل آن در ماه های آذر و دی و بهمن و اسفند می باشد.
از نظر هیدروژئولوژیکی، سازندهای آهکی و آبرفت ها که دارای خصوصیت نفوذپذیری می باشند، از اهمیت فراوان برخوردار بوده و باعث شده اند تا در منطقه ای از حوضه و در پای کوه ها، منابع آب طبیعی جهت نگهداری نزولات جوی به عنوان منابع آب زیرزمینی به وجود آید. با توجه به امکان دسترسی ساده تر و کیفیت مطلوب تر و نیز تأثیر پذیری کمتر و از طرفی کمبود نسبی آب های سطحی بخصوص در سال های کم بارش، منابع آب زیرزمینی در کشور ما و بالطبع در منطقه مورد مطالعه به عنوان یکی از منابع اصلی و در واقع اصلی ترین منبع تولید کننده آب مورد نیاز، مورد استفاده قرار می گیرند که در دشت ارومیه وسعتی حدود 868 کیلومتر مربع را می پوشاند.
شکل -1نقشه دشت ارومیه
منبع آب زیرزمینی مورد مطالعه در غرب به دامنه ارتفاعات غربی ختم می شود. سازندهای زمینشناسی حاشیه غربی عموماً غیر قابل نفوذ هستند. در چند محل که بیرونزدگیهای آهکی کوچکی با آبرفتها ارتباط دارند و یا بر روی سازندهای غیر قابل نفوذ، سفرههای محلی تشکیل شده مقداری جریان زیرزمینی وارد سفره میشود. پس مرزهای غربی سفره یا غیر قابل نفوذ بوده و یا مرز با جریان مشخص طمیباشد. همانگونه که ذکر شد میتوان تمام مرز غربی سفره را غیر قابل نفوذ در نظر گرفت و جریان زیرزمینی ورودی را بهصورت تغذیه منظور کرد. منبع آب زیرزمینی که به تپه جهودها در شمال شهر ارومیه و به ارتفاعات بزو داغی و زنبیل داغی در شرق و به جنوب دشت ختم می شود نیز سازندهای مجاور سفره غیر قابل نفوذ است.
مقداری از نزولات جوی که در ارتفاعات بزوداغی باریده به دااخل آبرفتهای حاشیه دشت نفوذ کرده و به تدریج وارد منبع آب زیرزمینی میگردد. مرز مدل در این محلها نیز به صورت مرز غیر قابل نفوذ انتخاب گردید. به کمک نقشه خطوط تراز آب زیرزمینی منطقه و خطوط جریان، میزان جریان زیرزمینی ورودی پس از تعیین جبهه های ورودی با کاربرد فرمول زیر به دست می آید:
که در آن Q حجم جریان بر حسب متر مکعب،L طول مقطع جریان بر حسب متر،T قابلیت انتقال بر حسب متر مربع در روز، I گرادیان هیدرولیکی - بدون بعد - و t زمان بر حسب روز می باشد.
- روش کار
این مطالعه از مدل های منابع آبهای زیرزمینی دشت ارومیه در دو سال متفاوت استفاده شده است. در این دو مدل با تغییرات مشخص در پارامتر های ورودی منتخب و بررسی نتایج حاصل از این تغییرات بر روی خروجی مدل، میزان تأثیر هر یک از پارامتر ها بر روی خروجی مدل شناسایی شده و پارامترها از حیث میزان تأثیر، رتبه بندی می شوند. مدل های مذکور توسط کد کامپیوتری MODFLOWتهیه شده اند.
برنامه کامپیوتری تهیه شده توسط MODFLOW متشکل از یک برنامه اصلی و تعدادی برنامه فرعی در قالب بسته های نرم افزاری می باشد. هر بسته نرمافزاری از چندین زیربرنامه تشکیل شده است که برای شبیهسازی یکی از عوامل سیستم منابع آب به کار میرود.
