بخشی از مقاله
چکیده:
در این مطالعه براي تهیه نقشه مناطق پتانسیل دار انرژي زمین گرمایی در ایران از سیستم اطلاعات جغرافیایی - ساج - بعنوان نرم افزار پشتیبان تصمیم گیري استفاده شده است. هدف از این مطالعه تعیین مناطق پتانسیل دار انرژي زمین گرمایی در ایران بعنوان پایه مطالعات تکمیلی جهت اکتشاف و بهره برداري از انرژي طبیعی، پاك و سازگار با محیط زیست براي نیل به اهداف توسعه پایدار در برنامه چهارم کشور می باشد.پس از بررسی مطالعات انجام شده در کشورهاي صاحب تکنولوژي اکتشاف و بهره برداري از انرژي زمین گرمایی، شواهد و مظاهر طبیعی سطحی که نشانگر وجود انرژي زمین گرمایی در اعماق بوده و می توانند به عنوان شاخص در مکانیابی مناطق داراي پتانسیل دار باشند تعیین گردیدند. سپس اطلاعات و داده هاي موجود در کشور با دادهاي مورد نیاز تطبیق داده شده و مدل مفهومی مکانیابی انرژي زمین گرمایی تهیه گردید.
براي تعیین مناطق پتانسیل دار لایه هاي اطلاعاتی در سه گروه بصورت موضوعی شاملزمین شناسی، ژئوشیمی و ژئوفیزیک طبقه بندي شدند. سپس این لایه ها با برنامه نویسی در محیط ساج با توجه به میزان اهمیت آنها در شناسایی منابع انرژي زمین گرمایی با هم تلفیق شده و مناطق داراي پتانسیل مشخص گردیدند.با اجراي مدل ساج براي اکتشاف منابع زمین گرمایی GIS Model for Geothermal Resources Exploration - GM-GRE - در نهایت 18 منطقه داراي پتانسیل انرژي زمین گرمایی در ایران مشخص گردید. این مناطق جهت انجام مطالعات اکتشافی تفصیلی براي شناسایی و تعیین میزان دقیق انرژي قابل استحصال پیشنهاد میگردد.
.1 مقدمه
در حقیقت زمین منبع عظیمی از انرژي حرارتی است که این حرارت به طرق متفاوتی از جمله فورانهاي آتشفشانی، آبهاي موجود در سیستمهاي زمینگرمایی و یا بواسطه خاصیت رسانایی - Heat flow - از بخشهاي درونی به سطح زمین هدایت میشود.حرارت زمین به طور مداوم از هسته زمین به خارج آن جریان یافته و به لایه هاي سنگی در سطوح بالاتر منتقل میگردد. هنگامیکه حرارت و فشار کافی وجود داشته باشد برخی از سنگها ذوب شده و تشکیل مواد مذاب را میدهند که بدلیل سبکی آنها نسبت به سنگهاي در برگیرنده به آرامی به سمت پوسته زمین حرکت کرده و حرارت را از عمق به سطح منتقل مینمایند.
گاهی اوقات مواد مذاب به سطح زمین آمده و بر روي آن جاري میشوند که آن را گدازه مینامند. لیکن در اکثر موارد، مواد مذاب در زیر پوسته زمین باقی مانده و سبب گرم کردن سنگها و آبهاي جوي نفوذي اطراف خود می شود. مقداري از این آبهاي زمین گرمایی داغ از طریق گسلها و شکافهاي موجود در زمین به سطح راه یافته و به صورت چشمه هاي آب داغ، آبفشانها و ... ظاهر میشوند. لیکن بخش اعظم این آبها در داخل شکافها و فضاهاي خالی موجود در سنگهاي متخلخل پوسته محبوس شده و ذخیره اي طبیعی از آب داغ را فراهم میآورد که منبع زمینگرمایی یا سیستم زمینگرمایی نام دارد - فتوحی و نوراللهی، . - 1380
مناطق داري پتانسیل زمین گرمایی بطور طبیعی داراي شواهد و شاخصهایی در سطح زمین هستند که از جمله این شاخصها میتوان به چشمه هاي آب گرم، گاز فشانها، گل فشانها، سنگهاي دگرسانی اسیدي و ... اشاره کرد که بیانگر وجود منابع انرژي زمین گرمایی در اعماق می باشند. اساساٌ در پروژه هاي اکتشاف انرژي زمین گرمایی از این شاخصها براي مکان یابی هاي اولیه استفاده می شود و سپس از مطالعات دقیق تر و تکنیک هاي پیشرفته تر براي ارزیابی مخزن و میزان انرژي قابل استحصال بهره می گیرند. امروزه در دنیا براي تعیین مکانهاي داراي پتانسیل انرژي زمین گرمایی از تمام اطلاعات و شواهد موجود استفاده می گردد و به دلیل حجم زیاد اطلاعات و داده ها، استفاده از مدلهاي کامپیوتري براي تلفیق داده ها ضرورتی اجتناب ناپذیر بوده و میزان خطاي انسانی براي تجزیه و تحلیل داده ها را کاهش میدهد.
بنابر این در این مطالعه از نرم افزار ArcGIS و دانش کارشناسی که حاصل سالها تجربه نویسندگان در میدانهاي زمین گرمایی است براي تجزیه وتحلیل اطلاعات استفاده شده است چرا که براي مقیاسهاي بزرگ مثل یک کشور توانایی این نرم افزار در امر مکانیابی و ترکیب داده ها و تلفیق نقشه ها و کاهش هزینه هاي مطالعات بسیار بالاست. بدین ترتیب که ابتدا در محیط ساج برنامه نویسی لازم براي مراحل مختلف پروژه پتانسیل سنجی انرژي زمین گرمایی انجام شده و مدلی مفهومی تفصیلی طراحی می گردد. سپس اطلاعات موجود به صورت رقومی در این مدل قرار داده می شود.
بعد از بررسی داده هاي موجود در کشور و تطبیق آنها با لایه هاي مورد نیاز براي پتانسیل سنجی سه دادگان - Dataset - یا - گروه داده - اصلی براي مدل تعریف گردید که هرکدام از دادگانها شامل تعدادي لایه اطلاعاتی می باشند. نتایج این مطالعه میتواند مورد استفاده کارشناسان و مدیران وزارت نیرو و سازمان انرژي هاي نو ایران و صنایع مرتبط و ذینفع قرار گیرد. چرا که براي برنامه ریزي و توسعه میدان هاي زمین گرمایی دانستن مکانهاي داراي پتانسیل جهت انجام مطالعات اکتشافی دقیق تر بسیار ضروري است. مدل و نرم افزار تهیه شده در محیط ساج دینامیک بوده و قابلیت آن را دارد که با اندکی تغییرات براي تلفیق و مدیریت داده هاي اکتشافی تفصیلی در محدوده هاي کوچکتر مورد استفاده قرار گیرد.
.2 پیشینه استفاده از ساج در اکتشاف منابع زمین گرمایی
در سال 1998، Prol-Ledesma از نرم افزار ساج براي اکتشاف منابع انرژي زمین گرمایی در مکزیک استفاده کرد. در آن مطالعه براي تعیین دقیق محل مخزن از داده هاي مطالعات ژئوفیزیک و زمین شناسی استفاده شد و امروزه این میدان با نام Los Azufres یکی از معروفترین ترین میدان هاي زمین گرمایی این کشور است.در سال 2002، Mark Coolbaugh از دانشگاه نوادا امریکا در ارزیابی میزان انرژي زمین گرمایی و پروژه هاي اکتشاف منطقه اي در میدان Great Basin امریکا از نرم افزار ساج استفاده کرد. در این مطالعه هدف اولیه نشان دادن ارتباط بین انرژي زمین گرمایی با ساختار هاي زمین شناسی، مطالعات ژئوشیمیایی و داده هاي ژئوفیزیکی بود.در سال 2004 یونس نوراللهی در پروژه مطالعات اکتشافی در میدان زمین گرمایی Namafjall در شمال کشور ایسلند از نرم افزار ساج به طور گسترده استفاده کرد. در این پروژه بهترین محل براي حفاري چاههاي زمین گرمایی و احداث نیروگاه زمین گرمایی در ناحیه Bjarnarflag با استفاده از نرم افزار ساج انتخاب گردید. در این پروژه که در دانشگاه سازمان ملل انحام شد دادگانهاي زمین شناسی، ژئو شیمیایی، ژئو فیزیکی و زیست محیطی مورد استفاده قرار گرفت.
.3 مدل مفهومی و روش تجزیه و تحلیل داده ها
در این مطالعه به دلیل حجم زیاد اطلاعات توصیفی، نقشه هاي رقومی، تنوع داده ها و همچنین ارائه یک روش تحلیلی کامپیوتري از نرم افزار ساج استفاده شده است. دو روش اصلی شامل تلفیق - - UNION لایه ها و همپوشانی یا تقاطع - INTERSECT - لایه ها در تجزیه و تحلیل اطلاعات و نقشه ها مورد استفاده قرار گرفته است.این روشها به صورت خیلی خلاصه در این بخش توضیح داده خوا هد شد. در این مطالعه از نقشه هایی به مقیاس1 : 500/000 استفاده شده است. 9 لایه اطلاعاتی اصلی و شاخص در این مدل وارد شده و محوریت مطالعه بر اساس وجود این شاخصها در یک منطقه است. در مدل نوشته شده این لایه ها با فرمول ریاضی زیر ترکیب شده اند.درحالیکه U و I عملگرهاي ریاضی ترکیب و تلاقی لایه ها، Fa، Vr، Vc، Mv، Hs، Az، MiS، MaS و Ib بترتیب نشانگر گسلها، سنگهاي آتشفشانی، دهانه هاي آتشفشانی، گل فشانها، چشمه هاي آبگرم، سنگهاي دگرسان شده، زمین لرزه هاي کوچک، زلزله هاي بزرگ و توده هاي نفوذي آتشفشانی میباشند. مدل مفهومی تهیه شده در محیط ساج براي مکانیابی مناطق پتانسیل دار انرژي زمین گرمایی در شکل 1 نشان داده شده است.
-1-3 ترکیب شاخص ها - Union -
براي ترکیب لایه ها در این مطالعه از ابزار Union در محیط ساج استفاده شده است. از این ابزار در مواردي استفاده میشود که نیاز است کلیه اطلاعات توصیفی و مکانی نقشه ها به نقشه جدید منتقل شده و هیچکدام از اطلاعات از بین نرود. در مدل نوشته شده لایه هاي اطلاعاتی شاخص در یک دادگان با هم ترکیب شده اند و نقشه جدید تهیه شده حاوي کلیه اطلاعات شاخص ها در دادگان مربوطه است. ازاین جهت مدل تهیه شده دینامیک بوده و به راحتی امکان افزودن لایه هاي شاخص جدید براي افزایش دقت مخصوصاٌ در اکتشافات سطح خرد وجود دارد.
-2-3 تلاقی یا همپوشانی شاخص ها - Intersect -
جهت تلاقی و انتخاب مناطق همپوشان شاخص هاي اطلاعاتی دادگان ها از ابزار Intersect در محیط ساج براي اجراي مدل GM-GRE استفاده شده است. با استفاده ازاین ابزار اطلاعات توصیفی و مکانی مشترك بین یک یا چند لایه اطلاعاتی انتخاب می گردد. مناطق انتخاب شده با این روش مناطقی هستند که در تمامی دادگانها جزء
