بخشی از مقاله
خلاصه
در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر سد مخزنی سلیمانشاه بر منابع آب زیرزمینی دشت سنقر آبخوان دشت شبیه سازی گردید. در ابتدا داده های مرتبط با امر شبیه سازی از سازمان های ذیربط جمع آوری و فرآیند آماده سازی داده های صورت پذیرفت.در گام نخست مدلسازی داده های زمینی از نقشه های GIS استخراج و سپس بستههای اجباری و اختیاری به برنامه ویژوال مادفلو وارد گردید.
شبیه سازی در دو مرحله صورت پذیرفت، نخست مدلسازی کمی آبخوان بدون اعمال سد و استخراج داده های مرتبط با نوسانات سفره آب زیرزمینی و مرحله دوم اعمال سد و استخراج نمودارهای نوسان سطح سفره در حضور سد بود. پس از استخراج نمودارها در هر دوگام و مقایسه آنها نتیجه گیری شد که سد مخزنی سلیمانشاه بصورت یک منبع تغذیه مصنوعی رفتار کرده و سطح ایستابی آبخوان در حضور سد در وضعیت تراز بالاتری نسبت به شرایط بدون سد قرار می گیرد. با این حال بیلان آبی آبخوان دشت سنقر در هر دو مرحله در وضعیت منفی برآورد گردید که مستلزم اتخاذ تدابیر مقتضی برای برنامهریزی های بلند مدت بهره برداری از آبخوان است.
1. مقدمه
از ارکان اصلی توسعه پایدار و حفظ محیط زیست هر کشوری آب است. کشور ایران در منطقه خشک کره زمین قرار گرفته است. متوسط بارش سالیانه آن کمتر از یک سوم متوسط بارش جهان است. مطالعه، حفاظت و بهرهبرداری بهینه از منابع آب بهویژه آبهای زیرزمینی نقش اساسی را در توسعه دارد. رشد سریع جمعیت در سال های اخیر و در کنار آن توسعه روز افزون فعالیت های اجتماعی، اقتصادی سبب شده است تا میزان بهره برداری از منابع آبزیرزمینی که در پاره ای مناطق تنها منبع قابل دسترس می باشد ، بیش از ظرفیت و پتانسیل بالقوه آن افزایش حاصل نماید که متأسفانه در بیشتر مناطق و دشت ها افت سطح آب زیرزمینی را به دنبال داشته است.
و لذا سیستم بهره برداری و مدیریت منابع آب ، به منظور برنامه ریزی صحیح در امر کنترل فعالیت و نحوه بهره برداری از منابع آبی کشور ایجاب می نماید تا قبل از هر چیز وضعیت این منابع از لحاظ کمی و مشخصات کیفی ، میزان و نحوه بهره برداری در وضعیت کنونی ، عوامل مثبت و منفی و نیازهای حال و آینده فعالیت های اجتماعی و توسعه اقتصادی مورد بررسی و شناخت قرار گیرد. در این تحقیق با مطالعه موردی بر سد سلیمانشاه بررسی احداث سد سلیمانشاه بر بیلان آب های زیرزمینی دشت سنقر مورد بررسی قرار می گیرد.
بدین منظور ابتدا وضعیت آبخوان دشت سنقر در حالت بدون سد شبیه سازی و میزان افت سالانه سطح آب زیرزمینی در حالت دائمی محاسبه می گردد. سپس با تعریف سد سلیمانشاه به مدل میزان تغذیه آبخوان از مخزن سد محاسبه می گردد.
ناصری و ندافیان - 1387 - جریان آب زیرزمینی دشت بهار همدان را توسط Modflow مورد شبیه سازی قرار دادند و سپس منشا آلاینده ها را توسط نرم افزار MT3D مورد جستجو قرار دادند که در نهایت نقاط مرکزی آلودگی را کشتارگاه های صنعتی در دشت معرفی نمودند.
صمدی - - 1387 آبخوان دشت قروه را با هدف مدیریت آبخوان با تکیه بر عدم قطعیت مورد بررسی قرار داد. در این تحقیق از مدل visual Modflow v. 2.60 جهت شبیهسازی آبخوان دشت قروه استفاده نمودند. جهت واسنجی مدل ریاضی دشت قروه، از آمار و اطلاعات مهرماه 72 تا مهرماه 74 و جهت صحت سنجی آن از آمار و اطلاعات مهرماه 74 تا مهرماه 75 استفاده گردید. آنها پس از قطعیت دادن به پارامترهای بکار رفته در مدل و تصحیح خطای مشاهده شده در مرحله صحت سنجی اول مجدداً این پارامترهای اصلاح شده را به مدل وارد نموده و مراحل واسنجی و صحت سنجی را تکرار نمود.
محقق با استفاده از آبخوان واسنجی و صحتسنجی شده دشت قروه، 4 استراتژی مختلف - ادامه روند کنونی بهره برداری از آب زیرزمینی، نفوذ آورد سالانه آبراهه های اوریه و ویهج، چشمه سراب و قنات خالصه از بررسی، P طریق بستر آبراهه ها، اجرای تغذیه مصنوعی توسط گودالهای تغذیه در جنوب پیزومتر 5 و تعیین میزان برداشت مجاز قبل از احداث تاسیسات تغذیه مصنوعی - را انتخاب نموده و اثرات آنها را بر روی آبخوان بررسی نمود.
هیسکوگ و کوینم به منظور ارزیابی میزان انتشار آلاینده ها در آب های زیرزمینی منطقه ردکنیون کریک در ایالات متحده،ابتدا توسط نرم افزار Modflow دست به شبیه سازی جریان آب زیرزمینی زد و سپس انتشار آلاینده ها را توسط MT3Dمورد تجزیه و تحلیل کیفی قرار داد.
تاد - 2002 - برای مشخص کردن محدوده تغذیه کننده چاه های آب شرب شهر استروگن بای در ویسکانسین آمریکا، آب های زیرزمینی این منطقه را با نرم افزار Modflow شبیه سازی کردند.ایشان مدل را در دو حالت ماندگار و غیرماندگار 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 این مدل در حالت غیرماندگار،بازتاب بهتری از رفتار آبخوان ارائه می دهد.همچنین از نتایج اجرای مدل مشخص شد که ناحیه تغذیه کننده چاهها،در فاصله 10 کیلومتری شمال شهر تا 7 کیلومتری جنوب شهر قرار دارد و زمان پیمایش از نواحی تغذیه تا همه چاهها به طور معمول کمتر از یک سال است
بنابراین بهمنظور حفاظت از آبزیرزمینی ایجاد استراتژیهای مدیریتی لازم میباشد که یکی از راههای آن بهدست آوردن پمپاژ بهینه از آبخوان میباشد.
2. مواد و روش ها
از نظر موقعیت جغرافیایی ، شهرستان سنقر در 85 کیلومتری شمال شرقی شهر کرمانشاه با ارتفاع 1700 متر از سط دریا واقع شده است. ارتفاع زیاد و عرض جغرافیایی نسبتا بالا موجب پیدایش شرایط آب و هوایی سرد در سنقر شده است. متوسط دمای حداکثر سالیانه این شهرستان معادل 17.8 و متوسط حداقل آن 3/5 درجه سانتیگراد است. متوسط بارندگی سالانه منطقه در حوضه آبریز سد سلیمانشاه 441 میلی متر برآورد گردیده است. تا عمق حداکثر 2 متر جنس خاک منطقه سیلتی و از این عمق به پایین، بافت خاک شنی به همراه قلوه سنگ است. سنقر به لحاظ زمین شناسی جزو منطقه خرد شده زاگرس محسوب و منطقه کارستی است.
در این تحقیق به منظور شبیه سازی کمی آبخوان دشت سنقر ابتدا جریان آب زیرزمینی در دشت شبیه سازی گردید. نخستین گام در شبیه سازی هیدرولیکی جریان در مدل ModFlow انتخاب تعداد سلولها و تعریف سلولهای فعال و غیرفعال به مدل است. در تحقیق حاضر در شبکه بندی جریان سلولها بصورت 200*200 به نرم افزار معرفی شدند. در محدوده دشت سنقر 2086 حلقه چاه وجود دارد که از این تعداد 920 حلقه چاه عمیق و مابقی چاه نیمه عمیق میباشند. بدون شک چاههای پمپاژ که عمدتا برای مصارف کشاورزی مورد استفاده قرار میگیرند بیشترین سهم را در تخلیه آبخوان دارند به همین دلیل واردسازی اطلاعات دقیق آنها به مدل از ضرورت بسیاری برخوردار است
با توجه به تک لایه ای بودن آبخوان، نوع جریان در آکیفر، »جریان دو بعدی در پلان آکیفر آزاد« انتخاب گردید. نظر به وسعت منطقه و شیب هیدرولیکی جریان، فرضیات » دوپویی – فورشهایمر« از اعتبار قابل قبولی برخوردارند و بنابراین انتخاب فوق منطقی می باشد. هفت چاه مشاهده ای در محدوده مدل شده وجود دارد. با استفاده از اطلاعات چاههای مشاهده ای و وارد نمودن آنها به مدل بر اساس Utmهرکدام، نقشه تراز آب زیرزمینی مهر ماه 1391که آبخوان در حالت پایدار است تهیه گردید. مرزهای شمالی بصورت مرزهای ورودی و مرزهای خروجی در بخش جنوبی محدوده مورد مطالعه میباشند که در مدل تهیه شده با استفاده از بسته مرزهای با بار هیدرولیکی عام شبیه سازی شده اند.
داده های ورودی مدل شامل پارامترهای هیدروژئولوژیکی، رودخانه، تعریف ارتفاعات دشت به مدل، تعریف عمق سنگ بستر در نواحی متعدد به مدل، تعریف مقادیر هد اولیه و زون بندی هدایت هیدرولیکی می باشند. هرکدام از این داده ها توسط MODFLOW در بسته های مربوطه بررسی و شبیه سازی می شوند. براساس دادههای موجود، از روش منطقه بندی برای پارامتره کردن خصوصیات هیدروژئولوژیکی استفاده شده است. مقادیر اولیه تقریبی این پارامترها بر اساس لوگ حفاری چاههای مشاهده ای و نتایج آزمون پمپاژ صورت گرفته تعیین شدند.
شکل .1 چاههای پمپاژ واردسازی شده در محدوده دشت
MODFLOW از بسته رودخانه برای شبیه سازی رودخانه به مدل استفاده می کند. داده های رودخانه شامل عرض و عمق آب رودخانه و ارتفاع بستر، در مقاطع و گام های زمانی مختلف به مدل معرفی شدند. رودخانه گاوه رود که از قسمت شمال شرقی به دشت وارد شده و از قسمت غرب آن خارج می گردد به مدل معرفی گردید. از نقشه های هوایی و اطلاعات GIS تمامی ارتفاعات به سلولهای نظیر تخصیص داده شد که این ارتفاعات شامل عمق سنگ بستر و ناهمواری های سطح دشت بود. پس از وارد کردن مقادیر تمامی ارتفاعات و ضخامت سلولها نمودار سه بعدی دشت که شامل سطح و آب زیرزمینی می شد از بسته مربوطه استخراج گردید.
بر اساس اطلاعات چاههای مشاهداتی موجود در محدوده دشت میزان هد اولیه به مدل وارد گردید. به این منظور مقادیر توسط پلیگونهایی با مقادیر یکسان به نواحی مختلف دشت اختصاص داده شدند. در شکل کلی با توجه به داده های جمع آوری شده از دشت و وارد کردن آن به روی نقشه نقاط دارای هد اولیه ثابت مشخص شدند. به اینصورت که کمترین هد در قسمت غربی داشت با مقدار 1367 متر و بیشترین مقدار آن در بخش شمال شرقی دشت به میزان 2264 متر بود که زونبندیهای مربوط به هد اولیه همانند شکل زیر برای مدل تعریف گردید.
شکل .2 توزیع هد درون یابی شده در دشت
