بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق برای شبیهسازی سطح و بیلان آبی آب زیرزمینی دشت سفید دشت واقع در استان چهارمحال و بختیاری تحت تاثیر تغییر اقلیم از مدل مفهومی GMS استفاده شده است.. ساختار مدل مفهومی آبخوان سفید دشت شامل محدوده ی مدلسازی، توزیع اولیه پارامترهای هیدروژئولوژیکی - هدایت هیدرولیکی، آبدهی ویژه - ، تخلیه چاه های بهره برداری، قنوات و میزان آب برگشتی آنها، چاه های مشاهداتی، میزان تغذیه از سطح به آبخوان و شرایط مرزی آبخوان است. واسنجی مدل GMS در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار برای یک سال آبی انجام شده و سطح ایستابی شبیه سازی شده در چاههای مشاهده ای با مقادیر اندازه گیری شده آنها مقایسه شدند.
صحت سنجی مدل با استفاده از پارامترهای واسنجی شده و داده های چهار سال آبی انجام گرفت. در ادامه از دادههای مدل-HADCM3 A2 برای پیش بینی تغییرات اقلیم منطقه در دوره 2015-2034 استفاده شد. این دادهها بوسیله روش LARS-WG برای منطقه ریزمقیاس شدند. برای شبیه سازی رواناب منطقه در دوره آتی، ابتدا مدل بارش- رواناب IHACRES با داده های ماهانه - دما، بارش و رواناب - مشاهداتی واسنجی شده و سپس متغیرهای اقلیمی تولیدی از مدل LARS-WG به این مدل معرفی گردید. نهایتا رواناب و بارش تولیدی در دوره آتی تحت عنوان تغذیه به مدل آب زیرزمینی GMS وارد شده و اثر این تغییر در سطح ایستابی و بیلان آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج قابلیت متدولوژی این تحقیق در شبیهسازی سطح و بیلان آبی یک آبخوان تحت شرایط تغییر اقلیم را نشان داد.
واژگان کلیدی: تغییر اقلیم، آبخوان، GMS، AOGCM، LARS-WG، IHACRES
مقدمه :
آبهای زیرزمینی یکی از مهم ترین منابع تامین آب در بخش های گوناگون شرب ، کشاورزی و صنعت می باشد. لذا شبیه سازی و پیش بینی تغییرات سطح ایستابی جهت مدیریت و برنامه ریزی منابع آب در دوره های آتی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.مطالعات زیادی در زمینه آثار پدیده های تغییر اقلیم بر مناطق مختلف جهان صورت گرفته است دراین مطالعات سناریوهای تغییراقلیم با مدل های هیدرولوژیکی جفت شده اند ومیزان آثار تغییر اقلیم بر منابع آبی بررسی گردیده است. نتایج حاکی از تاثیرات تغییر اقلیم در بسیاری از نقاط جهان در دهه های اخیر و افزایش مداوم انتشار گازهای گلخانهای در قرن 21ام و در نتیجه تشدید این اثرات می باشد.
از آنجا که پدیده تغییر اقلیم از بحرانهای مدیریت منابع آب به شمار می آید و با تغییر در شرایط تغذیه، بر تخلیه و ذخیره آب زیرزمینی اثر می گذارد. از اینرو بررسی اثرات این پدیده بر روی منابع آب زیرزمینی ضرورت می یابد. در این تحقیق از داده های مدل گردش عمومی HADCM3تحت سناریوی A2 جهت شبیهسازی متغیرهای اقلیمی دما و بارش استفاده می گردد. همچنین به منظور شبیه سازی رواناب منطقه مدل IHACRES مورد استفاد قرار می گیرد.جهت شبیهسازی جریان آب زیرزمینی و بررسی تاثیر تغییر پارامترهای اقلیمی بر روی منابع آب زیرزمینی و پیش بینی تحولات آینده آبخوان برای تدوین سیاستهای پایش و مدیریت آبخوان در محدوده مطالعاتی از نرم افزار GMS استفاده می گردد که این نرم افزار یک سیستم جامع در برگیرنده چندین مدل آب زیرزمینی شبیه ساز و یک رابط گرافیکی می باشد.
مواد وروش ها:
-1 منطقه مورد مطالعه
دشت سفیددشت، در استان چهارمحال و بختیاری واقع شده است. آبخوان سفیددشت از نوع لایه آبدار آزاد می باشدو در یک ناودیس متقارن که محور آن را می توان در امتداد تقریبی شمال - جنوب و درامتداد فرضی جاده شهرکرد - بروجن در نظر گرفت، گسترش د ارد. شکل - 1 - براساس نتایج حاصل از مطالعات ژئوفیزیک و حفاری ها، عناصر تشکیل دهنده آبخوان به نسبت های متفاوت از عناصر تخریبی نظیر رس و ماسه و شن و قلو ه سنگ تشکیل یافته است و عموما ” در نواحی ورودی و شمالی دشت درصد عناصر درشت دانه تر بیشتر بوده و به سمت نواحی خروجی و جنوبی دشت قطر ذرات کاهش می یابد. آب و هوای غالب در منطقه، آب و هوای کوهستانی بوده و ارتفاع مطلق دشت ها از سطح دریا بیش از 2000 متر می باشد خروجی آب های سطحی و زیرزمینی دشت سفیددشت از طریق رودخانه بیژگرد از محدوده مطالعاتی خارج می گردد. متوسط بارندگی سالانه در سفید دشت برابر 361 میلی متر و دمای متوسط سالانه حدود 11/4 درجه سانتی گراد برآورد شده است .
-2 جمع آوری داده ها:
مطالعات هیدروکلیماتولوژیدر برگیرنده مطالعات هواشناسی و هیدرولوژی می باشد. مطالعات هواشناسی شامل - بارانسنجی، دماسنجی، اقلیم - از ایستگاه سینوپتیک بروجنکه نزدیکترین ایستگاه به این محدوده می باشد، گرد آوری شده است. مطالعات هیدرولوژی شامل شبکه آبسنجی، محاسبه آبدهی از ایستگا ههای هیدرومتری محدوده موردنظر بدست می آید.ویژگیهای هیدروژئولوژیکی آبخوان از تهیه هیدروگراف واحد، نقشه تراز متوسط آب زیرزمینی و نقشه هدایت هیدرولیکی حاصل می گردد. با در دست داشتن آمارماهانه 14 حلقه چاه مشاهداتی نقشه ترازمتوسط آب زیرزمینی برای سال1383 -84ترسیم میگردد و با داشتن نقشه قابلیت انتقال - ازآزمایش پمپاژ - Tو ضخامت لایه به وسیله نرم افزارGIS ، نقشه هدایت هیدرولیکی k بدست میآید.
منابع آب مورد استفاده در دشت سفید دشت ترکیبی از منابع آب سطحی و زیرزمینی می باشد که عمدتا برای مصارف کشاورزی استفاده می شودجمعًا. 210 حلقه چاه برای مصارف کشاورزی، 4حلقه چاه جهت مصارف شرب و 9 حلقه چاه جهت مصارف صنعتی می باشند تعداد قنوات دایر 12 رشته گزارش شده است.انتخاب محدوده بیلان آب زیرزمینی بر اساس مواردی نظیر جانمائی چاه های مشاهده ای، محل های تجمع چاه های بهره برداری، زمین شناسی محدوده مطالعاتی و خطوط همتراز آب زیرزمینی صورت می پذیرد. سطح محدوده ی بیلان دشت سفید دشت برای سال آبی سال1383 -84برابر 84 /82 کیلو مترمربع برآورد گردیده است .
-1 مدل آب زیرزمینی
نرم افزار GMSیک رابط گرافیکی قوی و یک سیستم جامع برای شبیه سازی آب زیرزمینی می باشدکه در برگیرنده چندین مدل آب زیرزمینی شبیه سازاست .یکی از بزرگترین نقاط قوت GMS استفاده ازروش مدل مفهومی است این رویکرد ساخت مدل مفهومی را با استفاده ازنرم افزارGIS ممکن می سازد.
-1-6 مدل مفهومی آبخوان سفید دشت :
ساختار مدل مفهومی - Conceptual model - آبخوان سفید دشت شامل محدوده ی مدلسازی و توزیع اولیه پار امترهای هیدروژئولوژیکی - هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه - ، تخلیه چاه های بهره برداری و میزان آب برگشتی آنها، چاه های مشاهداتی، قنوات و چشمه ها، میزان تغذیه از سطح به آبخوان و شرایط مرزی آبخوان است.مدلسازی برای یک سیستم آب زیرزمینی یک لایه انجام شده است. محدوده ی مدلسازی منطبق بر محدوده بیلان آب زیرزمینی می با شد.بر اساس مقادیر قابلیت انتقال آبخوان در نقاط مختلف و نتایج مطالعات هیدروژئولوژی، مقادیر اولیه هدایت هیدرولیکی به صورت زون بندی در نظر گرفته شده است مقادیراولیه پارامترآبدهی ویژه با توجه به دانه بندی، مشابه پارامتر هدایت هیدرولیکی زونهای با ویژگیهای یکسان در نظرگرفته شده و برای هر زون یک مقدار برابر با 2 تا 10 درصد درنظرگرفته شده است.
با تو جه به نوع مصرف هریک از منابع آب ، میزان آب برگشتی با توجه به ضرایب آب برگشتی محاسبه شده و به صورت نقطه ای و در محل همان منبع آبی به آبخوان تزریق شد ه است .ضرایب نفوذ برای دوره های مرطوب و خشک برای آب برگشتی چاههای کشاورزی به ترتیب 24 و 18 درصد، قنوات کشاورزی10 و 20 درصد، آب برگشتی چاههای شرب معادل 65 درصد وآب برگشتی چاههای صنعت50 درصد درنظر گرفته می شود.برای تهیه نقشه اولیه تغذیه از سطح، بر اساس روانابهای وارده از زیر حوضه های اطراف زون بندی انجام گرفته است.
ضرایب نفوذ برای دوره های مرطوب و خشک برای روانابهای وارده به ترتیب 10 و 7 درصد و برای نفوذ حاصل از بارندگی 15 و 10 درصد در نظر گرفته شده است با احتساب ضرایب نفوذ مقادیر تغذیه برای هر زون وارد می شود. مرزهای مدل مفهومی شامل مرزهای هد مشخص - Specified Head Boundary - و مرزهای منطبق بر خطوط جریان - No-Flow Boundary - می باشند که در مدل عددی، مرزهای هد مشخص، مرزهای CHD نامیده می شوند اعداد مورد نیاز برای هد مرزهایCHD از روی نقشه تراز آب زیرزمینی برداشت شده و در مدل عددی قرار می گیرند.آب زیرزمینی از طریق مرزهای CHD امکان ورود و خروج از محدوده مدلسازی را دارد در مجموع 26 مرز هد مشخص و 26 مرز منطبق بر خطوط جریان در مدل مفهومی تعریف شده اند.
-2-6 مدل عددی آبخوان سفید دشت :
به کمک مدل GMS می توان پس از ساخت مدل مفهومی آبخوان، مدل عددی را به صورت اتوماتیک و با استفاده از مدل مفهومی تهیه کرد. در این راستا شبکه بندی استفاده شده برای مدلسازی آبخوان دارای سلولهایی با اندازه 250 ×250 متر می باشد.
