بخشی از مقاله
چکیده
مطالعه کمی منابع آب زیرزمینی و پایش دقیق روند تغییرات آنها طی گذر زمان، به ویژه در مناطقی که با محدودیت منابع آبی رو برو هستند، امری ضروری جهت مدیریت صحیح و بهرهبرداری پایدار این منابع محسوب میگردد. استان گلستان نیز به عنوان یکی از استانهای نیمهخشک ایران، به دلیل برداشتهای بیرویه از سفره آب زیرزمینی و کاهش ریزشهای جوی در چند سال گذشته، با افت سطح ایستابی و افزایش شوری آب زیرزمینی مواجه گردیده است.
دشت گرگان با وسعت حدود 4727 کیلومترمربع، یکی از بزرگترین دشتهای ایران و مهمترین دشت استان گلستان از نظر تأمین آب برای مصارف کشاورزی و آشامیدنی است. در این دشت شبکهای از پیزومترها و چاههای مشاهدهای وجود دارد که اندازه-گیری مستمر ماهانه بیش از 30 ساله را شامل میشوند.
در این پژوهش به بررسی تغییرات کمی منابع آب زیرزمینی دشت گرگان، به منظور تعیین وضعیت کنونی آبخوان ”از طریق مقایسه دادههای فعلی با دادههای سالهای قبل “ پرداخته میشود؟ برای بررسی هیدروژئولوژی دشت، از آمار 30 ساله - 1362-1392 - پیزومترهای دشت گرگان، به علت کاملتر بودن نسبت به دورههای قبل، استفاده شد. ابتدا به رسم نقشههای همپتانسیل و همافت و هیدروگراف دشت پرداخته شد و سپس با کمک این نقشهها، هیدروژئولوژی دشت مورد بحث و بررسی قرار گرفت تا در نهایت بتوان نقاط بحرانی آب زیرزمینی را مورد شناسایی قرار داد.
مقدمه
آب به عنوان یک منبع قابل تجدید، همواره به عنوان یک رکن اصلی توسعه مطرح بوده است و نقش مهمی در توسعهی مناطق شهری و روستایی دارد. بحران آب زیرزمینی به وضعیتی اطلاق می-شود که در آن، افت سطح آب زیرزمینی بیش از حد مجاز باشد. در بسیاری از موارد، پائین افتادن سطح آب زیرزمینی حتی منجر به کاهش کیفیت آب نیز میشود. یک مدیریت کارآمد حکم میکند که پس از مشاهده بحران، اقداماتی اساسی در جهت مهار افت سطح آب زیرزمینی در کوتاهمدت و تقویت پتانسیل آبی و تعادل بخشی این دشتها از طریق جلوگیری از اضافه برداشت و یا تغذیه مصنوعی آبخوان و ... در بلند مدت صورت بگیرد.
رشد سریع جمعیت جهان و توسعه کشاورزی در دهههای گذشته و جوابگو نبودن میزان آبهای سطحی به نیازهای بشر منجر به افزایش روند پمپاژ آب و در نتیجه افت سطح آب زیرزمینی و تهی شدن سفرهها شده است .[1] همین مسأله موجب کاهش میزان آب در مناطق مختلف به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک جهان شده و بحرانهایی را به وجود آورده است.
در سالهای اخیر مشکل افت سطح آب زیرزمینی و بیلان منفی سفرهها در اکثر دشتهای ایران گزارش شده است که از جمله آنها میتوان به دشتهای رفسنجان [2]، زرند ساوه [3]، زنجان [4] ، همدان [5]، اختیارآباد کرمان [6]، شمسی، بفروئیه و میبد [7] ، جنوب و جنوبغرب تهران [8]، فریمان- تربتجام [9] ، دشت شاهرود [10] و دشت دامغان [11] اشاره نمود. تهی شدن سفره آب زیرزمینی و پیامدهای آن از جمله افزایش هزینههای استحصال آب، نشست زمین و کاهش کیفیت آب، امروزه به یک مشکل جهانی تبدیل شده و در مناطق مختلف دنیا از جمله آمریکا، ایتالیا، ژاپن، انگلستان، چین، تایلند، تایوان و مکزیک مشاهده شده است
ایران نیز ازجمله کشورهایی است که به دلیل کمبود منابع آب سطحی، بیشترین آب مصرفی در کشاورزی را از آبهای زیرزمینی تأمین میکند. بنابراین کمبود منابع آب زیرزمینی یکی از بحرانهای زیستمحیطی حال حاضر درکشور محسوب میشود، به طوری که متجاوز از %25 سفرههای آب کشور به دلیل برداشت بیش از حد در شرایط بحرانی قرار دارند. از نظر کمی افت سطح آب باعث نشست زمین، کاهش دبی چاهها و پیشروی آب شور به سمت ساحل میشود.
مواد و روشها
موقعیت جغرافیایی: منطقه مورد مطالعه، دشت گرگان، واقع در حوضه آبگیر گرگانرود- قرهسو میباشد. حوضه آبگیر رودخانههای گرگانرود و قرهسو، بین مختصات جغرافیایی 54 - 02 الی -16 56 طول شرقی و 36 - 34 الی 37 - 47 عرض شمالی در بخش شرقی رشته کوه البرز واقع شده و دارای وسعتی حدود 13061 کیلومترمربع میباشد - شکل . - 1 دشت گرگان، که یکی از وسیع-ترین دشتهای کشور است، با روند شرقی- غربی در دامنه شرقی ارتفاعات البرز با وسعتی حدود 4727 کیلومترمربع در این حوضه گسترده شده است.
آبخوانهای آبرفتی دشت گرگان به طور پیوسته از دریای مازندران در غرب تا کلاله در شرق به طول 130 کیلومتر و از دامنه ارتفاعات جنوبی تا دیوار اسکندر در شمال به عرض 35 کیلومتر گسترش دارد. حداقل ارتفاع در این منطقه سواحل دریای مازندران با -26 متر و حداکثر آن در حوضه قره سو با 3200 متر - ارتفاعات گرمابدشت - و در گرگانرود با 3600 متر - ارتفاعات سرمو - میباشد. شیب حوضه گرگانرود به مراتب کمتر از قرهسو بوده و به طور متوسط 1/27 درصد برآورد گردیده است. از مهمترین شهرهای موجود در این محدوده مطالعاتی میتوان به شهرهای گرگان، گنبد و علیآباد، اشاره نمود. مهمترین سازههای آبی موجود در این دشت سدهای گلستان، بوستان، وشمگیر و کوثر میباشد
شکل -1 موقعیت جغرافیایی دشت گرگان در کشور
روش انجام کار: به منظور بررسی تغییرات سطح آب در دشت گرگان، آمار چاههای مشاهدهای موجود 289 - پیزومتر - طی دوره زمانی 30 ساله 1361- 62 - تا - 1391-92 مورد بررسی قرار گرفت - شکل . - 2 این دوره به دلیل کاملتر بودن اطلاعات نسبت به سال-های دیگر، مبنای کار قرار گرفت زیرا آمار قبل از سال آبی 61-62 به دلیل ناقص بودن نمیتوانست در این پژوهش بهکار گرفته شود. پس از آن کلیهی اطلاعات هواشناسی، هیدرولوژی و هیدروژئولوژی منطقه جمعآوری و تجزیه و تحلیل شد. با کمک نتایج حاصل از این بررسیها و با بکارگیری نرم افزار Arc GIS و Excel بهترتیب، نقشه-ها و جدولهای مربوطه رسم گردید. هدف از ترسیم این نقشهها، بهدست آوردن دید کلی از روند تغییرات سطح آب زیرزمینی و بررسی افت است.
شکل -2 موقعیت پیزومترها در دشت گرگان
نتایج و بحث
بررسی سطح آب زیرزمینی دشت گرگان: به منظور بررسی تغییرات سطح آب در پیزومترهای موجود در محدوده دشت، نیاز به دادههای تراز سطح آب زیرزمینی بود که این تراز در هر یک از چاههای پیزومتری با استفاده از عمق آب زیرزمینی اندازهگیری شده در این چاهها و ارتفاع نقاط نشانهی آنها و تعیین اختلاف این دو به دست آمده است و سپس نقشه همپتانسیل برای اسفند ماه سال 1392، ترسیم گردید. با توجه به نقشه مذکور - شکل - 3، بالاترین تراز آب زیرزمینی منطبق بر نواحی غربی و جنوبی دشت میباشد و با پیشروی به سمت شرق و دریای مازندران از تراز آب کاسته شده و در نوار ساحلی کمترین مقدار خود را دارا است.
دلیل ارائه چنین ترازی برای منطقه مورد مطالعه، قرارگیری در مسیر جبهه ورودی سطحی و زیرزمینی و همچنین تبعیت از توپوگرافی منطقه است. رقوم منحنیهای تراز آب زیرزمینی بین 120 متر در شرق دشت گرگان تا -30 متر در سواحل دریای مازندران متغیر است. به طور کلی اگر دشت به دو بخش شمالی و جنوبی تقسیم شود، در نیمهی شمالی دشت گرگان منحنیهای تراز آب تقریبا دارای روند شرقی-غربی بوده و در نیمهی جنوبی، رقوم آنها از جنوب به سمت شمال کاهش مییابد.
جهت کلی جریان آب زیرزمینی در آبخوان دشت گرگان، هم روند با جریانات سطحی این دشت و از جنوب به سمت شمال و از شرق و جنوب شرق به سمت غرب میباشد. به طور کلی نیمه شرقی دارای تراز بیشتری نسبت به نیمهی غربی دشت می-باشد به گونهای که کاهش تراز آب زیرزمینی در بخش غربی دشت نشان میدهد که منطقه تخلیهی آب زیرزمینی منطبق بر این ناحیه از دشت بوده است. گرادیان هیدرولیکی در دشت، یکنواخت نیست به طوری که بیشترین میزان گرادیان هیدرولیکی در نواحی جنوبی دشت و در منطقه تغذیه میباشد و به سمت شمال و شمال شرقی دشت گرادیان هیدرولیکی کاهش یافته است.
شکل -3 نقشه همپتانسیل منطقه
بررسی نوسانات سطح آب زیرزمینی: به منظور تهیه هیدروگراف اختلاف تراز آب را بین سالهای 1362 و 1392 برای هر پیزومتر واحد و بررسی نوسانات سالانهی سطح آب زیرزمینی دشت گرگان محاسبه کرده و براساس نتایج حاصله، دشت به سه بخش - افت بالا، طی سالهای 1362 تا 1392، از میانگین وزنی سطح آب زیرزمینی افت متوسط و افت اندک - تقسیم گردید. - شکل - 5، تقسیم بندی در اسفند ماه هر سال در پیزومترهای موجود در منطقهی مورد دشت بر اساس میزان افت سطح آب زیرزمینی را طی سالهای مطالعه استفاده گردیده است. در نهایت با استفاده از آمار و اطلاعات 1362 تا 1392 نشان میدهد.
حاصله، هیدروگراف معرف دشت گرگان طی سالهای 1362 تا 1392 ترسیم گردید
شکل -4 هیدروگراف معرف دشت گرگان
همانطور که از هیدروگراف واحد دشت گرگان مشاهده می-شود، سطح آب در این دشت در سال 1364 و 1368 در تراز بیشتری قرار داشته است. به طور کلی سطح ایستابی از سال 1362 تا 1368 با یک نوسان، روند صعودی داشته و به میزان 6/57 متر بالا آمده است. پس از آن یعنی از سال 1368 تا سال 1380 سطح آب روند نزولی را طی کرده است به گونهای که طی این مدت سطح آب زیرزمینی با 12/23 متر افت، از تراز 37/21 متر در اسفند ماه 1368 به تراز 24/98 متر در اسفند ماه 1380 رسیده است که علت آن را میتوان به افت سطح آب زیرزمینی در اثر خشکسالی رخ داده در منطقه در آن زمان و افزایش برداشت از چاههای بهرهبرداری دانست. اما مجدداً از سال 1380 سطح آب رو به افزایش گذاشت و نهایتاً به تراز 29/57 متر در سال 1392 میرسد.
از مقایسه تعییرات سطح آب با بارندگی منطقه، مشخص میشود که سطح آب در منطقه تا حدودی متأثر از میزان بارندگی است و با افزایش یا کاهش آن تغییر میکند. با توجه به روند کلی سطح آب منطقه بین داده-های سال 1362 و 1392 یک افت نامحسوس به میزان حدود یک متر، مشاهده میشود که حاکی از تعادل سطح آب زیرزمینی در بلند مدت میباشد.
همانطور که در شکل مشاهده میشود، بیشترین مقدار افت آب زیرزمینی در نوار جنوبی دشت میباشد که علت آن را میتوان علاوه بر برداشت زیاد آب از چاهها به دلیل نزدیک بودن به مناطق شهری، به برخی از شرایط محلی از قبیل نزدیکی پیزومترهای این منطقه به ارتفاعات و قرارگیری آنها در مرز ورودی آبخوان دانست. به همین ترتیب با بالا رفتن و در میانههای دشت افت کاهش یافته و در نواحی شمالی و حاشیه دریای مازندران میزان افت بسیار کم می-شود. از جمله علل افت پایین در ناحیهی شمالی دشت را میتوان وجود زمینهای کشاورزی در مجاورت پیزومترهای این منطقه، نزدیکی به دریای مازندران و تغذیهی بالای آبخوان از سوی ارتفاعات جنوبی دشت دانست. به علاوه وجود شورهزارها در این منطقه و در نتیجه نامناسب بودن کیفیت آب باعث شده است که برداشت آب از این منطقه کمتر باشد.
با توجه به اندازهگیریها، متوسط حداکثر افت - بالای 10 متر - در طول 30 سال حدود 12/8 متر، حداقل آن - کمتر از یک متر - حدود 0/61 متر و میانگین افت در دشت 2/8 متر بوده است، یعنی سطح آب زیرزمینی در دشت گرگان به طور متوسط سالیانه افتی برابر با 14 سانتیمتر داشته است. همچنین مقدار افت برای هر یک از زونها محاسبه شده است که میزان آن در زون یک - افت بالا - 7/74 متر، در زون 2 - افت متوسط - 2/94 متر و در زون 3 به میزان 1/18 متر میباشد
