مقاله عوامل موثر بر افت آب¬های زیرزمینی استان کرمان

بخشی از مقاله

چکیده

بحران آب مسئله ای مهم است که زندگی بشر را تحت تاثیر قرار داده است،  برای انجام فعالیت های مختلف و ادامه زندگی وجود آب الزامی است و بخش عمده آب مصرفی از طر یق آب زیرزمینی تامین می شود. لذا این امر منجر  به برداشت بی رویه آبهای رزیزمینی شده است.

بنابراین در این مطالعه تاثیر کاهش حجم مخازن آب های زیرزمینی بر اثر متغیر های تخلیه، دما و بارش در سری زمانی 1381-1394 با مدل اثر ثابت پانل دیتا برای آبخوان  های دولت آباد، صوغان، منوجان، شهربابک، خاتون آباد، کویرسیرجان، سیرجان، فاریاب شرقی، جیرفت، دشتاب، قلعه گنج-کمسفیداز، راور، شهداد، بم  و نرماشیر، راین، رفسنجان، بردسیر،کرمان، کوهبنان، سیریز و زرند بررسی شد . نتایج حاصل از مدل ثابت پانل دیتا نشان می دهد که 0/08 میلیون متر مکعب برداشت از آب های زیرزمینی منجر به یک میلیون متر مکعب افت آبهای زیرزمینی می شود.

افزایش یک درجه سانتی گراد دما3/56 میلیون متر مکعب آبهای زیرزمینی را کاهش می دهد. یک میلیمتر بارش حجم مخازن آبخوان ها را 0/097 میلیون متر مکعب افزایش می دهد. بیشترین اثر کاهش افت آب های زیرزمینی در اثر کاهش بارش میباشد. تخلیه آب های زیرزمینی از عواملی است که تحت کنترل بشریت است. با توجه به اینکه %94 از برداشتهای آب زیرزمینی از طریق بخش کشاورزی صورت میگیرد، لذا سیاست استفاده بهینه از آب در بخش کشاورزی از راهکارهای مهم کاهش در وضعیت بحران آب های زیرزمینی می-باشد و این امر نیازمند به همکاری مسئولین و برنامهریزان در راهنمایی کشاورزان میباشد.

.1 مقدمه

آب گرانبهاترین ثروتی است که در اختیار بشر قرار دارد، بخصوص در استان کرمان که سطح وسیعی از آن را مناطق خشک و کویری دربرگرفته است. استفاده بیرویه و غیرمجاز از منابع آبهای زیرزمینی یکی از مهمترین چالشها در مسئله بهرهبرداری از منابع آب میباشد . براساس آمار دفتر مطالعات آب منطقه استان کرمان برداشت از آب های زیرزمینی در سال 1383-1384 ، 5702 و در سال 1392 -1391 ، 6207 میلیون متر مکعب میباشد و به ترتیب در سالهای مذکور مقدار مصرف در بخش کشاورزی 5323 و 5515 میلیون مترمکعب است. لذا عمده برداشت ها از آب-های زیرزمینی در بخش کشاورزی می باشد .

با مد نظر قرار دادن اینکه از عوامل اصلی و محدودکننده توسعه بخش کشاورزی نهاده آب میباشد، در صورتی که براساس توسعه پایدار برای منابع آب برنامهریزی نشود، استان کرمان با معضلاتی مواجه خواهد شد. با توجه به شرایط خشکسالی و کمآبی منطقه، توجه به افت سطح آبهای زیرزمینی لازم میباشد تا بستر مناسب برای سیاستگذاری در جهت توسعه و بهبود منابع آبی فراهم شود.

برای ادامه حیات وجود آب الزامی است، لذا پایداری در منابع آبی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در صورتی که برداشت از آب زیرزمینی نسبت به تغذیه طبیعی فراتر رود، سطح آب با افت شدیدی مواجه میگردد. این امر خطرات زیست محیطی و ناپایداری در منابع آبی را به دنبال دارد . افزایش پمپاژ آب از چاههای نیمه عمیق و عمیق سبب افت سطح آب زیرزمینی و خشک شدن تعداد زیادی از چشمهها و قناتها شده است.

با توجه به بارش کم و عدم تغذیه مناسب و کافی آبخوانها، برداشت آب در دشتهای استان کرمان همواره بیش از میزان تغذیه بوده و در اکثر دشتها منجر به افت مداوم سطح آب زیرزمینی شده است. آسیبهای اقتصادی برداشتهای بیرویه از آبهای زیرزمینی علاوه بر میزان خسارات وارده به زمینهای کشاورزی و کاهش تولید و تلف شدن دام و طیور و حیات وحش به خسارات ناشی از نشست زمین، افزایش سیلخیزی، افزایش مصرف انرژی، صرف هزینه استحصال و انتقال آب شرب و کشاورزی، هزینه دفع فاضلا بها و زبالهها، افزایش بیماری بر اثر استفاده از آبهای ناسالم و ... نیز شده است. این امر مردم را با مشکل کاهش تولیدات کشاورزی، رکود اقتصادی در منطقه، نزاع بر سر آب و مشکل امرار معاش مواجه ساخته است

عدم شناخت صحیح و بهرهبرداری بیرویه از این منابع، خسارت جبرانناپذیری مانند افت شدید و غیرقابل برگشت سطح آب زیرزمینی، کاهش دبی چاهها و قنات، تغییرات الگوی جریان آب زیرزمینی مانند پیشروی جبهههای آب شور را به دنبال دارد. بدین منظور برای آگاهی از وضعیت منابع آب زیرزمینی و مدیریت بهینه آن لازم است بررسی دقیقی از نوسانات سطح آب زیرزمینی انجام شود. با بررسی دقیق نوسانات سطح آب زیرزمینی میتوان از آن در برنامهریزی تأمین آب قابل اعتماد و نیز در مدیریت منابع آب استفاده نمود

بدین منظور یافتن اثرات بارندگی و بررسی تغییرات آن بر روی سطح آب زیرزمینی ضروری است - خان و همکاران، . - 2008 از منابع مهم تغذیه زیرزمینی، آب رودها هستند که با کاهش حجم آب و بارندگی یا خشک شدن آب رودها بر اثر خشکسالی، این منبع تغذیه آبهای زیرزمینی منطقه نیز کاهش یافته است

افزایش دما، بارندگی کم، برداشت بی رویه از منابع آبی، خشکسالیهای پیدرپی، آبیاری سنتی و افزایش سیلخیزی در زمین خشک و نیمهخشک، هریک به نوعی میتواند منجر به کاهش منابع آب گردد. تاثیر تغییر آب و هوا بر سطح آب زیرزمینی به طور کامل درک نشده و رابطه بین متغیرهای آب و هوایی و آب زیرزمینی بسیار پیچیده تر از همبستگی آنها با آبهای سطحی است. منابع آب زیرزمینی از طریق فرایندهای آبشناسی با تغییرات آب و هوا در ارتباطند. تغییر آب و هوا منجر به نوسان سطح آب زیرزمینی میگردد، به طوری که ممکن است بعضی از چاهها خشک شده و گروهی به دلیل از دست دادن ارتفاع آب دردسترس، سودمندی خود را از دست بدهند

مطالعات متعددی در زمینه روند تغییرات تراز آب زیرزمینی در نقاط مختلف جهان و ایران انجام شده است. در این مطالعه تاثیر عوامل برداشت های آبهای زیرزمینی، دما و بارش بر افت آب های زیرزمینی، به صورت مقطعی و سر ی زمانی 1381-1394 برای 21 آبخوان استان کرمان از جمله آبخوانهای دولتآباد، صوغان، منوجان، شهربابک، خاتون-آباد، کویر سیرجان، سیرجان، فاریاب شرقی، جیرفت، دشتاب، قلعه گنج-کم سفیداز، راور، شهداد، بم و نرماشیر، راین، رفسنجان، بردسیر، کرمان، کوهبنان، سیریز و زرند با استفاده از مدل پانل دیتا بررسی شد که وسعت آن ها به ترتیب 635، 58 ، 351، 875، 329، 252، 2009، 314، 1730، 148، 1855، 193، 325، 3239، 214، 4108، 763، 1333، 41، 295، 1627 کیلومتر مربع میباشد.

در مطالعات انجام شده داخلی انصاری و نادریانفر - 1391 - با تحلیل سری زمانی متوالی نشان دادند که تغییرات سطح آب زیرزمینی با مقادیر شاخص فازی بارندگی و تبخیر-تعرق استاندارد شده از همبستگی بیشتری در مقیاسهای مختلف زمانی نسبت به شاخص بارندگی استاندارد شده برخوردار هستند. محمدی قلعه نی و همکاران - 1391 - نشان دادند روند افزایشی بارندگی و روند کاهشی دبی بیانگر تاثیر بیشتر فعالیتهای انسانی در کاهش دبی رودخانههای قرهچای و مزلقان میباشد و د لیل افت سطح آبهای زیرزمینی در دشت ساوه احداث سد ساوه است.

اسلامیان و همکاران - 1386 - نشان دادند که بین وقوع ریزشهای جوی و تغییرات سطح آبهای زیرزمینی حوضه آبریز دشت بوئین زهرا ارتباط معنیداری وجود دارد. بیضایی و محمدی - - 1380 عامل اصلی افت سطح آب زیرزمینی را برداشت بیرویه آب برای مصارف کشاورزی معرفی میکنند. نادریانفر و همکاران - 1389 - نتایج همبستگی پیرسون بین بارش و سطح آب زیرزمینی را نشان دادن که بارندگیها با یک تاخیر 10 ماهه بیشترین تاثیر را روی سطح آب زیرزمینی دشت نیشابو ر دارد.

مردانه و همکاران - 1391 - نشان دادند که حدود 86 درصد چاهها همبستگی مثبت با بارندگی دار دن و دگرگونیهای بارندگی باعث تغییر تراز آب زیرزمینی در جهت یکدیگر میشود. فرزین و همکاران - 1388 - نشان دادند که رابطه بین میزان بارندگی و سطح ایستابی با یک روند متناوب در میزان بارندگی و با یک کاهش شدید در سطح ایستابی مواجه است.

در مطالعات خارجی گرلس و همکاران - 1994 - تحلیل سریهای نوسانات تراز سطحی آب زیرزمینی هلند را با کاهش تراز آب در نتیجه زهکشی آب زیرزمینی، خشکسالی و برداشت بیرویه آن توسط کشاورزان تایید می نمایند. المدیج و رواح - 2006 - نوسانات تراز آب زیرزمینی مناطق مسکونی کویت و حومه را با 6 حلقه چاه پیزومتری مطالعه نمودند که الگوی تناوبی نوسانات آب زیرزمینی با میانگین ماهانه درجه حرارت هوا و بارش ارتباط دارد و تراز آب زیرزمینی دارای رفتار فصلی است و با درجه حرارت همبستگی منفی و با بارش همبستگی مثبت دارد. شهید و هازریکا - 2009 - نشان دادند که کاهش سطح آب زیرزمینی در %42 از منطقه شمال غربی بنگلادش پایدار میباشد.

تحلیل هیدروگراف سطح آب زیرزمینی و سری زمانی بارندگی نشان داد که افزایش برداشت آب زیرزمینی برای آبیاری در فصلهای خشک و بازگشت خشکسالیها از عوامل افت سطح آب زیرزمینی در این منطقه میباشد. پیترز و همکاران - 2005 - در دوره بازگشت طولانی خشکسالی، تاثیر تخلیه را بیشتر از تغذیه منابع آب تایید می نمایند. اسکایبک و آلن - 2006 - در آمریکا تأثیر کم تغییرات اقلیم را بر تغذیه و سطح آب زیرزمینی نشان دادند. هسو و همکاران - 2007 - در تایوان رابطه بارش و تغذیه را تایید مینمایند.

خان و همکاران - 2008 - در استرالیا نشان دادند که بین شاخص بارش استاندارد شده و سطح آب زیرزمینی کم عمق منطقه ارتباطی قوی وجود دارد. چن و همکاران - 2002 - در جنوب مانیتوبا نشان دادند که روند تغییر آب و هوایی همبستگی زیادی با تغییرات سطح آب زیرزمینی دارد. روتولیس - 1989 - در کانادا نشان داد که، تحت تأثیر شرایط طبیعی، نوسان سطح آب زیرزمینی و روند طولانی مدت آن، بستگی به پرشدن مجدد آبخوان دارد، که عملکردی از بارندگی و تبخیر و تعرق است.

اغلب این مطالعات بیانگر اثر بارندگی و برداشت با افت آب زیرزمینی در دشتهای مختلف ایران و جهان میباشند.

.2 مواد و روشها

محدودیت سری زمانی با توجه به طول زمانی کم و مشکلات برآوردی ناشی از نمونه کوچک منجر شد که در      این
مطالعه از مدل داده های ترکیبی - پانل - که شامل چند مقطع و یک دوره زمانی می باشد، استفاده شود . در داده های پانل، واحدهای مقطع یکسان آبخوانهای استان کرمان طی زمان 1381-1394 میباشد و یک آبخوان در طول زمان مشاهده و متغیرهای م ربوط به آن را اند ازهگیری می کند . سپس آبخوانهای مختلف را که هر کدام دارای یک سری زمانی مشخص می باشند، با یکدیگر تلفیق مینماید.

قدرت جذاب پانل دیتا ناشی از توانایی نظری آن در جداسازی اثرات، اقدامات و رفتار خاص فردی یا سیاست های عامتر میباشد. دادههای پانل حاوی نکات و مفاهیم بیشتری هستند و میتوانند تحلیلهای بیشتری ارائه دهند، به دلیل اینکه حاوی تغییرات زمانی و تغییرات درون مقطعی - درونگروهی یا فردی - میباشند. در تحلیل دادههای پانل امکان بررسی بسیاری از نکات که در تحلیل سری زمانی نادیده گرفته می - شوند، به ویژه ناهمگنیهایی که غالباً در تحلیل سری زمانی غیر قابل مشاهده هستند، فراهم می گردد.

در دادههای پانل، در حالت کلی تعداد مقاطع با n مشخص میگردد و دوره زمانی نیز میتواند روز، هفته، ماه، فصل و یا سال باشد که با T نشان داده می شود. به ترتیب مشاهدات مربوط به متغیرهای X و Y با و مشخص میشوند که مقاطع شامل L 1' … ' Q و زمان شامل W 1' … ' 7 میباشد. در حالت کلی رابطه - 1 - نشان دهنده مدل دادههای پانل میباشد.