بخشی از مقاله
مکانیابی سد زیرزمینی با استفاده ازGIS (مطالعه موردي منطقه اردستان)
چکیده
در این تحقیق منطقه خشک و نیمه خشک اردستان واقع در شمال شرق اصفهان جهت تعیین مکانهاي مناسب براي احداث سدهاي زیرزمینی با توجه به بررسی معیارهاي زمین شناسی مهندسی مطالعه گردیده است. بدین منظور ویژگیهاي زمین شناسی، توپوگرافی، هیدرولوژي و هیدروژئولوژي منطقه مورد بررسی قرار گرفته است. مشخصات مذکور داراي ویژگیهايایدهالی هستند که در صورت فراهم نبودن آنها مکان معرفی شده جهت احداث سد زیرزمینی مناسب نمیباشد.این عوامل با استفاده از نقشههاي زمین شناسی 1/100000 اردستان، 1/25000 توپوگرافی، عکس-هاي هوایی، تصاویر ماهوارهاي و همچنین بررسی اطلاعات چاههاي پمپاژ، گمانهها و گزارشات ژئوفیزیکی محدوده مورد مطالعه تعیین میگردد. سپس لایههاي اطلاعاتی شامل شیب، سطح آب زیرزمینی، ضخامت آبرفت و فاصله از گسلها و آبراههها تهیه شده و در نهایت با تلفیقاین لایههاي اطلاعاتی در محیط GIS نقشه نهایی مکانهاي مناسب جهت احداث سد زیرزمینی در محدوده مورد مطالعه ارائه میگردد. نتایج حاصله گزینههاي مناسبی را در دامنهها و مخروط افکنههاي مجاور ارتفاعات واقع در قسمتهاي غربی و شمال شرقی برگه 1/100000 اردستان جهت احداث سد زیرزمینی معرفی مینماید. در نهایت با بازدیدهاي میدانی انجام گرفته ازبین مناطق پیشنهادي توسط نرم افزار، منطقه ماستبندي جهت مطالعات تفضیلی انتخاب گردیده است.
واژگان کلیدي: سد زیرزمینی- مکانیابی - – GIS اردستان.
مقدمه
یکی از راههاي برطرف کردن کمبودهاي فصلی آب، استفاده از آبهاي زیرزمینی است. امروزه بهره-گیري از این منابع، براي مصارفی چون کشاورزي، صنعتی و خصوصا شرب توسعه زیادي پیدا کرده و در مناطق خشک و دور از رودخانهها غالبا تنها راه تامین آب براي مصارف مختلف استفاده از منابع آب زیرزمینی است. در سالهاي اخیر استفاده از سدهاي زیرزمینی در جهان به دلیل مزایاي بسیار آنها در مدیریت منابع آب با استفاده از تکنولوژهاي سازگار با طبیعت رواج یافته است. همانند سدهاي سطحی اولین قدم در احداث سدهاي زیرزمینی تعیین مکان مناسب جهت احداث می-باشد. این سدها امکان احداث در هر نقطهاي را ندارند و موفقیت یا عدم موفقیت پروژه در گرو مکانیابی صحیح میباشد به همین دلیل این مرحله باید به طور دقیق انجام شود. یک از اصلیترین مراحل در شناسایی مکانهاي مناسب براي احداث سدهاي زیرزمینی بررسی ویژگیهاي زمین شناسی مهندسی موثر در پهنهبندي میباشد.
موارد و روشها
در این تحقیق شرایط مناسب جهت مکانیابی سد زیرزمینی در غالب شاخصهاي جداگانه زمین شناسی، توپوگرافی، هیدرولوژي و هیدروژئولوژي بررسی میگردد. این عوامل با استفاده از نقشههاي زمین شناسی 1/100000 اردستان، 1/25000 توپوگرافی، عکسهاي هوایی، تصاویر ماهوارهاي و همچنین بررسی اطلاعات چاههاي پمپاژ، گمانهها و گزارشات ژئوفیزیکی منطقه اردستان آشکار گردیده است. منطقهي مذکور از نظر تقسیمات زمین ساختی در زون ایران مرکزي و زیر زون ارومیه – دختر واقع شده و موقعیت جغرافیایی آن از 33˚ تا33˚30΄ شمالی و52˚ تا 52˚30 شرقی میباشد. در تحقیق حاضر لایههاي اطلاعاتی این منطقه شامل نفوذپذیري سنگ بستر، ضخامت آبرفت (عمق پی سنگ)، شیب زمین در مناطق مختلف، عمق تا سطح ایستایی (ضخامت بخش غیر اشباع)، فاصله از آبراهههاي سطحی و گسلها در محیط GIS ایجاد گردیده است. در ادامه هر یک از این لایهها پس از پهنهبندي و ارزش گذاري با یکدیگر تلفیق شده و نقشه نهایی مکانهاي مناسب جهت احداث سد زیرزمینی در محدوده مورد مطالعه ارائه گردیده است.
شکل -1 موقعیت جغرافیایی مورد مطالعه
شیب زمین در مناطق مورد مطالعه (شاخص توپوگرافی)
پس از برطرف شدن اشکالات موجود در فایل اولیه توپوگرافی این لایه به صورت shap file در محیط ArcMap وارد شده و پس از ایجاد یک لایه برداري خطی مبناي مقادیر ارتفاعی منحنی میزان در بانک اطلاعاتی با نام Elevation و استفاده از قابلیتهاي این نرم افزار لایه مدل رقومی ارتفاع (Dem) پس از معرفی اندازه سلولها ایجاد گردیده است. لایه شیب بر مبناي dem تهیه شده و مقدار شیب را به صورت درصد نشان میدهد. این لایه به سه گروه شیب صفر تا ده درصد، ده تا بیست درصد و بیشتر از ده درصد ردهبندي گردیده اس ت (شکل .(2 قابل ذکر است جهت احداث سد زیرزمینی شیب کمتر از ده درصد مناسب بوده و بیشتر از آن نامناسب میباشد.
ضخامت آبرفت (عمق پی سنگ)
در این لایه شاخصهاي هیدروژئولوژي در غالب ضخامت آبرفت بررسی گردیده است. در واقع یکی از مهمترین مشخصات مورد نیاز جهت ایجاد یک سد زیر زمینی به دست آوردن ضخامت آبرفت در نقاط مختلف منطقه میباشد. از آنجا که ضخامت آبرفت ارتباط مستقیم با ظرفیت ذخیره دارد، هر چه ضخامت آبرفت بیشتر باشد حجم آب ذخیره شده در پشت سد افزایش مییابد. از طرفی امکان ساخت سدهاي زیر سطحی به دلیل لزوم حفاري بیشتر براي آبخوانهاي سطحی مناسبتر است. در پهنهبندي این نقشه مناطق داراي ضخامت آبرفت 0-5 متر در رده 1 (نامناسب)، 5-30 متر در رده 2 (مناسب) و بیشتر از 30 متر در رده ) 3 بسیار نامناسب) قرارمیگیرند. در این لایه به دلیل
عدم وجود آبرفت (عمق سنگ بستر) در محل رخنمونهاي سنگی، این قسمتها با دستور clip از نقشه حذف گردیدهاند. نتایج به دست آمده نشان میدهد ضخامت آبرفت در مخروط افکنهها و دشتهاي مجاور رخنمونهاي سنگی مرکز نقشه با روند شمال غرب جنوب شرق بین صفر تا سی متر بوده و جهت احداث سد زیرزمینی مناسب میباشد (شکل .(3
عمق آب زیرزمینی
براي شاخص هیدرولوژي لایه رستري سطح آب زیرزمینی که در آن رخنمونهاي سنگی در نظر گرفته نشده با استفاده از روش Kriging درون یابی و سپس ذخیره شده است. رده بندي این لایه از مناسب تا بسیار نامناسب شامل عمق 5-25 متر (رده (2 ، 0-5 متر (رده (1 و بیشتر از 25 متر (رده (3 میشود. لازم به ذکر است که عمق کمتر از 5 متر به علت بالا بودن سطح ایستابی، افزایش پتانسیل تبخیر و احتمال باتلاقی شدن نامناسب بوده و عمق بیشتر از 25 متر به علت طولانی شدن مسیر آب و افزایش هزینه استحصال آن، براي سد زیرزمینی نامناسب در نظر گرفته شده است (شکل .(4
شکل -2 لایه شیب زمین در منطقه مورد مطالعه شکل-3 لایه ضخامت آبرفت
آبراهههاي سطحی
احداث سدهاي زیرزمینی باید در مناطقی صورت گیرد که داراي مقدار رواناب مناسبی باشد. لذا از جمله عملیاتهاي انجام گرفته براي مکانیابی این سدها تهیه نقشه آبراههها و تعیین فاصله مناسب از شبکه آبراههها میباشد. در پهنهبندي این لایه که از عملگر distance استفاده گردیده و
سه رده فاصله از آبراهه شامل 0-500 متر، 500-1500 متر و بیشتر از 1500 متر معرفی گردیده است. در بین این سه رده فاصله 500-0 متر از آبراهه (رده اول) مناسب و دو محدوده فاصله دیگر به ترتیب نامناسب و بسیار نامناسب میباشند (شکل .(5
شکل -4 لایه عمق آب زیرزمینی شکل -5 لایه آبراههها سطحی
گسلها
باتوجه به اینکه مناطق گسلی براي احداث سد زیرزمینی مناسب نمیباشند، در مکانیابی این سدها با اعمال تابع Distance براي این مناطق حریم تعریف میگردد. براي این لایه فاصله بین -0 250 متر (رده (1 نامناسب و بیش از 250 متر (رده (2 مناسب میباشد (شکل .(6
تلفیق لایههاي اطلاعاتی در محیط GIS
