بخشی از مقاله
مکان یابی محل های مناسب برای تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی با استفاده از سنجش از دور و GIS
چکیده:
در مناطقی که برداشت آب از سفرههای آبدار بیش از میزان تغذیه است، موجب افت سطح ایستابی میشود. یکی از راهکارهای مناسب برای جلوگیری از کاهش مخازن زیرزمینی، تغذیه مصنوعی سفرههای آبدار با استفاده از رواناب یا آبهای سطحی میباشد. در این تحقیق از سیستم GIS که ابزار مناسبی جهت ترکیب و بررسی دادههای مختلف است جهت انتخاب مکان مناسب برای تغذیه مصنوعی در منطقه مورد مطالعه استفاده شده است.
به منظور مکانیابی مناطق مناسب جهت تغذیه مصنوعی سفرههای آبدار در شمال و غرب شوشتر در استان خوزستان از فا کتورهای عمق تا سطح ایستابی، شیب، لیتولوﮊی بخش غیراشباع ، کاربری/ پوشش اراضی، نقشه زمینشناسی و رده آبراهه استفاده شده است . لایه شیب و رده آبراههها با استفاده از آنالیز مدل رقومی ارتفا ع پس از انجام تصحیحات لازم در محیط GIS تهیه گردید. لایه زمینشناسی و کاربری /پوشش اراضی با استفاده از نقشه-های موجود و پردازش تصویر ماهوارهای ETM، فا کتور عمق تا سطح ایستابی با استفاده از دادههای پیزومتری، پارامتر لیتولوﮊی بخش غیراشباع از لوگ چاههای بهرهبرداری و پ یزومتری در محیط GIS نیز تهیه گریده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که با به کارگیری سنجش از دور و GIS به راحتی با صرف هزینه کم و دقت قابل قبول میتوان لایههای لازم را تهیه و مکانهای مناسب را برای تغذیه مصنوعی مشخص کرد.
کلید واﮊه: تغذیه مصنوعی، GIS، سنجش از دور، شوشتر
مقدمه:
سرانه منابع آب قابل تجدید شونده در ایران یک چهارم میانگین جهانی است و حتی در سالهای آینده این مقدار نیز کمتر میشود، این امر سبب شده که ایران جزﺀ کشورهای با تنش آبی محسوب شود (علیزاده، ۱ ۸۳۱). در مناطقی که آب سطحی وجود ندارد و یا امکان ذخیره آنها میسر نیست، فشار مضاعفی بر منابع آب زیرزمینی وارد میشود. تغذیه مصنوعی به عنوان راهکار مناسبی برای توسعه و مدیریت منابع آب زیرزمینی محسوب میشود.
امروزه با استفاده از تصاویر ماهوارههای با قدرت تفکیک طیفی و مک انی بالا به راحتی میتوان دشتهای بزرگ را در ک مترین زمان مم کن بررسی نمود و اطلاعات مورد نیاز را از آنها استخراج کرد که این عمل در قالب علم و هنر سنجش از دور قابل بررسی میباشد. از طرف دیگر GIS علمی است که امروزه در تمامی علوم محیطی و غیر محیطی ریشه دوانده و موجب تحول شگرف در دوره برنامه ریزی محیطی و غیر محیطی گشته است. در این تحقیق از تواناییهای مشترک GIS و سنجش از دور جهت مکانیابی
نواحی مناسب جهت تغذیه مصنوعی در شمال و غرب شهرستان شوشتر استفاده شده است. تحقیقات مختلفی در این زمینه در خارج و در داخل کشور انجام گرفته است که هر کدام از آنها از یک مدل مشخصی استفاده کردهاند، از جمله میتوان به کارهای KRISHNAMURTY AND SRINIVAS (1995)، SARAF AND CHOUDHURY (1998)، KRISHNAMURTY ET AL (2000)، RAMALINGAM AND SANTHAKUMAR (2004) در خار ج و به عبدی و غیومیان (۹۷۳۱ )، قرمز چشمه (۹۷۳۱)، حامد پناه (۹۷۳۱)، سلطانی (۱۸۳۱) و نوری و همکاران (۲۸۳۱) در ایران اشاره کرد.
منطقه مورد مطالعه در موقعیت جغرافیایی ً۳۳ َ۹۳ °۱۳ تا ً۴۱ َ۹ °۲۳ طول شرقی و ً۲۳ َ۰۴ °۸۴ تا ً۸۵ َ۲۵ °۸۴ عرض شمالی قرار دارد که در ش کل(۱) نشان داده شده است. از نظر اقلیمی منطقه مورد مطالعه با میانگین دمای سالانه ۴۲ درجه سانتیگراد، تبخیر سالانه (از سطح تشت) در حدود ۷۳۹۱ میلیمتر و متوسط بارندگی سالانه ۸۱۳ میلیمتر، دارای اقلیم خشک و بیابانی میباشد.
استان خوزستان
شکل(۱): موقعیت منطقه مورد مطالعه
روش کار:
دادهها و اطلاعات مورد استفاده در این تحقیق شامل موارد زیر میباشند:
۱- تصویر ماهوارهای منطقه مورد مطالعه از سنجنده LANDSET ETM گذر ۸۳ -۵۶۱ ۲- نقشه توپوگرافی رقومی با مقیاس ۰۰۰۵۲:۱ اخذ شده از سازمان نقشهبرداری کشور
۳- نقشه زمینشناسی منطقه مورد مطالعه با مقیاس ۰۰۰۰۰۱:۱ اخذ شده از سازمان زمینشناسی کشور ۴- آمار و اطلاعات اخذ شده از سازمان آب و برق خوزستان مربوط به منطقه مورد مطالعه
در این تحقیق برای تعیین مناطق مناسب جهت تغذیه مصنوعی سفرههای آبدار از پارامترهای شیب، رده شبکه آبراهه، عمق تا سطح ایستابی، لیتولوﮊی بخش غیراشباع، زمینشناسی، ک اربری/ پوشش اراضی استفاده شده است . برای تعیین اهمیت نسبی هر کدام از پارامترها، هر پارامتر نسبت به سایر پارامترها ارزیابی میشود، به طوری که هر کدام از این پارامترها وزن نسبی بین ۱ تا ۵ تعلق میگیرد. هرکدام از این پارامترها به بازههایی تقسیم، و با توجه تحقیقات گذشته به هریک از این بازهها امتیازی
بین ۱ تا ۰۶ اختصاص مییـابد. سپس به هر پارامتر یک اندیـس اختصـاص مییابد که عددی متشکل از وزن و امتیاز است.
GIS دارای قابلیتهـای بسیار زیـادی در زمینه مطالعات منـابع آب و تجزیـه و تحلیل سریع و
آسان دادهها میباشد. در این تحقیق جهت تهیه لایهها، تجزیه و تحلیل و ترکیب آنها به منظور تعیین محل مناسب برای تغذیه مصنوعی در منطقه مورد مطالعه از این ابزار استفاده گردیده است.
بحث و بررسی:
۱- شیب و رده آبراهه:
جهت استخراج شیب و رده آبراهههای منطقه از نقشه توپوگرافی رقومی با مقیاس ۰۰۰۵۲:۱ اخذ شده از سازمان نقشهبرداری کشور استفاده شده است، با استفاده از نرمافزار MICRO STATION J نقاط رقومی نقشهها (X, Y, Z) استخراج و بعد از انجام تصحیحات با استفاده از توابع تحلیلی در محیط GIS مدل رقومی ارتفاع منطقه با استفاده از روش درونیابی IDW تهیه شده است. نقشه شیب منطقه با استفاده از نرم افزار ARCGIS به ۴ کلاس طبقهبندی گردید. به هر کلاس شیب بر اساس روش ارائه
شده توسط RAMALINGAM AND SANTHAKUMAR (2004) امتیاز داده شد. از آنجایی که
بهترین شیب برای تغذیه مصنوعی بین ۲ تا ۵ درصد است و بررسیها نشان داد که بیشتر آبراهههای منطقه مورد مطالعه بین شیب ۱ تا ۵ درصد قرار میگیرند، بنابراین این شیب به عنوان شیب مطلوب برای تغذیه مصنوعی در نظر گرفته شد. جدول(۱) امتیاز تعلق گرفته به هر بازه و وزن داده شده به پارامتر شیب را نشان میدهد. شکل(۲) بیانگر نقشه شیب منطقه مورد مطالعه بر حسب درصد است. در سیستمهای تغذیه مصنوعی مقدار رواناب یکی از پارامترهای مهم میباشد که رابطه مستقیمی با رده آبراهه دارد. بنابراین در این منطقه ابنیه تغذیه مصنوعی باید در نواحی ساخته شود که دارای مقدار رواناب مناسب باشد (رده ۴ و ۵) و همچنین این مکان دور از رودخانه باشد (به علت زهکشی رودخانه کارون در بخش شرقی منطقه). برای این منظور مدل رقومی ارتفاع منطقه مورد آنالیز قرار گرفت و آبراهههای موجود با استفاده از نرم افزار RIVER TOOLS 2.4 تهیه شد که در نهایت دادههای بدست آمده به نرم افزار ARCGIS منتقل گردید (شکل(۳)).
عمق تا سطح ایستابی (ضخامت بخش غیر اشباع):
با استفاده از دادههای پیزومتری مدل رقومی عمق تا سطح ایستابی توسط نرمافزار ARCGIS تهیه و به ۴ بازه طبقهبندی شد، سپس به هر بازه امتیازی تعلق گرفت. لازم به ذکر است، که عمق کمتر از ۶ متر به علت بالا بودن سطح ایستابی و عمق بیشتر از ۵۲ متر به علت طولانی شدن مسیر آب و نگهداشت مقدار قابل توجهی از آب، برای تغذیه مصنوعی نامناسب در نظر گرفته شده است (جدول(۱)). برای این لایه با توجه به اهمیت آن در تغذیه مصنوعی نسبت به بقیه لایهها، وزن ۳ از ۵ و با توجه به تحقیق KRISHNAMURTY ET AL (2000) امتیازبندی شد. شکل (۴) نقشه عمق تا سطح ایستابی را نشان میدهد.
شکل(۲): نقشه شیب منطقه شکل (۳): نقشه رده آبراههها
۲-لیتولوﮊی بخش غیراشباع
لیتولوﮊی بخش غیراشباع شاید بعد از وجود آب، مهمترین پارامتر در تغذیه مصنوعی باشد. بطوریکه اگر تمام شرایط برای تغذیه مصنوعی مهیا باشد ولی بخش غیراشباع دارای میان لایه رسی ضخیم، یا دارای بخشی با نفوذپذیری کم باشد، عملاﹰ طرح تغذیه مصنوعی، با مش کل مواجه خواهد شد. علاوه بر آن، این پارامتر در زمان رسیدن آب به بخش اشباع، میزان نگهداشت ویژه و نرخ نفوذ را نیز کنترل میکند. بنابراین در تغذیه مصنوعی باید توجه ویژهای به این بخش شود برای بررسی این پارامتر در منطقه مورد مطالعه از لوگ ٢٠ حلقه چاه بهرهبرداری و پیزومتری استفاده شد. برای امتیاز دهی به این پارامتر از امتیازهای بخش غیر اشباع مدل DRASTIC١١ استفاده شده است. از آنجایی که این مدل امتیازها را از ١٠ حساب میکند، جهت یکنواختی امتیازهای پارامترها، امتیاز تعلق گرفته در هر بازه این پارامتر، در عدد ٦ ضرب گردید.
با مطالعه این لو گها مشخص شد که لیتولو ﮊی بخش غیراشباع منطقه را به سه بخش عمده میتوان تقسیم کرد که عبارتند از، ١- قسمتهایی که دارای لیتولوﮊ ی ماسه و ماسهسیلتی است، ٢- مناطق دارای رس سیلتی همراه با ماسه و ٣ - بخشهایی که دارای میان لایه رسی هستند. علاوه بر این در بخشی از ارتفاعات منطقه که فاقد چاه است و متشکل از کنگلومرای متراکم با درز و شکافهای کم می-باشد، به عنوان مناطقی با کنگلومرای متراکم شناخته شده است (شکل(٥)). به ماسه و ماسهسیلتی به توجه به مدلDRASTIC امتیاز ٥ از ١٠، به رسسیلتی همراه با ماسه امتیاز ٤ از ١٠، به کنگلومرای متراکم امتیاز ٢ از ١٠ و به بخشهایی که دارای میان لایه رسی هستند امتیاز ١ از ١٠ تخصیص داده
شد. نظر به اینکه تأ ثیر این بخش در تغذیه مصنوعی نسبت به شیب و عمق تا سطح ایستابی بیشتر است؛ بنابراین به آن وزن ۵ از ۵ تعلق گرفت (جدول(۱)).
لایه زمینشناسی و کاربری/ پوشش اراضی:
نقشه زمینشناسی منطقه با مقیا س ۰۰۰۰۰۱:۱ با استفاده از نقاط کنترل زمینی که قبلاﹰ تهیه شده بود زمین مرجع گردید. سپس با استفاده از این نقشه و تصویر ماهوارهای، لایههای زمینشناسی و کاربری/ پوشش اراضی بصورت پلیگون استخراج شد. با توجه به بازدیدهای صحرایی و بررسی ﮊئومرفولوﮊی منطقه مشخص شد که رخنمونهای سنگی و ارتفاعات، در روی سازندهای آغاجاری و کنگلومرای بختیاری قرار دارند. از طرفی زمینهای کشاورزی منطقه عمدتاﹰ در نزدی کی رودخانه و به سمت آبرفت گسترش دارند . بقیه زمینهای منطقه آبرفتی و جزﺀ مرتع یا زمینهای لمیزرع هستند . با توجه به سرشت سازندهای منطقه، تغذیه مصنوعی باید در آبرفتهای عهد حاضر صورت گیرد و در شناسایی محل تغذیه مصنوعی باید سعی شود تا آنجایی که ممکن است از دخل و تصرف زمینهای کشاورزی اجتناب شود. بنابراین به زمینهای کشاورزی و سازندها کد صفر و به آبرفت کد یک تخصیص داده شد (شکل(۶)).
شکل(۴): عمق تا سطح ایستابی شکل (۵): لیتولوﮊی بخش غیراشباع جدول(۱): امتیاز و
