آبهای زیرزمینی

طی سالهای اخیر در ایران و به طور منطقه ای در شمال همدان خشکسالی های مستمر و شدیدی رخ داده که در نتیجه آن منابع آبهای سطحی منطقه خشک یا بسیار کم شده و سفره های زیر زمینی با افت سطح ایستابی شدیدی روبرو شده است در این تحقیق با استفاده از روش شاخص Z استاندارد در خشکسالی ها و شدت آنها مشخص شد و دو سال آبی 79-77 به عنوان سالهای شاخص خشکسالی تعیین گردید در بررسی توزیع مکانی شدت خشکسالی و افت سطح سفره های آب زیرزمین دشتها شمال همدان از قابلیت GIS و نرم افزار ARC/view و Arcinfo و از رابطه یتزولد در تعیین شدت کمبود بارش و خشکی و از هیدروگراف های معرف سطح آبهای زیر زمینی جهت تعیین میزان و شدت افت ماهیانه و سالانه سطح ایستابی استفاده گردید منابع ابهای زیرزمینی با توجه به عمق سفره نوع آن ویژگیهای زمین شناسی خصوصیات ژئوهیدرولوژیکی و شبکه ابهای سطحی روی آن نسبت به خشکسالی واکنش نشان میدهد در نتیجه خشکسالی بر منابع آبهای سطحی منطقه اثرات تخریبی مستقم داشه ولی در آبهای زیرزمینی بین کاهش بارش و افت سطح ایستابی ضریب همبستگی معناداری وجود ندارد و خشکسالی به صورت غیر مستقیم از طریق کاهش تغذیه سفره های آب زیرزمینی از منابع آب سطحی افزایش برداشت از طریق چاههای عمیق جهت مصارف کشاورزی افزایش دما و تبخیر و تعرق و تغییر نوع بارش درنتیجه کاهش میزان تغذیه از بارشهای جوی و .... بر منابع آبهای زیرزمینی موثر می باشد بنابراین اثرات خشکسالی باتاخیر زمانی بیشتری در آبهای زیرزمینی ( با تاخیر 9 ماهه) رخ می دهد

کمبود منابع آب سطحی و توزیع نامناسب این منابع در سطح کشور ایران موجب بهره برداری بیش از حد از منابع آب زیرزمینی و عدم توازن میان تغذیه و برداشت از این منابع گردیده است. شایان ذکر است بخش کشاورزی به عنوان بزرگترین مصرف کننده منابع آب کشور بیشترین سهم را در بروز این ناپایداری داشته است. مطالعه حاضربا هدف حفظ پایداری منابع آبی به بهینه سازی بهره برداری از منابع آب های سطحی و زیرزمینی در تولید محصولات زراعی دشت قزوین که یکی از دشتهای بحرانی کشور در زمینه منابع آب است، می پردازد. بدین منظور با استفاده از تکنیک برنامه ریزی ریاضی چند دوره ای، الگوی بهینه کشت محصولات زراعی در یک افق برنامه ریزی ده سالله در منطقه مورد مطالعه تعیین شده است. در تدوین این الگو به طول دوره رشد و نیاز آبی محصولات زراعی منطقه، میزان جریانات سطحی در دسترس و حجم آب زیرزمینی قابل استحصال دشت توجه گردیده و در نهایت الگوی کشت پیشنهادی ارائه شده است. بر اساس این الگو پیشنهاد می شود با توجه به محدودیت برداشت از منابع آب زیرزمینی دو محصول خیار و چغندر قند از الگوی کشت منطقه حذف شده و در مقابل سطح زیر کشت ذرت دانه ای و جو نسبت به میانگین منطقه افزایش یابد.

دشت دهگلان یکی از بزرگترین دشت های کشاورزی استان کردستان بوده و قطب کشاورزی استان به شمار می رود. روند روبه رشد جمعیّت در دهه های اخیر، توسعه ی اجتماعی و اقتصادی، رونق کشاورزی در منطقه و نیز، توسعه ی صنایع متوسّط و کوچک در دشت دهگلان، موجب افزایش برداشت از منابع آبی زیرزمینی در این منطقه شده است. بنابراین، هدف از این پژوهش بررسی واکنش آبهای زیرزمینی نسبت به خشکسالی ها در دوره های مختلف با توجّه به ویژگی دوره های خشک از نظر شدّت و طول دوره است. در این پژوهش داده های اقلیمی، هیدرومتری و آمار 51 حلقه چاه مشاهده ای در حوضه ی دهگلان طیّ دوره ی آماری 1365 تا 1383 استفاده شده است. ابتدا دوره های رخداد، شدّت و مدّت خشکسالی در حوضه با استفاده از روش SPI محاسبه شد. سپس رگرسیون چندمتغیّره میان فراسنج های اقلیمی و آبهای سطحی با سطح آبهای زیرزمینی و نیز رگرسیون یک متغیّره میان دبی در خروجی حوضه با سطح ایستابی، به کمک نرم افزار اس پلاس در سطح اطمینان 95% بررسی شد. در ادامه، تغییرات سطح ایستابی در ارتباط با دوره های خشکسالی بررسی شده و در محیط GIS و به روش کریجینگ پهنه بندی شد. نتایج نشان دهنده ی معنا دار نبودن فراسنج های اقلیمی در ارتباط با سطح ایستابی است؛ اما تغییرات دبی، دارای ضریب تعیین 71% با سطح ایستابی است. تغییرات سطح ایستابی در ارتباط با شدّت و طول دوره های خشکسالی نشان می دهد که با توجّه به برداشت بیش از اندازه ی مجاز از سفره ی آب زیرزمینی، خشکسالی های طولانی-مدّت، تأثیر مخرّب تری نسبت به دوره های کوتاه تر در افت سطح ایستابی داشته اند. همچنین پهنه بندی خشکسالی در سطح حوضه و سطح ایستابی دشت با استفاده از تحلیل های مکانی و فضایی در GIS نشان می دهد که افت سطح ایستابی، افزون بر شدّت و طول خشکسالی نسبت به کاهش تراکم آبراهه در رودخانه نیز حسّاسیّت قابل توجّهی دارد.

بهره برداری بی رویه از آب های زیرزمینی، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، آثار منفی زیست محیطی به دنبال داشته است. اولین گام در جهت برنامه ریزی و مدیریت برای افزایش استفاده از منابع آب و خاک درک میزان بهره وری از این منابع در تولیدات کشاورزی است. در مطالعه حاضر اثر منفی ناشی از بهره برداری بی رویه بر تولید محصول پسته، وضعیت بهره وری استفاده از آب و در نهایت تصمیم به مهاجرت و امید به آینده کشاورزان در سال 1391 در دشت رفسنجان بررسی شد. به این منظور، با استفاده از روش پیمایشی و با تکمیل 110 پرسش نامه (روش نمونه گیری خوشه ای)، اطلاعات مورد نیاز به دست آمد. سپس برای تجزیه و تحلیل داده ها از روش رگرسیون و آنالیز واریانس استفاده شد. تولید نهایی یک متر مکعب آب، 04/0 کیلوگرم پسته خشک تخمین زده شد. این میزان عملکرد تولید آب نسبت به 15 سال گذشته به میزان 33 درصد کاهش یافته است. همچنین مشخص شد که کاهش بهره وری منابع آب و نا امیدی به آینده منابع آب تأثیرات منفی متقابلی بر یکدیگر داشته اند. این مسئله بر تصمیم به مهاجرت کشاورزان تأثیرگذار بوده است. به منظور کاهش آثار منفی ناشی از برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی پیشنهاد شد در ارزیابی های اقتصادی طرح های آب بر، به هزینه ها و منافع اجتماعی توجه شود. در نهایت، پیشنهاد شد جهت جلوگیری از آثار منفی نا امیدی از آینده، اطلاع رسانی در خصوص منابع آب همراه با ارائه راهکارها و ایجاد امید به آینده باشد تا ضمن جلوگیری از کاهش بهره وری آب از تخریب بیشتر منابع جلوگیری شود. طبقه بندی JEL: Q01, Q25

برداشت های بی رویه از منابع آب زیرزمینی در دشت مهیار شمالی واقع در حوضه آبخیز زاینده رود، سطح آب در آبخوان این دشت را به شکل قابل توجهی کاهش داده و منابع آب زیرزمینی به عنوان مهمترین منبع تأمین کننده آب مورد نیاز بخش کشاورزی این منطقه را با بیلان منفی مواجه کرده است. بر این مبنا، مدیریت آبخوان از منظر حفظ و پایداری منابع آبی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است، به ویژه برای این منطقه که اقتصاد آن مبتنی بر تولید محصولات کشاورزی باشد. هدف این مطالعه تحلیل و ارزیابی تأثیر سیاست قیمت گذاری آب به عنوان یکی از سیاست های مربوط به حفظ منابع آب زیرزمینی بر متغیرهای اقتصادی و هیدرولوژیکی آبخوان دشت مهیار شمالی می باشد. برای این منظور، یک مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت (PMP) به شکل پویا گسترش یافت اثرات مربوط به اعمال سناریوهای مختلف قیمتی بر پارامترهای مورد نظر در طول یک دوره ۲۰ ساله توسط این مدل شبیه سازی شد. نتایج نشان داد در محدوده آبخوان مورد مطالعه و در مقایسه با شرایط فعلی حاکم در منطقه، لحاظ سیاست قیمت گذاری منابع آب زیرزمینی با تغییر الگوی کشت در جهت محدود تر شدن درصد کشت محصولات با آبیاری غرقابی و گسترده تر شدن درصد کشت محصولات با آبیاری تحت فشار و در نتیجه تعدیل روند بهره برداری بی رویه از منابع کمیاب آب، متغیرهای هیدرولوژیکی اعم از بیلان آب زیرزمینی، ضخامت لایه اشباع آبخوان و سطح ایستایی آبخوان می تواند در سطح قابل ملاحظه ای بهبود یابند. با این حال، به دلیل تأثیر منفی افزایش قیمت آب بر منافع اقتصادی در بخش کشاورزی منطقه، ضروری است سیاست قیمت گذاری آب به گونه ای اعمال گردد که علاوه بر بهبود پایداری کشاورزی و حفظ منابع حیاتی آب، منافع اقتصادی و اجتماعی بخش نیز دچار نوسان زیادی نگردد.

برداشت بیش از حد از سفره های آب زیرزمینی در کشور سبب افت شدید سطح ایستابی آبخوان و از بین رفتن لایه های آبدار زمین گردیده است که آثار آن پدیده فرونشست می باشد. در این پژوهش شبیه سازی تغییرات سطح آب زیرزمینی حوضه مرودشت – خرامه از یک دوره صحت سنجی و پردازش مجموعه گسترده ای از داده های خام در مدل ریاضی مادفلو استفاده شد. نتایج خروجی از تحلیل حساسیت پارامترهای مؤثر در واسنجی آبخوان مرودشت، نشان دهنده تأثیر حداکثری پارامترهای هدایت هیدرولیکی و ناهمسانگردی هدایت هیدرلیکی افقی و یک مجموعه گروه خطی شبکه آبراهه ای است. از این رو با آمار سازمان آب منطقه ای فارس مبنی بر وجود چاه هایی با آبدهی بالا در این مناطق هماهنگی دارد. با توجه به شرایط حاکم بر آبخوان در صورت ادامه روند بهره برداری کنونی پیش بینی می شود تراز سطح آب زیرزمینی در طی سال های 2019 تا 2029 میزان15 متر افت خواهد داشت هم چنین با توجه به نشست میانگین زمین که به طور میانگین0.76 متر به ازای 10 متر افت تراز آبخوان می باشد، میزان نشست متوسط زمین با روند کنونی برداشت در ده سال آینده 114.78سانتی متر قابل پیش بینی می باشد و با افزایش 30 درصدی برداشت، میزان افت تراز آبخوان در طی 20 سال آینده در حدود 37 متر می باشد که افت سالانه آن در حدود 1.9 متر می باشد. فرونشست زمین در این حالت نیز در حدود 280 سانتی متر پیش بینی می شود. در نهایت با استناد به نقشه های تهیه شده از آبخوان مرودشت با توجه به آبرفتی بودن سفره آب زیرزمینی اثر افت سطح آب را می توان با فاصله مکانی کم مشاهده کرد. که میزان فرونشست در حاشیه جنوبی و جنوب غربی دشت به دلیل ضخامت کم رسوبات و در نواحی شمالی و شمال شرقی دشت به دلیل رسوبات دانه درشت، کمتر از قسمت های مرکزی دشت باشد.

آب های زیرزمینی از مهم ترین منابع طبیعی در مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شوند. هدف از این پژوهش شناسایی مناطقی است که توان آب زیرزمینی دارند و اولویت بندی عوامل موثر بر آن هست. در این پژوهش 11 شاخص تأثیرگزار بر توان آب زیرزمینی شامل شیب، ارتفاع، جهت شیب، فاصله از آب راه، تراکم زه کشی، فاصله از گسل، شاخص رطوبت پستی و بلندی، موقعیت پستی و بلندی، سنگ شناسی، کاربری زمین و موقعیت شیب نسبی به کاربرده شد. به روش تصادفی30 درصد از مجموع 58 چشمه در گروه داده های اعتبارسنجی و 70 درصد آن در گروه داده های آموزش گذاشته شد. برای اولویت بندی عامل های مؤثر و پهنه بندی توان آب زیرزمینی در آبخیز قوریچای، روش جنگل تصادفی ارتقاء یافته با بیشینه آنتروپی با بهره گیری از سامانه اطلاعات جغرافیایی به کار برده شد و برای ارزیابی مدل منحنی تشخیص عمل کرد نسبی (ROC) و سطح زیر منحنی (AUC )به کاربرده شد. نتیجه نشان داد که توان آب زیرزمینی در حدود هشت درصد حوضه آبخیز، بیش تر در خروجی حوضه است. بر اساس نمودار VIP لایه TWI با مقدار 329/0 و لایه فاصله از رودخانه با مقدار 175/0 به ترتیب بیش ترین و کمترین عامل های تأثیرگزار بر توان آب زیرزمینی با مقادیر بود. سطح زیر منحنی AUC نشان دهنده ی دقت 87 درصدی در مرحله ی آموزش برای شناخت منطقه های دارای توان آب زیرزمینی بود. نتیجه ی این پژوهش می تواند در مدیریت آب زیرزمینی در حوضه آبخیز قوریچای در رابطه با افزایش جمعیت و همچنین گسترش ساخت و ساز انسانی و توسعه کشاورزی منطقه به کار برده شود.

  امروزه استفاده از روشهای درون یابی برای تخمین متغیرهای فضایی در علوم آب، بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. با توجه به اهمیت اطلاع از وضعیت کیفیت آبهای زیرزمینی برای مصارف مختلف و همچنین زمان بر و هزینه بر بودن اندازه گیری پارامترهای کیفیت آب زیرزمینی در کل دشت، یافتن راهکاری برای تخمین آنها در دیگر مناطق دشت، امری ضروری به نظر می رسد. هدف از این پژوهش ارزیابی انواع روشهای درون یابی جهت بررسی و تحلیل مکانی غلظت یون نیترات و انتخاب بهترین روش درون یابی در دشت بیلوردی است. بدین منظور در مهر ماه 1392، تعداد 15 نمونه برداشته شدند و در آزمایشگاه آب شناسی دانشگاه تبریز مورد آنالیز قرار گرفتند. محدوده مطالعاتی با وسعت 289 کیلومترمربع در 45 کیلومتری شمال شرق تبریز قرار دارد و از نظر هیدرولوژیکی از زیر حوضه های دریاچه ارومیه محسوب می شود. در این دشت از انواع روشهای درون یابی شامل معکوس فاصله (IDW)، تابع شعاعی (RBF)، تخمین گر عام (GP)، تخمین گر موضعی (LP)، کریجینگ K)) و کوگریجینگ (CoK) در محیط نرم افزار Arc Map، برای پیش بینی مقادیر نیترات استفاده کردیم. مقادیر RMSEو نمودارهای رگرسیون حاصل از درون یابی نشان داد که روش تخمینگر موضعی با تابع چندجمله ای درجه 3 بهترین روش برای درون یابی توزیع یون نیترات در دشت بیلوردی است.