دشت مرند

در این پژوهش، دوره های متوالی خشکسالی هواشناسی و ژئوهیدرولوژیکی با استفاده از شاخص خشکسالی SPI و SWI در 6 بازه زمانی (6، 9، 12، 18، 24 و 48 ماهه) در دشت مرند واقع در استان آذربایجان شرقی، بررسی شد. برای این منظور، از داده های هواشناسی (متوسط بارش ماهانه) 7 ایستگاه باران سنجی در دوره آماری (91-1359) و داده های ماهانه سطح آب 23 چاه پیزومتری در دوره آماری (90-1380) استفاده شد. نقشه های مربوطه با استفاده از نرم افزار Arc Gis و با روش کریجینگ تهیه و ترسیم شدند که پهنه های درگیر خشکسالی در منطقه را نمایان ساخت. همچنین شدیدترین خشکسالی و فراوانی نسبی خشکسالی های هواشناسی و آب زیرزمینی در طول دوره آماری به دست آمد. نتایج بررسی مقادیر SPI نشان داد که خشکسالی هواشناسی از نظر مکانی دارای روند مشخصی نمی باشد در حالی که خشکسالی آب های زیرزمینی به طور تصادفی در منطقه رخ نداده و تمرکز آن در غرب آبخوان بیش از شرق آن بوده است. جهت بررسی اثرات خشکسالی بر افت سطح ایستابی، بهترین همبستگی بین آن ها، 720/0- با تأخیر زمانی 5 ماهه به دست آمد که در سطح 1 درصد معنی دار بوده و تأثیرپذیری منابع آب زیرزمینی را با یک تأخیر 5 ماهه نمایان می سازد. همچنین نتایج بررسی داده های ماهانه سطح آب دشت مرند در دوره آماری (90-1380) نشان داد که تراز آب زیرزمینی دشت دارای روند منفی بوده که با افت حدود 2 متر مواجه بوده است.

بررسی اثرات خشکسالی بر منابع آب دشت های کشور در مدیریت بهینه منابع آب در بخش کشاورزی و منابع طبیعی بسیار حائز اهمیت می باشد. پدیده تغییر اقلیم با تغییر در میزان بارش و وقوع خشکسالی-های متوالی اقلیمی بر منابع آب زیرزمینی تاثیر می گ ذارد. شناخت و آگ اهی از ت اثیر زم انی ب ین دو پدی ده ی خشکس الی و خشکسالی آب شناختی، می تواند به مدیران و برنامه ری زان بخ ش آب کمک زیادی کند. در طول سالیان متمادی، اثر خشکس الی ب ر روی منابع آبهای زیرزمینی کمتر مورد توجه قرار گرفته است، بدین منظور، در این پژوهش، با استفاده از شاخص استاندارد بارش و شاخص سطح استاندارد آب زیرزمینی تاثیر خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی دشت مرند طی سال های آبی81-1380 تا 96-1395 مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، داده های مربوط به 8 ایستگاه هواشناسی در دشت مرند مورد مطالعه قرار گرفت و با استفاده از شاخص SPI روند خشکسالی در منطقه مورد مطالعه قرار گرفت نتایج نشان داد که در طول مدت مطالعه (1380-1397) سه دوره خشکسالی از زمستان 1384 تا آغاز سال 1388، تابستان 1390 تا پایان سال 1391 و زمستان 1395 تا تابستان 1397 اتفاق افتاده است. مناطق درگیر خشکسالی شامل شرق و مرکز منطقه مورد مطالعه بوده و غرب منطقه شاهد نزولات جوی بیشتری بوده است. برای بررسی وضعیت سطح آب زیرزمینی از شاخص SWI استفاده شد. این شاخص نشان داد از لحاظ زمانی و مکانی، خشکسالی بر اساس این شاخص منطبق بر خشکسالی حاصل از شاخص SPI می باشد. نتایج این شاخص نمایانگر افزایش برداشت از سفره های آب زیرزمینی جهت جبران نیاز آبی دشت می باشد. بررسی داده ها نشان داد که این دو شاخص با فاصله زمانی یک فصل دارای هم بستگی در سطح 1 درصد می باشند.

با توجه به فقدان رودخانه های دائمی به جز رودهای با دبی کم در قسمت جنوب غربی مرند ، تامین آب منطقه اعم از شرب ، کشاورزی ، صنعت و دامپروری وابسته به آبهای زیرزمینی است. از طرفی اقتصاد مردم منطقه بیشتر وابسته به کشاورزی و دامپروری بوده و از آنجایی که آب مورد نیاز در این بخش ، حجم عمده ای از آب مصرفی منطقه را تشکیل می دهد ، لذا لازم است عوامل موثر بر سطح آبهای زیرزمینی منطقه بررسی شود تا ضمن مطالعه تاثیرات این عوامل ، راههای مقابله با کم آبی و افت سطح آبهای زیرزمینی جدی گرفته شود. در این پژوهش روابط بین تغییرات بارش و سطح آبهای زیرزمینی دشت مرند در بازه زمانی 16 ساله از سالهای 1380 تا 1395، با استفاده از روش NRMC مورد بررسی قرار گرفته است . در این روش ضمن محاسبه مقادیر NRMC برای دو شاخص SPI و SWI در منطقه ، منحنی توزیع نرمال شده برای هر دو شاخص در ایستگاههای باران سنجی منتخب و چاه های پیزومتری منتخب رسم شد و معادله رگرسیون خطی و چند متغیٍره محاسبه شد . نتایج نشان داد که بارش و سطح آبهای زیرزمینی در سالهای مورد بررسی نوسانات زیادی داشته است که البته با توجه به نوسانات بیشتر آبهای زیرزمینی نسبت به بارش ، عوامل انسانی از جمله برداشت بی رویه از چاه ها می تواند عامل تاثیر گذار بر سطح آبهای زیرزمینی دشت مرند باشد. محاسبات نشان داد که مقدار همبستگی برای دو شاخص SPI و SWI در معادله چند متغیره غیر خطی بیشتر از مقدار معادله ی خطی است که بیانگر تاثیر عوامل متعدد دیگر علاوه بر نوسانات بارش بر سطح آبهای زیرزمینی است .

در این تحقیق برای اولین بار به منظور خودکار سازی فرآیند پردازش و تحلیل فرونشست دشت مرند از تصاویر ماهواره ای راداری سنتینل-1 توسط پکیج SNAP2StaMPS استفاده شده است. در سال های اخیر توسعه ناهمگون اراضی کشاورزی و برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی دشت مرند در استان آذربایجان شرقی موجب بروز پدید فرونشست زمین در سطح این دشت شده است. لوله زایی میله چاه های منطقه، شکاف های افقی در سطح این دشت، حکایت از رخداد فرونشست سطح زمین دارد. در این تحقیق برای تعیین نرخ جابجایی در جهت خط دید ماهواره، از الگوریتم پردازشی تداخل سنجی خودکار بین نرم افزار SNAP و StaMPS استفاده شد. نتایج فن تداخل سنجی PSI بروی 133 تصویر سنتینل-1 در مدار Descending ماهواره Sentinel-1، حاکی از نرخ جابجایی سالانه زمین برای دشت مرند از سال های 2016، 2017، 2018، 2019 و 2020 به ترتیب 7/13-، 12-، 2/15-،3/12 – و 1/13 سانتی متر دارد. جهت صحت سنجی نتایج، مقایسه میزان فرونشست حاصل از پردازش تداخل سنجی با میزان افت سطح آب های زیرزمینی در محدوده مطالعاتی از طریق روش تحلیل هیدروگراف واحد انجام شد. نتایج نشان می دهد که میزان افت سطح آب و نتایج حاصل از تحلیل هیدروگراف چاه های مشاهده ای منطقه، با نتایج حاصل نقشه های سری زمانی حاصل از تداخل سنجی تطابق دارند؛ بنابراین، از روش خودکار ارائه شده در این پژوهش می توان جهت پایش فرونشست زمین استفاده کرد.

برداشت بی رویه و نامطلوب منابع آب در بسیاری از مناطق کشاورزی ایران به ویژه دشت مرند به عنوان یکی از قطب های کشاورزی استان آذربایجان شرقی، لزوم تخصیص بهینه منابع محدود آب و نیز ضرورت لحاظ راهبردهای مختلف آبیاری برای هر محصول را نمایان کرده است. بر این اساس، هدف مطالعه حاضر تعیین الگوی بهینه کشت محصولات زراعی با تأکید بر محدودیت منابع آب در دشت مرند بود. بدین منظور، از رهیافت برنامه ریزی ریاضی یعنی، الگوی برنامه ریزی کسری با اهداف چندگانه با بهره گیری از رویکرد فازی استفاده شد. گردآوری داده های مورد نیاز نیز از طریق تکمیل پرسشنامه از 321 کشاورز منطقه صورت گرفت. نتایج نشان داد که الگوی بهینه کشت پایدار پیشنهادی حاصل از مدل یادشده، در مقایسه با مدل برنامه ریزی خطی، باعث کاهش درآمد ناخالص بهره برداران در کوتاه مدت می شود. همچنین، بر اساس یافته های حاصل از الگوی برنامه ریزی کسری، مصرف آب به گونه ای صورت خواهد گرفت که عمدتاً در ماه های مختلف، کمبودی از این حیث در منطقه وجود نداشته باشد؛ افزون بر این، مصرف کودهای شیمیایی و سموم در حداقل خود بوده و محصولات زراعی که نسبت به آب مصرفی سود ناخالص کمتری را حاصل می کنند، از الگوی کشت فعلی حذف و محصولات با صرفه اقتصادی بالا و نیاز آبی کم مانند زعفران که سازگار با اقلیم منطقه باشد، در الگوی کشت جایگزین می شوند. بر این اساس، ترویج روش های نوین آبیاری، توسعه کشت محصولات کم آب بر و استفاده از آب صرفه جویی شده در محصولات با بازده بالاتر در راستای بهره برداری پایدار از منابع آب توصیه می شود.

سطح و کیفیت آب های زیر زمینی در ارتباط با متغیرهای مختلف تغییر می کند. هدف از این تحقیق، تخمین تغییرات زمانی و مکانی تراز آب زیرزمینی دشت مرند می باشد. برای این منظور، محاسبات بی لان آبی در نرم افزار Excel و پهنه ب ندی مکانی تغییرات در ArcGIS انجام شد. نتایج بررسی ها در وضعیت موجود نشان می دهد که در دوره ی آماری 32 ساله تراز آب زیرزمینی دشت به طور متوسط با افتی معادل 52 سانتی متر در سال و در 10 سال اخیر ب ه طور متوسط با افتی معادل 48 سانتی متر در سال روب رو شده است. برای بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی دشت در سال های آتی، ابتدا آبخوان دشت مرند به چهار پهنه ی مختلف تقسیم و سپس سه سناریو به صورت، 1) تأمین همه ی مصارف از منابع آب زیرزمینی، 2) تأمین مصارف شرب و صنعت از رودخانه ی ارس، 3) تأمین مصارف شرب و صنعت از رودخانه ی ارس و اعمال مدیریت مصرف بهینه تعریف شد و در نهایت برای هر یک از سناریوها، تراز آب زیرزمینی دشت در شهریور 1393 و 1398 پهنه بندی گردید. نتایج بررسی ها نشان می دهد که در سناریوی اول، با تشدید افت سطح آب زیرزمینی در تمامی پهنه ها، وضعیت آبخوان بحرانی تر شده و افت تراز آب زیرزمینی در برخی نواحی به 6/2 متر می رسد. با اعمال سناریوی دوم، تراز آب زیرزمینی دشت حداقل 67/1 و حداکثر 93/1 متر افزایش می یابد و با ادامه این روند بعد از 14 سال آبخوان به وضعیت سال 1384 برمی گردد. همچنین با اعمال سناریوی سوم تراز آب دشت، حداقل 78/4 متر و حداکثر 29/5 متر افزایش می یابد که با ادامه این روند بعد از 5 سال آبخوان به وضعیت سال 1384 برمی گردد.