آب زیرزمینی

جابه جایی زمین یکی از بارزترین آثار نامحسوس مخاطره ی طبیعی زلزله شناخته می شود. در مطالعه حاضر از تکنیک تداخل سنجی راداری (SBAS) با استفاده از تصاویر سنتیل 1 (2018 الی 2021) جهت برآورد جابجائی و از تصویر لندست 8 سال 2018 جهت استخراج طبقات کاربری اراضی در قسمتی از شهرستان سراب استفاده شده است. همچنین داده های اخذ شده از سازمان آب منطقه ای جهت بررسی وضعیت آب های زیرزمینی در ارتباط با فرونشست ناشی از جابجایی استفاده شده است. طبق یافته ها و بررسی نقشه کاربری اراضی منطقه مورد مطالعه، فرونشست در نقاط مختلف قابل مشاهده است و در اطراف مناطق کشاورزی و مراتع به 9 سانتی متر در سال نیز می رسد. همچنین در بعضی نقاط میزان بالاآمدگی تا 12 سانتی متر برآورد شده است. بررسی وضعیت سفره ها نشان دهنده ی افت سطح آب های زیرزمینی در اکثر ایستگاه ها بخصوص افت ناگهانی از ابتدای سال 98 می باشد. با توجه به اینکه رابطه ی مستقیم برداشت از آب های زیرزمینی و پدیده ی فرونشست کاملا اثبات شده است؛ ولی بعد از زلزله 5.9 ریشتری آبان 1398 تغییرات ناگهانی در وضعیت فرونشست منطقه رخ داده است. بنابراین بنظر می رسد جابجایی منطقه، بیشتر تحت تاثیر زلزله باشد.

سیستم آب های زیرزمینی به میزان زیادی تحت تأثیر فرایندهای محیطی به خصوص ژئومورفولوژی سطح زمین می باشند و استفاده از متغیرهای ژئومورفولوژی رهیافت جدیدی را درزمینه شناسایی پتانسیل آب های زیرزمینی در اختیار برنامه ریزان سرزمین قرار می دهد. مخروط افکنه ها به عنوان یکی از تیپ های مهم ژئومورفولوژی ایران، با ساختار منحصربه فرد خود، محیط مناسبی را برای ذخیره سازی آب زیرزمینی به خصوص در فلات ایران فراهم آورده است. در این پژوهش سعی شده است تا نقش پارامترهای ژئومورفیک مخروط افکنه ها بر تغییرات آب زیرزمینی در نواحی شرقی و مرکزی استان گیلان موردبررسی قرار گیرد. از این طریق می توان الگویی مناسب و مبتنی بر پارامترهای ژئومورفیک را برای پتانسیل یابی آب های زیرزمینی ارائه داد. بر این اساس ابتدا مرز 28 مخروط افکنه با استفاده از تصاویر ماهواره ای و نقشه های توپوگرافی ترسیم شد و 11 پارامتر شامل مساحت، زاویه جاروب، شیب، تقعر، حجم، ارتفاع رأس و قاعده، طول، طول قاعده، اختلاف ارتفاع و شعاع مخروط افکنه استخراج گردید و ارتباط این پارامترها با عمق سطح ایستابی، دبی چاه و میزان هدایت الکتریکی آب زیرزمینی در 23559حلقه چاه آب با استفاده از روش های آماری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات دبی، هدایت الکتریکی و عمق سطح ایستابی به ترتیب با میزان 82% ، 45 % و 45% تحت تأثیر مورفومتری مخروط افکنه ها قرار دارد. با افزایش میزان مساحت، طول و حجم مخروط افکنه ها میزان دبی و هدایت الکتریکی آب زیرزمینی افزایش پیدا می کند و این ارتباط به خصوص در خوشه سوم که منطبق بر مخروط افکنه های غربی منطقه موردمطالعه است بیشتر به چشم می خورد. یافته های این پژوهش نشان داده که شاخص های ژئمورفولوژیکی مخروط افکنه ها می تواند به عنوان الگویی در ارزیابی تغییرات ویژگی های هیدرولوژیکی آب های زیرزمینی در منطقه موردمطالعه و سایر مناطق مورداستفاده قرار گیرد.

در دو دهه اخیر فرونشست به عنوان یک مخاطره ژئومورفیک و یکی از بحران های زیست محیطی، هر ساله خسارات جبران ناپذیری را به دشت های ایران تحمیل می کند که می توان گفت یکی از مهم ترین علل آن در حال حاضر برداشت غیراصولی و بی رویه از سفره های زمینی می باشد. دشت اشتهارد به عنوان یکی از قطب های صنعتی و کشاورزی استان البرز حائز اهمیت است و به دلیل افت شدید سطح آب زیرزمینی توسط وزارت نیرو ممنوعه بحرانی اعلام شده است. ازاین رو بررسی میزان نرخ فرونشست و پرداختن به علل و عوامل تأثیرگذار در جهت مدیریت خطر آن، دارای اهمیت زیادی است. در این پژوهش جهت بررسی فرونشست دشت اشتهارد از تکنیک تداخل سنجی تفاضلی راداری (D_ InSAR) و از داده های ماهواره Sentinel-1A در بازه زمانی (۲۰۲۳ تا ۲۰۱۷) استفاده شد. در این بازه زمانی فرونشست منطقه بین ۲.۰۸- تا ۲.۹۳- سانتی متر متغیر است که بیشترین مقدار فرونشست مربوط به بازه زمانی ۲۰۲۰ -۲۰۱۹ حدود ۲.۹۳ - سانتیمتر و کمترین مقدار فرونشست در بازه زمانی ۲۰۲۳ -۲۰۲۲ حدود ۲.۰۸- سانتیمتر است. نرخ فرونشست از شرق به غرب و در پهنه جنوبی با افزایش همراه است. درواقع بیشینه فرونشست در تمام بازه های مطالعاتی در محدوده آبخوان اشتهارد متمرکز است که بخش عمده ای از مزارع، آبادی ها، کارخانه ها و شهر اشتهارد، شهرک های صنعتی (کوثر، امید و اشتهارد)، زمین های کشاورزی و بیشترین تمرکز و استقرار منابع زیرزمینی (چاه ها) را در خودش جای داده است. نتایج هیدروگراف ها و درون یابی با استفاده از آمارهای چاه های پیزومتری نیز افت آب های زیرزمینی و افزایش عمق را در این محدوده نشان می دهد؛ این در حالی است که نتایج بررسی همبستگی میزان فرونشست زمین با تغییرات عمق آب زیرزمینی هم در سطح %95 معنی دار بوده است به طوری که با افزایش عمق آب زیرزمینی فرونشست در منطقه افزایش می یابد. براساس پروفیل های تغییرات فرونشست، فرونشست منطقه موردمطالعه الگوی پیچیده ای دارد که این تغییرات و نوسانات زمانی - مکانی نشان دهنده تأثیرات مختلفی ازجمله فعالیت های انسانی (مانند شدت، نوع فعالیت یا استخراج بی رویه آب از منابع زیرزمینی)، زیست محیطی، مشخصات زمین شناسی (جنس رسوبات، ضخامت سفره، موقعیت سنگ کف و...) میزان تغذیه و تخلیه آبخوان و... می باشد.

این پژوهش ضمن بررسی نرخ تغییرات ناشی از فرونشست زمین در محدوده دشت اردبیل، به اثرات احتمالی تغییرات فرونشست زمین بر 5 محوطه تاریخی اوزریک، قلعه بوینی، قطار تپه سی، تپراقلو و نیارچمنی واقع در دشت اردبیل می پردازد. در تحقیق حاضر جهت بدست آوردن سطح ایستابی آب زیرزمینی از داده های 22 چاه پیزومتری در سطح دشت اردبیل با استفاده از روش RBF و برای دست یابی به تغییرات فرونشست زمین از تصاویر SAR ماهواره Sentinel1-A به روش تداخ سنجی راداری استفاده شده است. بازه زمانی مورد استفاده در این پژوهش، یک بازه 7 ساله؛ از سال 1395 تا سال 1402 است. نتایج تحقیق نشان داد که سطح آب زیرزمینی در جنوب شرقی دشت اردبیل وضعیت خطرناکی دارند. به دلیل تمرکز بی رویه چاه ها در این منطقه و برداشت زیاد آب، باعث افت شدید سطح آب زیرزمینی شده است که تبعات بسیار بدی مانند خشک شدن سفره های آب زیرزمینی و فرونشست شدید زمین در این منطقه را به دنبال داشته است. همپوشانی موقعیت محوطه های تاریخی با مناطق دارای فرونشست نشان می دهد که تپه تپراقلو مربوط به هزاره اول قبل از میلاد دارای فرونشست با نرخ 250 میلی متر است که در مقایسه با دیگر محوطه های تاریخی بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده است. تپه اوزریک نیز که در شمال غربی شهر اردبیل قرار دارد با نرخ 69 میلی متر فرونشست زمین در رتبه دوم قرار دارد. سایر تپه ها نیز علارغم اینکه در شرایط موجود در محدوده فرونشست زمین قرار نگرفته اند ولی با توجه به روند پیشروی محدوده های تحت تاثیر فرونشست، در سال های آتی با توجه به مدیریت نامناسب آب های زیرزمینی، این محوطه های تاریخی نیز درگیر مسئله فرونشست زمین و تخریب بافت تاریخی خواهند شد.

آب های زیرزمینی از مهم ترین منابع تأمین آب در کشاورزی و آب شرب آشامیدنی هستند. این منابع نسبت به منابع آلاینده سطحی از قبیل کودهای شیمایی و حیوانی بسیار آسیب پذیر هستند و تشخیص مناطق با آسیب پذیری بالا از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف این پژوهش، یافتن ناحیه های آسیب پذیر آب زیرزمینی در حوضه آبریز انزلی (زیر حوضه فومنات) با استفاده از مدل های DRASTIC و Fuzzy-AHP است. مدل DRASTIC از هفت لایه داده برای مدل سازی استفاده می کند که شامل عمق آب (D)، تغذیه خالص (R)، محیط اشباع آبخوان (A)، محیط خاک (S)، توپوگرافی (T)، تأثیر ناحیه غیراشباع (I) و هدایت هیدرولیکی (C) می باشد و دارای وزن ثابت برای پارامترهای ورودی و رتبه بندی ثابت برای پارامترهای فرعی است. مدل Fuzzy-AHP برای بهبود وزن دهی در مدل DRASTIC، استفاده شد. با صحت سنجی 20 چاه نیترات واقع در منطقه فومنات، به وسیله رگرسیون خطی چند متغیره و تک متغیره، خروجی مدل Fuzzy-AHP نسبت به DRASTIC نتایج را بهبود داد. در نقشه آسیب پذیری تولیدشده، روش DRASTIC نشان داد که 18/0 درصد از مساحت منطقه دارای آسیب پذیری کم، 22/11 درصد متوسط، 33/58 درصد زیاد و 42/30 درصد آسیب پذیری خیلی زیاد بودند. سپس در Fuzzy-AHP مقدار 99/6 درصد آسیب پذیری کم، 11/13 درصد متوسط، 45/56 درصد زیاد و 43/23 درصد خیلی زیاد شناسایی شد. هر دو مدل در شناسایی ناحیه های با خطر آسیب پذیری متوسط و زیاد، موفق عمل کردند و همبستگی مدل Fuzzy-AHP با نقشه نیترات منطقه مثبت شد.

دشت عسلویه، به عنوان یکی از مهم ترین مناطق صنعتی ایران، در سال های اخیر با چالش های جدی در زمینه کیفیت آب های زیرزمینی مواجه شده است. این مطالعه به منظور تحلیل هیدروشیمیایی و ارزیابی کیفیت آب های زیرزمینی این دشت، با تمرکز بر تأثیرات فعالیت های صنعتی و نفوذ آب های شور دریایی انجام شده است. برای این منظور، داده های کیفی مربوط به ۸ چاه و ۲ چشمه در منطقه جمع آوری و با استفاده از روش های گرافیکی نظیر نمودارهای پایپر و دوروف و تحلیل های آماری چندمتغیره مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نفوذ آب شور دریایی و فعالیت های صنعتی منجر به افزایش غلظت یون های کلراید، سدیم و سولفات شده و کیفیت آب زیرزمینی به ویژه در نواحی جنوبی و غربی منطقه به شدت کاهش یافته است، به طوری که غلظت سولفات به 1711 mg/l و درصد سدیم به 60% در این مناطق رسیده که نشان دهنده تأثیر شدید منابع آلاینده طبیعی و انسانی است. علاوه بر این، پدیده تعویض یونی معکوس و انحلال سنگ های دولومیتی و کربناته به عنوان فرآیندهای غالب هیدروژئوشیمیایی شناسایی شدند. تحلیل های کیفی نشان داد که آب های زیرزمینی در بخش های مختلف منطقه برای مصارف کشاورزی عمدتاً نامناسب هستند، در حالی که برخی از چشمه ها کیفیت بهتری دارند. همچنین، آب های زیرزمینی دارای خاصیت رسوب گذاری بالا برای مصارف صنعتی هستند.

توجه به مسئله تغذیه نزولات جوی و تخمین دقیق آن در آبخوان های ایران اهمیت زیادی دارد. استفاده از روش های مناسب برآورد تغذیه با توجه به شرایط منطقه ای، ضرورت دارد. مولفه تغذیه از اجزای کلیدی معادله بیلان آب است که به عنوان ورودی سیستم آب زیرزمینی، عملکرد سیستم آبخوان را کنترل می کند. در این پژوهش از مدل WetSpass-M به منظور برآورد تغذیه سالانه دشت آبخوان ارومیه استفاده شد. به دلیل استفاده از داده های قابل دسترس، این مدل قادر به تخمین مقادیر تغذیه به صورت توزیعی می باشد و مولفه های بیلان به صورت ماهانه، فصلی و سالانه قابل برآورد است. پس از واسنجی مدل، مقادیر ماهانه رواناب، تغذیه، تبخیر و تعرق و برگاب در دوره آماری 2006-2020 برآورد شد. بیشترین مقدار رواناب در بخش غربی و بالاترین نرخ تغذیه در مناطق شمالی، غربی و جنوبی مشاهده شد. بعلاوه، بخش های غربی و مرکزی، تبخیر و تعرق بالاتری داشته و در بخش شمالی دشت آبخوان، کمترین تبخیر و تعرق برآورد شد. از نظر بیلان آب، نتایج نشان داد حدود 54/47 درصد بارش سالیانه به تغذیه، 24/14درصد به تبخیر و تعرق، 3/26 درصد به رواناب و 2 درصد به برگاب تبدیل می شوند. در مرحله اعتبارسنجی، مقادیر برآوردی مدل WetSpass-M با مقادیر مشاهده ای روش Scanlon مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. باتوجه به وجود آمار چاه های مشاهداتی برای دوسال 2009 و 2019 اعتبارسنجی انجام گرفت. کارایی مدل بر اساس معیارهای KGE و Dr به عنوان مناسب ترین معیارهای ارزیابی نشان داد که مقادیر تغذیه WetSpass و مقادیرتغذیه ای مشاهده ای روش Scanlon نزدیک به هم می باشند.

ارتباط تنگاتنگی بین سفره های آب های زیرزمینی و لند فرم های ژئومورفولوژی و به خصوص رودخانه ای وجود دارد. با گسترش ارتباط میان علم ژئومورفولوژی در غالب نظریات هیدرو ژئومورفولوژی، توجه به ابعاد مختلف نقش لند فرم ها در پتانسیل آب زیرزمینی مورد اهمیت قرار گرفت و توسعه این تفکر باعث شد تا دستیابی به آب زیرزمین از روی بعضی شاخص ها و نشانگرهای ژئومورفولوژی تا حدود زیادی آسان گردد. یکی از اشکال بسیار شاخص در محدوده دشت ها که تغییرات آن می تواند بر روی سطح آب های زیرزمینی تأثیر بگذارد، الگو رودخانه ها است.  در پژوهش حاضر الگوی مورفولوژی و همچنین طول، مساحت و ارتفاع 31 رودخانه بخش مرکزی و شرقی گیلان محاسبه و تأثیر آنها بر روی سطح آب های زیرزمین مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 8 محدوده مخروط افکنه و رودخانه های اصلی تعیین گردید و ضریب سینوسیته تعیین و رودخانه به چهار الگوی مستقیم، سینوسی، پیچان رودی و پیچان رودی شدید تقسیم بندی شد. در ادامه نقشه آب های زیرزمینی منطقه تهیه شد و با همپوشانی آن با الگوی رودخانه تأثیرگذاری الگوی رودخانه بر تغییرات سطح ایستابی آب زیرزمینی موردبررسی قرار گرفت و با استفاده از روش ها و آزمون های آماری سلسه مراتبی و پارامتریک و نا پارامتریک مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت.  نتایج نشان داد که در پهنه های مکانی تفکیک شده ازنظر تغییرات پلتفرمی و الگویی، هرچقدر میزان سینوسیته، طول رودخانه و مساحت محدوده اثر رودخانه بیشتر باشد. پتانسیل آب زیرزمینی مناسب تر بوده و سطح ایستابی به سطح زمین نزدیک تر است. همچنین نتایج آنالیزهای آماری نشان داد رابطه ضریب سینوسیته رودخانه با عمق آب زیرزمین به صورت خطی و غیر تصادفی بوده و عمق سطح ایستابی آب زیرزمینی  با حرکت از سمت الگوی مستقیم به سمت الگوی پیچان رودی شدید، کاهش پیدا می کند.