بررسي تراز آب زيرزميني بر مبناي خشکسالي ژئولوژيک با استفاده از تئوري موجک (مطالعه موردي: آبخوان بوشکان)

نویسندگان

1 گروه مهندسي منابع آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامي، اهواز، ايران.

2 گروه مهندسي منابع آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامي، اهواز، ايران.

3 گروه مهندسي منابع آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامي، اهواز، ايران.

4 گروه مهندسي محيط زيست، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامي، تهران، ايران.

doi
چکیده

زمينه و هدف: با توجه به افت شديد آب­هاي زيرزميني دشت­هاي کشور به دنبال برداشت بي رويه از آن‌ها براي اهداف کشاورزي، مديران به دنبال راهکارهاي مديريت و احيا سفره­هاي آب زيرزميني هستند. يکي از راهکارهاي جبران افت سطح آب زيرزميني که خود از مؤثرترين عوامل نابودي ظرفيت تغذيه و کاهش افت کيفيت در پهنه آب زيرزميني است، در کنار سناريوهاي کاهش برداشت از چاه­هاي کشاورزي تهيه طرح­هاي ممنوعيت با کم‌ترين عدم قطعيت براساس حساسيت ناحيه­اي به آلودگي است. در اين مطالعه به‌منظور استخراج روابط بارش- خشکسالي در يک محدوده منتخب تحت عنوان آبخوان بوشکان، از مجموع روابط هيدرولوژيکي و هم‌چنين مدل­هاي عددي مادفلو با استفاده از شاخص آسيب‌پذيري و ناحيه‌بندي استفاده شد. روش پژوهش: استخراج حجم و نوع توزيع جريان در آبخوان که مرکز اثر خشکسالي هيدرولوژيک است، توسط روش تحليل منطقه­اي و استخراج خشکسالي­هاي با دوره بازگشت تاريخي و در عين حال محتمل از بررسي هيدروگراف مستخرج از مدل MODFLOW صورت پذيرفت. خروجي مطالعات هيدرولوژيکي که بر طبق عناصر فيزيوگرافي تهيه شد به‌عنوان ورودي­هاي مدل توزيع جريان آب زيرزميني در ناحيه مذکور استفاده گرديده. به‌منظور تهيه يک ساختار تعيين مناطق حساس در خشکسالي، از پردازش تصاوير ماهواره Sentinel-2 در تهيه شاخص NDWI به‌عنوان شاخص استاندارد شده تغييرات ساختار آب و همچنين پوشش زمين، و يک لايه ساختار زمين تدقيق شده بر اساس طبقه بندي به روش يادگيري ماشين و روش EO استفاده شد. لايه ساختار زمين تحت عنوان Geology، ملاک کلاسه بندي نواحي در تعيين اولويت خشکسالي (از منظر تغذيه آب زيرزميني) انتخاب شد. يافته‌ها: ارزيابي درستي روش مذکور، تهيه يک جدول ارتباط تغييرات شاخص NDWI با کلاسه­هاي لايه Geology بود. اين همبستگي در لايه کلاسه بندي تغييرات ارتفاعي مشاهده نشد؛ با اين حال بررسي روند و بسامد (موجک) سري هاي زماني تغييرات آب رابطه مشخصي را با افت تراز آب زيرزميني مشخص کرد. از نتايج مشخص اين پژوهش مي­توان به اين موضوع اشاره کرد که براي تعيين نواحي خشکسالي، و يا مفهوم مقابل آن، يعني نواحي منتشر کننده خشکسالي به آب زيرزميني، ملاک اساسي بايد تنوع زمين شناسي در تحليل همزمان با توسعه کشاورزي منطقه باشد. با استفاده از تصاوير ماهواره­هاي سنتينل مي­شود بر طبق تشريحات حاضر در اين پژوهش، بازه­هاي کلاسه بندي شده اي را جهت دريافت بيشترين تغييرات شاخصNDWI  کشف کرد. اين بازه­هاي مکاني حدود تصميم گيري براي اجراي سازه­هاي انحراف جريان، و حتي محدوديت­هاي کشت به جهت بازسازي اقليم در مقابل خشکسالي­هاي منتج از کشاورزي را بهتر معين مي­کند. مقادير اوليه و نهايي پس از اجراي دوره واسنجي صورت مشابهي از پارامتر­هاي هيدروليکي را نمايش مي­دهد. مقدار خطاي نسبي RMS يا RMSE معادل با 86/2 مي­باشد که دقت بالاي شبيه­سازي را نشان مي­دهد. نتايج: مدل رياضي MODFLOW در 126 دوره ماهانه مورد شبيه­سازي و در 25% دوره زماني نهايي مورد صحت سنجي قرار گرفت. حد کل خطا تا 18/3 کاهش يافت. اين مقدار با توسعه مدل مفهومي و ارائه داده پايه بيشتر مي­تواند بيشتر کاهش يابد. دشت بيشتر از نواحي مياني و شمالي چند متبادل آبخوان، تغذيه مي­شود. با توجه به مطالعه نقشه تراز آب­هاي زير زميني، آب اين منطقه از جهت شمال و شمال شرق به طرف مركز دشت و سپس جنوب و جنوب غرب جريان دارد؛ که با توجه به گسترش نواحي کشاورزي، از اين نظر جهت جريان، عامل گسترش آلودگي مي­باشد. نتايج تراز آبخوان براي اين مدت نشان مي‌دهد كه سطح آب در بيشتر قسمت­هاي دشت، همواره در حال پايين رفتن بوده و ميزان بالا آمدگي آن در دوره­هاي­تر همواره كمتر از ميزان پايين افتادگي آن در دوره­هاي خشك است. همچنين نتايج نشان مي­دهد که با فرض اينکه ميزان تخليه و تغذيه دشت همانند سال­هاي قبل باشد، اکثر چاه­هاي مشاهده­اي با تشديد شيب افت سطح آب مواجه خواهند شد.