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.