زیرزمینی، این، برای، آب‌های، شبیه‌سازی، که

نیریز.127
شکل 5-7- کانتورهای آلاینده Cl- در سال 1389.130
شکل 5-8- کانتورهای آلاینده Cl- در سال 1390.131
شکل 5-9- کانتورهای آلاینده Cl- در سال 1391.131
عنوان صفحه
شکل 5-10- نتایج واسنجی مدل کیفی سال 1391.133
شکل 5-11- وضعیت نقاط مشاهده ای کیفی پس از واسنجی
مدل کیفی سال 1391.133
شکل 5-12- وضعیت نقاط مشاهده ای کیفی پس از صحت سنجی
مدل کیفی سال 1392.134
شکل 5-13- نتایج صحت سنجی مدل کیفی سال 1392.135
شکل 5-14- کانتورهای آلاینده Cl- در سال 1392.136
شکل 5-15- کانتورهای آلاینده Cl- در سال 1393.137
شکل 5-16- کانتورهای آلاینده Cl- در سال 1394.137
شکل 5-17- کانتورهای آلاینده Cl- در سال 1395.138
شکل 5-18- محل چاه های انتخابی در آبخوان نیریز.139
شکل 5-19- مقدار غلظت یون کلر در چاه آب شرب جهاد سازندگی از سال 91 تا 95.140
شکل 5-20- مقدار غلظت یون کلر در چاه آب شرب دولت آباد از سال 91 تا 95.140
فصل اول

مقدمه1-1- اهمیت آب در عصر حاضر و در ایراندر طول تاریخ زندگی بشر آب همواره به عنوان یک عامل اساسی مورد توجه بوده و با افزایش جمعیت و پیشرفت در کشاورزی و صنایع، اهمیت آن افزایش یافته ‌است [1]. انسان‌ها از ابتدا در کنار منابع آب نظیر رودخانه‌ها تجمع می‌کردند و به فعالیت می‌پرداختند. می‌توان گفت آب از مهم‌ترین عامل توسعه در جهان بوده ‌است. بیش از 97 درصد منابع آبی کره زمین غیر قابل استفاده برای کشاورزی بوده (آب اقیانوس‌ها و دریاها)، حدود 2 درصد آن به صورت یخ در قطب‌ها بوده و تنها حدود یک درصد آن قابل دسترس می‌باشد.
اگر اهمیت آب در عصر کشاورزی تنها در زمینههای شرب و آبیاری خلاصه میشد، در عصر صنعتی و فراصنعتی، علاوه بر مصارف سنتی، این منبع به عنوان یک عامل زیربنایی در رشد دیگر صنایع نیز نقش روزافزون بازی میکند. امروزه پیشرفت ملتهای ساکن در مناطق با اقلیم خشک که در آن تولید غذا به شدت توسط مقدار و توزیع آب‌های زیرزمینی و بارندگی کنترل میشود، به میزان تلاش این ملتها در زمینه مدیریت منابع محدود آب بستگی دارد. با این توضیح میتوان دریافت که در آینده نزدیک اندرکنش میان رشد شهرنشینی که پیشرفت تمدن بشری مدیون آن است و اعمال یک روش مدیریتی کارآمد برای حفظ منابع آب همچنان ادامه خواهد داشت [2].
ایران جزء کشورهای با اقلیم خشک تا نیمه خشک می‌باشد و این سبب شده ‌است تا کشورمان تاریخ دیرینه‌ای در مدیریت بهره‌برداری از منابع آبی داشته باشد.
اگر میانگین بارندگی سالانه در سطح زمین را که حدود 860 میلی‌متر تخمین زده می‌شود‌‌ با متوسط بارندگی سالانه ایران که تقریباً رقمی معادل 240 میلی‌متر است مقایسه کنیم، ملاحظه خواهد شد که این مقدار حتی کمتر از یک سوم میانگین بارندگی در دنیا است [3]. علاوه بر این توزیع نامناسب زمانی و مکانی این میزان بارندگی در سطح با توجه به نیاز در مصرف کشاورزی که بیشترین مصرف آب، در حدود 94% کل مصارف آب در کشور را به خود اختصاص می‌دهد و عدم وجود رودخانه‌های دایمی در بیشتر مناطق، کشور را با کمبود منابع آب روبرو کرده ‌است. از جهت دیگر با افزایش جمعیت، سرانه آب قابل تجدید، که معیاری برای پر آبی و کم آبی هر کشور محسوب می‌شود‌‌، به ازای هر نفر از 3263 مترمکعب در سال 1355 به 1779 مترمکعب در سال 1377 کاهش یافته ‌است [4].
با گسترش سکونت در مناطقی که آب سطحی وجود ندارد یا کم است، استفاده از منابع آب زیرزمینی به عنوان جایگزینی مطمئن، مورد توجه قرار گرفت. به طوریکه در برخی مناطق به عنوان تنها منبع تأمین آب به حساب می‌آید [4]. گسترش روز افزون استفاده از آب‌های زیرزمینی به خصوص در مناطق خشک که امکان استفاده تلفیقی از آب‌های سطحی و زیرزمینی مقدور نمی‌باشد، باعث افت شدید سطح آب زیرزمینی شده‌ است. استان فارس یکی از مهم‌ترین استان‌های کشور در تولید محصولات کشاورزی می‌باشد و با توسعه کشاورزی در این استان و با توجه به نیاز هرچه بیشتر به آب، توجه‌ها به سمت منابع آب زیرزمینی جلب شده‌ است. در سال‌های اخیر، برداشت غیراستاندارد از منابع آب زیرزمینی سبب شده‌ است که وضعیت بسیاری از دشت‌های این استان بحرانی قلمداد شود. و بهره‌برداری مازاد سبب افت سطح آب زیرزمینی، نشست زمین و متراکم شدن و کاهش ظرفیت ذخیره‌سازی خاک، افزایش هزینه‌های استحصال و کاهش دبی و خشک شدن قنوات و چشمه‌ها شده ‌است.
روش‌های مختلفی برای مطالعه آب‌های زیرزمینی وجود دارد؛ ولی امروزه، ‌استفاده از روش‌های جدید به منظور مدیریت بهینه منابع آب و بررسی پارامترهای کمّی و کیفی منابع آب توسعه یافته ‌است که از جمله این روش‌ها، شبیه‌سازی سیستم آب‌های زیرزمینی توسط مدل‌های ریاضی رایانه‌ای است. یک مدل آب زیرزمینی در واقع فرم ساده شده‌ای از یک سیستم واقعی آبهای زیرزمینی است که به طور تقریبی همبستگی بین عمل و عکس‌العمل هیدرودینامیکی را در یک سیستم ارائه می‌کند. شبیه‌سازی طبیعی آبخوان با استفاده از یک سری روابط ریاضی، هدف ایجاد مدل ریاضی در سفره آب زیرزمینی می‌باشد. مدل ریاضی شامل نوشتن یک برنامه یا کد کامپیوتری می‌باشد که به نرم افزار GMS داده شده ‌است. به دلیل پیچیدگی‌های موجود در طبیعت سیستم آبهای زیرزمینی، شبیه‌سازی آن‌ها به مراتب مشکل‌تر از آبهای سطحی است. این وضعیت به خصوص در مورد بهینه‌سازی این سیستم‌ها بارزتر می‌باشد.
در این مطالعه تلاش شده‌ است که با استفاده از نسخه 7.1 نرمافزار GMS، برپایه کدهای MODFLOW–2000، و MODPATH سیستم آب زیرزمینی دشت نیریز به صورت کمی و کیفی شبیه‌سازی شود و شناخت بهتری از رفتار این آبخوان نسبت به تغییرات هیدروژئولوژیکی مختلف به دست آید. در بخش مدل‌سازی کیفی کانتورهای آلودگی دشت برای پارامترهای آلایندگی Cl- با استفاده از برنامه کامپیوتری MT3DMS ، ترسیم و تحلیل شده است. گسترش آلودگی یون کلر در آبخوان به کمک نرمافزار MT3DMS که یک برنامه سه بعدی مدولار برای شبیهسازی پخش، انتقال، انتشار مولکولی، واکنشهای شیمیایی و جذب محلول در آب زیرزمینی میباشد، در طول سه سال پیشبینی گردیده است. سپس با انتخاب چاه آب شرب جهاد سازندگی، در نزدیکی شهرک صنعتی (شهرک سنگ) و چاه آب شرب دولت آباد، واقع در شمال غرب محدوده مدل سازی، مقدار یون کلر در این دو چاه برای سه سال آینده پیش بینی گردید.
1-2- منابع آب در ایران و مسائل مربوط به آنمنابع تأمین آب به چهار دسته باران (استفاده مستقیم از آب باران)، آب‌های سطحی، آب‌های زیرزمینی و آب‌های نمک‌زدایی شده تقسیم می‌شوند.
در مناطق شمال و شمال غربی و نواحی کوهستانی مرتفع به ویژه زاگرس و البرز بیشتر از بارندگی و آبهای سطحی استفاده می‌شود‌‌ و در مناطق مرکزی و جنوبی و شرق کشور بارندگی کمی دارند و در آن رود دائمی به ندرت دیده می‌شود،‌‌ بیشتر آب زیرزمینی مورد استفاده قرار میگیرد و در بنادر و جزایر جنوبی کشور از آب‌های نمک‌زدایی شده اغلب آن هم برای شرب استفاده می‌شود‌‌. بنابراین در قسمت عمده‌ای از ایران منابع آب‌های زیرزمینی به عنوان تنها منبع تأمین آب محسوب می‌شوند [1].
بررسی کلّی نشان می‌دهد که در هر سال بیش از 50 میلیارد متر مکعب آب از منابع زیرزمینی توسط قنوات، چاه‌های عمیق و چشمه‌ها استخراج شده و مصرف می‌شود‌‌. اگر این میزان را با آب وارد شده به منابع زیرزمینی مقایسه کنیم، در می‌یابیم که سالانه 5 میلیارد متر مکعب بیلان منفی در مصرف آب‌های زیرزمینی در ایران وجود دارد [5].
به طور کلّی می‌توان گفت که به علت پراکندگی خصوصیات آب و هوایی و وجود لایههای مختلف در زیر زمین، دسترسی و نحوه ‌استفاده از منابع آب زیرزمینی در مناطق مختلف، متفاوت است. مثلاً در بعضی مناطق کمبود آب زیرزمینی و دسترسی مشکل به آن، انجام مطالعه دقیق و ارائه تدابیر جدّی، نظیر انتقال آب از حوضه‌های مجاور، برای رفع این مشکل را میطلبد. به عکس در پارهای مناطق دیگر به علت وفور آب و قرارگیری سفره‌های آب در نزدیکی سطح زمین با مشکلاتی نظیر بالا آمدگی آب در حفاری‌ها و حتی در بعضی مواقع تا سطح زمین مواجه میشویم.
از سوی دیگر، انسان معمولاً به علت فعالیتهای مختلف زیستی خود، میزانی هرچند اندک، از آلودگیهای گوناگون را به منابع آب تخلیه میکند که می‌تواند استفاده از منابع گرانبهای آب را با مشکل مواجه سازد؛ البته باید اذعان داشت که عدم ایجاد آلایندههای منابع آب یک امر غیرممکن و غیرقابل وصول می‌باشد، در عوض مسأله‌ای که به آن پرداخته می‌شود‌‌، کاهش منابع آلودگی تا حدّ ممکن و کنترل و جلوگیری از وارد شدن این آلایندهها به منابع آب می‌باشد. بدین منظور، در مطالعات منابع آب، معمولا منابع آلوده کننده و اثر آن‌ها بر روی منابع آب مورد بررسی و مطالعه دقیق قرار میگیرد.
در مقایسه پاسخ منابع آب زیرزمینی و آب سطحی به منابع آلاینده، می‌توان گفت که آب‌های زیرزمینی به علت اینکه در معرض آلودگی کمتری قرار دارند، همچنین تبخیر کمتری از سطح آنها صورت میگیرد، در مجموع کیفیت بهتری دارند [5].
آلودگی آب از منابع مختلفی به آن وارد می‌شوند که بسته به منبع آلاینده و میزان آن، اثرات مختلفی روی کیفیت آب در مصارف مختلف به جا خواهد گذاشت. به طور کلّی، کیفیت آب، خصوصیات و ویژگیهائی از آب است که بر مناسب بودن آن برای یک مصرف خاص (مثلاً کشاورزی، شرب و یا صنعت) تأثیر میگذارد. کیفیّت آب با خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آن تعریف می‌شود‌‌. برای هر منظور خاص، استانداردهای کیفیتی متفاوتی وجود دارد و معمولاً آبی که برای استفاده مورد نظر مشکلات کمتری را ایجاد کند، قابل قبول یا دارای کیفیت مناسب میدانند.
1-3- ضرورت به کارگیری مدل‌ها در مطالعه آب‌های زیرزمینیاز آنجا که جریان آب زیرزمینی در آبخوان‌ها و انتقال و پخش آلودگی در آنها تابع خصوصیات و فرآیندهای طبیعی و مصنوعی متنوعی است، شناخت دقیق رفتار آبخوان مقدور نیست. بنابراین، معمولاً از مدل‌ها برای شبیه‌سازی وضعیت حاضر آبخوان و پیش‌بینی رفتار آینده آن استفاده می‌شود‌‌. یک مدل وسیلهای است برای نمایش فرم ساده شده آنچه در واقعیت اتفاق میافتد و اگر بطور مناسب و صحیح تهیه شود می‌تواند به عنوان وسیلهای برای پیشبینی و مدیریت منابع آب زیرزمینی مورد استفاده قرار بگیرد [3].
مدل‌ها، وسیلهای برای توضیح سیستم فیزیکی به وسیله معادلات ریاضی هستند. کارآیی یک مدل به تطابق معادلات ریاضی و سیستم فیزیکی بستگی دارد. از جمله مسائلی که در مطالعه آب‌های زیرزمینی به آن پرداخته می‌شود‌‌، نرخ و جهت جریان و نحوه تغییر آن با گذشت زمان و با در نظر گرفتن شرایط عمومی منطقه مثل میزان بارندگی، برداشت از چاه‌ها و غیره می‌باشد. مسأله دیگری که مورد توجه محقّقان منابع آب زیرزمینی می‌باشد، آلودگی آنها است. مدل‌های جریان و مدل‌های انتقال آلودگی آبهای زیرزمینی در شرایط مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. معمولاً خروجی مدل‌های شبیه‌سازی جریان به عنوان اطلاعات اولیه در مدل‌های انتقال آلودگی به کار برده می‌شوند، بنابراین برای استفاده از مدل‌های انتقال آلودگی، داشتن مدل‌های جریان کالیبره شده یا حداقل دانستن سرعت و جهت جریان آب ضروری می‌باشد [2].
معادله ریاضی به کار برده شده در مدل‌ها براساس یک سری فرضیات ساده کننده به وجود می‌آید که این معادلات را به روش‌های مختلفی می‌توان حل کرد. جواب بعضی از این معادلات را که برای شبیه‌سازی جریان‌های با شرایط انتقال ساده به کار برده می‌شوند، می‌توان به طور دقیق با استفاده از روش‌های تحلیلی به دست آورد. در شرایط پیچیده‌تر، می‌توان از مدل‌های عددی استفاده کرد. مدل‌های عددی از تخمین‌های تفاضل محدود و اجزای محدود برای حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر جریان و یا انتقال آلودگی استفاده می‌کنند. در این حالت، منطقه مورد مطالعه با یک شبکه‌ای از سلول‌ها جایگزین و مدت زمان شبیه‌سازی به بازههای زمانی کوچک‌تر تقسیم شده، معادلات موردنظر برای هر کدام جداگانه حل می‌شوند که معمولاً این کار توسط کامپیوتر انجام می‌گیرد. برخلاف روش‌های تحلیلی روش‌های عددی را می‌توان برای شبیه‌سازی جریان آب زیرزمینی در لایه‌های مختلف به کار برد [2].
با توجه به مطالب ذکر شده، مهم‌ترین منبع آب در ایران جهت مصارف شرب و کشاورزی و حتّی صنعتی آب‌های زیرزمینی می‌باشد. این منبع درصد بسیاری از احیاء خود را با بارندگی انجام می‌دهد. ایران کشوری با بارندگی کم می‌باشد و افزایش روند برداشت آب‌های زیرزمینی و بارندگی کم در ایران باعث گردیده احیاء این منبع رشد تراز آب منفی داشته باشد. طی مطالعات متنوّع انجام شده، تراز آب‌های زیرزمینی در ایران روبه کاهش می‌باشد، اهمیت این موضوع به گونه‌ای می‌باشد که بایست هیدرولیک و تراز این آب‌ها به مطالعه برسند. از آنجا که مطالعه آبخوان‌ها با محاسبات دستی عملی بسیار سخت و طولانی، همچنین نیازمند محاسبات دقیق ریاضی می‌باشد. امروزه به کمک رایانه و نرم‌افزارهای متنوّع فرآیند شبیه‌سازی و مطالعه دشت‌ها بسیار سادهتر گشته و دقت نسبتاً بالایی دارد. شبیه‌سازی حدوداً از سال 1800 میلادی شروع گشته و به مرور زمان، موتورهای محاسباتی و معادلات ریاضی کامل‌تری در آن گنجانده شده‌ است. از این‌رو بدون استفاده محاسبات دستی که احتمال خطا در آن بسیار زیاد است، با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌سازی با ارزیابی بسیار خوب و منطقی صورت می‌پذیرد. لازم به ذکر است همان‌طور که آب زیرزمینی را به عنوان یک منبع آب مهم شبیه‌سازی می‌کنیم، میزان آلودگی در آن و انتشار و جابجایی آلودگی در آن نیز باید به مطالعه برسد و شبیه‌سازی شود. حتّی اگر در مکانی مشخص آلودگی وجود ندارد، می‌توان پتانسیل آلودگی آن مکان در آینده دور و نزدیک مطالعه و شبیه‌سازی کرد [6].
1-4- هدفدر این تحقیق سیستم آب‌های زیرزمینی در یکی از مهم‌ترین دشت‌های استان فارس که نقش بسیار مهمی در کشاورزی منطقه دارد، مورد مطالعه و شبیه‌سازی کمّی و کیفی قرار می‌گیرد. پس از بررسی‌ مناط

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *