زيرزميني، اين، براي، آب‌هاي، شبيه‌سازي، كه

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 تاريخ زندگي بشر آب همواره به عنوان يک عامل اساسي مورد توجه بوده و با افزايش جمعيت و پيشرفت در کشاورزي و صنايع، اهميت آن افزايش يافته ‌است [1]. انسان‌ها از ابتدا در کنار منابع آب نظير رودخانه‌ها تجمع مي‌کردند و به فعاليت مي‌پرداختند. مي‌توان گفت آب از مهم‌ترين عامل توسعه در جهان بوده ‌است. بيش از 97 درصد منابع آبي کره زمين غير قابل استفاده براي کشاورزي بوده (آب اقيانوس‌ها و درياها)، حدود 2 درصد آن به صورت يخ در قطب‌ها بوده و تنها حدود يک درصد آن قابل دسترس مي‌باشد.
اگر اهميت آب در عصر کشاورزي تنها در زمينههاي شرب و آبياري خلاصه ميشد، در عصر صنعتي و فراصنعتي، علاوه بر مصارف سنتي، اين منبع به عنوان يک عامل زيربنايي در رشد ديگر صنايع نيز نقش روزافزون بازي ميکند. امروزه پيشرفت ملتهاي ساکن در مناطق با اقليم خشک که در آن توليد غذا به شدت توسط مقدار و توزيع آب‌هاي زيرزميني و بارندگي کنترل ميشود، به ميزان تلاش اين ملتها در زمينه مديريت منابع محدود آب بستگي دارد. با اين توضيح ميتوان دريافت که در آينده نزديك اندرکنش ميان رشد شهرنشيني که پيشرفت تمدن بشري مديون آن است و اعمال يک روش مديريتي کارآمد براي حفظ منابع آب همچنان ادامه خواهد داشت [2].
ايران جزء کشورهاي با اقليم خشک تا نيمه خشک مي‌باشد و اين سبب شده ‌است تا کشورمان تاريخ ديرينه‌اي در مديريت بهره‌برداري از منابع آبي داشته باشد.
اگر ميانگين بارندگي سالانه در سطح زمين را که حدود 860 ميلي‌متر تخمين زده مي‌شود‌‌ با متوسط بارندگي سالانه ايران که تقريباً رقمي معادل 240 ميلي‌متر است مقايسه کنيم، ملاحظه خواهد شد كه اين مقدار حتي كمتر از يک سوم ميانگين بارندگي در دنيا است [3]. علاوه بر اين توزيع نامناسب زماني و مکاني اين ميزان بارندگي در سطح با توجه به نياز در مصرف کشاورزي که بيشترين مصرف آب، در حدود 94% کل مصارف آب در کشور را به خود اختصاص مي‌دهد و عدم وجود رودخانه‌هاي دايمي در بيشتر مناطق، کشور را با کمبود منابع آب روبرو کرده ‌است. از جهت ديگر با افزايش جمعيت، سرانه آب قابل تجديد، که معياري براي پر آبي و کم آبي هر کشور محسوب مي‌شود‌‌، به ازاي هر نفر از 3263 مترمکعب در سال 1355 به 1779 مترمکعب در سال 1377 کاهش يافته ‌است [4].
با گسترش سکونت در مناطقي كه آب سطحي وجود ندارد يا كم است، استفاده از منابع آب زيرزميني به عنوان جايگزيني مطمئن، مورد توجه قرار گرفت. به طوريکه در برخي مناطق به عنوان تنها منبع تأمين آب به حساب مي‌آيد [4]. گسترش روز افزون استفاده از آب‌هاي زيرزميني به خصوص در مناطق خشك كه امكان استفاده تلفيقي از آب‌هاي سطحي و زيرزميني مقدور نمي‌باشد، باعث افت شديد سطح آب زيرزميني شده‌ است. استان فارس يکي از مهم‌ترين استان‌هاي کشور در توليد محصولات کشاورزي مي‌باشد و با توسعه کشاورزي در اين استان و با توجه به نياز هرچه بيشتر به آب، توجه‌ها به سمت منابع آب زيرزميني جلب شده‌ است. در سال‌هاي اخير، برداشت غيراستاندارد از منابع آب زيرزميني سبب شده‌ است که وضعيت بسياري از دشت‌هاي اين استان بحراني قلمداد شود. و بهره‌برداري مازاد سبب افت سطح آب زيرزميني، نشست زمين و متراکم شدن و کاهش ظرفيت ذخيره‌سازي خاک، افزايش هزينه‌هاي استحصال و کاهش دبي و خشک شدن قنوات و چشمه‌ها شده ‌است.
روش‌هاي مختلفي براي مطالعه آب‌هاي زيرزميني وجود دارد؛ ولي امروزه، ‌استفاده از روش‌هاي جديد به منظور مديريت بهينه منابع آب و بررسي پارامترهاي کمّي و کيفي منابع آب توسعه يافته ‌است که از جمله اين روش‌ها، شبيه‌سازي سيستم آب‌هاي زيرزميني توسط مدل‌هاي رياضي رايانه‌اي است. يك مدل آب زيرزميني در واقع فرم ساده شده‌اي از يك سيستم واقعي آبهاي زيرزميني است كه به طور تقريبي همبستگي بين عمل و عكس‌العمل هيدروديناميكي را در يك سيستم ارائه مي‌كند. شبيه‌سازي طبيعي آبخوان با استفاده از يك سري روابط رياضي، هدف ايجاد مدل رياضي در سفره آب زيرزميني مي‌باشد. مدل رياضي شامل نوشتن يك برنامه يا كد كامپيوتري مي‌باشد كه به نرم افزار GMS داده شده ‌است. به دليل پيچيدگي‌هاي موجود در طبيعت سيستم آبهاي زيرزميني، شبيه‌سازي آن‌ها به مراتب مشكل‌تر از آبهاي سطحي است. اين وضعيت به خصوص در مورد بهينه‌سازي اين سيستم‌ها بارزتر مي‌باشد.
در اين مطالعه تلاش شده‌ است که با استفاده از نسخه 7.1 نرمافزار GMS، برپايه کدهاي MODFLOW–2000، و MODPATH سيستم آب زيرزميني دشت نیریز به صورت کمي و کيفي شبيه‌سازي شود و شناخت بهتري از رفتار اين آبخوان نسبت به تغييرات هيدروژئولوژيکي مختلف به دست آيد. در بخش مدل‌سازي کيفي کانتورهای آلودگی دشت برای پارامترهای آلایندگی Cl- با استفاده از برنامه کامپيوتري MT3DMS ، ترسیم و تحلیل شده است. گسترش آلودگی یون کلر در آبخوان به کمک نرمافزار MT3DMS که يك برنامه سه بعدی مدولار براي شبيهسازي پخش، انتقال، انتشار مولکولی، واكنشهاي شيميايي و جذب محلول در آب زيرزمينی ميباشد، 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 ايران و مسائل مربوط به آنمنابع تأمين آب به چهار دسته باران (استفاده مستقيم از آب باران)، آب‌هاي سطحي، آب‌هاي زيرزميني و آب‌هاي نمك‌زدايي شده تقسيم مي‌شوند.
در مناطق شمال و شمال غربي و نواحي كوهستاني مرتفع به ويژه زاگرس و البرز بيشتر از بارندگي و آبهاي سطحي استفاده مي‌شود‌‌ و در مناطق مركزي و جنوبي و شرق كشور بارندگي كمي دارند و در آن رود دائمي به ندرت ديده مي‌شود،‌‌ بيشتر آب زيرزميني مورد استفاده قرار ميگيرد و در بنادر و جزاير جنوبي كشور از آب‌هاي نمك‌زدايي شده اغلب آن هم براي شرب استفاده مي‌شود‌‌. بنابراين در قسمت عمده‌اي از ايران منابع آب‌هاي زيرزميني به عنوان تنها منبع تأمين آب محسوب مي‌شوند [1].
بررسي کلّي نشان مي‌دهد که در هر سال بيش از 50 ميليارد متر مكعب آب از منابع زيرزميني توسط قنوات، چاه‌هاي عميق و چشمه‌ها استخراج شده و مصرف مي‌شود‌‌. اگر اين ميزان را با آب وارد شده به منابع زيرزميني مقايسه كنيم، در مي‌يابيم كه سالانه 5 ميليارد متر مكعب بيلان منفي در مصرف آب‌هاي زيرزميني در ايران وجود دارد [5].
به طور کلّي مي‌توان گفت که به علت پراکندگي خصوصيات آب و هوايي و وجود لايههاي مختلف در زير زمين، دسترسي و نحوه ‌استفاده از منابع آب زيرزميني در مناطق مختلف، متفاوت است. مثلاً در بعضي مناطق کمبود آب زيرزميني و دسترسي مشکل به آن، انجام مطالعه دقيق و ارائه تدابير جدّي، نظير انتقال آب از حوضه‌هاي مجاور، براي رفع اين مشکل را ميطلبد. به عكس در پارهاي مناطق ديگر به علت وفور آب و قرارگيري سفره‌هاي آب در نزديکي سطح زمين با مشکلاتي نظير بالا آمدگي آب در حفاري‌ها و حتي در بعضي مواقع تا سطح زمين مواجه ميشويم.
از سوي ديگر، انسان معمولاً به علت فعاليتهاي مختلف زيستي خود، ميزاني هرچند اندک، از آلودگيهاي گوناگون را به منابع آب تخليه ميکند که مي‌تواند استفاده از منابع گرانبهاي آب را با مشکل مواجه سازد؛ البته بايد اذعان داشت که عدم ايجاد آلايندههاي منابع آب يک امر غيرممکن و غيرقابل وصول مي‌باشد، در عوض مسأله‌اي که به آن پرداخته مي‌شود‌‌، کاهش منابع آلودگي تا حدّ ممکن و کنترل و جلوگيري از وارد شدن اين آلايندهها به منابع آب مي‌باشد. بدين منظور، در مطالعات منابع آب، معمولا منابع آلوده کننده و اثر آن‌ها بر روي منابع آب مورد بررسي و مطالعه دقيق قرار ميگيرد.
در مقايسه پاسخ منابع آب زيرزميني و آب سطحي به منابع آلاينده، مي‌توان گفت که آب‌هاي زيرزميني به علت اينكه در معرض آلودگي كمتري قرار دارند، همچنين تبخير كمتري از سطح آنها صورت ميگيرد، در مجموع كيفيت بهتري دارند [5].
آلودگي آب از منابع مختلفي به آن وارد مي‌شوند که بسته به منبع آلاينده و ميزان آن، اثرات مختلفي روي کيفيت آب در مصارف مختلف به جا خواهد گذاشت. به طور كلّي، كيفيت آب، خصوصيات و ويژگيهائي از آب است كه بر مناسب بودن آن براي يك مصرف خاص (مثلاً کشاورزي، شرب و يا صنعت) تأثير ميگذارد. كيفيّت آب با خصوصيات فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي آن تعريف مي‌شود‌‌. براي هر منظور خاص، استانداردهاي كيفيتي متفاوتي وجود دارد و معمولاً آبي كه براي استفاده مورد نظر مشكلات كمتري را ايجاد کند، قابل قبول يا داراي كيفيت مناسب ميدانند.
1-3- ضرورت به کارگيري مدل‌ها در مطالعه آب‌هاي زيرزمينياز آنجا که جريان آب زيرزميني در آبخوان‌ها و انتقال و پخش آلودگي در آنها تابع خصوصيات و فرآيندهاي طبيعي و مصنوعي متنوعي است، شناخت دقيق رفتار آبخوان مقدور نيست. بنابراين، معمولاً از مدل‌ها براي شبيه‌سازي وضعيت حاضر آبخوان و پيش‌بيني رفتار آينده آن استفاده مي‌شود‌‌. يك مدل وسيلهاي است براي نمايش فرم ساده شده آنچه در واقعيت اتفاق ميافتد و اگر بطور مناسب و صحيح تهيه شود مي‌تواند به عنوان وسيلهاي براي پيشبيني و مديريت منابع آب زيرزميني مورد استفاده قرار بگيرد [3].
مدل‌ها، وسيلهاي براي توضيح سيستم فيزيكي به وسيله معادلات رياضي هستند. كارآيي يک مدل به تطابق معادلات رياضي و سيستم فيزيكي بستگي دارد. از جمله مسائلي که در مطالعه آب‌هاي زيرزميني به آن پرداخته مي‌شود‌‌، نرخ و جهت جريان و نحوه تغيير آن با گذشت زمان و با در نظر گرفتن شرايط عمومي منطقه مثل ميزان بارندگي، برداشت از چاه‌ها و غيره مي‌باشد. مسأله ديگري که مورد توجه محقّقان منابع آب زيرزميني مي‌باشد، آلودگي آنها است. مدل‌هاي جريان و مدل‌هاي انتقال آلودگي آبهاي زيرزميني در شرايط مختلف مورد استفاده قرار مي‌گيرند. معمولاً خروجي مدل‌هاي شبيه‌سازي جريان به عنوان اطلاعات اوليه در مدل‌هاي انتقال آلودگي به کار برده مي‌شوند، بنابراين براي استفاده از مدل‌هاي انتقال آلودگي، داشتن مدل‌هاي جريان كاليبره شده يا حداقل دانستن سرعت و جهت جريان آب ضروري مي‌باشد [2].
معادله رياضي به كار برده شده در مدل‌ها براساس يك سري فرضيات ساده كننده به وجود مي‌آيد که اين معادلات را به روش‌هاي مختلفي مي‌توان حل كرد. جواب بعضي از اين معادلات را كه براي شبيه‌سازي جريان‌هاي با شرايط انتقال ساده به كار برده مي‌شوند، مي‌توان به طور دقيق با استفاده از روش‌هاي تحليلي به دست آورد. در شرايط پيچيده‌تر، مي‌توان از مدل‌هاي عددي استفاده كرد. مدل‌هاي عددي از تخمين‌هاي تفاضل محدود و اجزاي محدود براي حل معادلات ديفرانسيل حاكم بر جريان و يا انتقال آلودگي استفاده مي‌كنند. در اين حالت، منطقه مورد مطالعه با يك شبكه‌اي از سلول‌ها جايگزين و مدت زمان شبيه‌سازي به بازههاي زماني کوچک‌تر تقسيم شده، معادلات موردنظر براي هر كدام جداگانه حل مي‌شوند که معمولاً اين كار توسط كامپيوتر انجام مي‌گيرد. برخلاف روش‌هاي تحليلي روش‌هاي عددي را مي‌توان براي شبيه‌سازي جريان آب زيرزميني در لايه‌هاي مختلف به كار برد [2].
با توجه به مطالب ذكر شده، مهم‌ترين منبع آب در ايران جهت مصارف شرب و كشاورزي و حتّي صنعتي آب‌هاي زيرزميني مي‌باشد. اين منبع درصد بسياري از احياء خود را با بارندگي انجام مي‌دهد. ايران كشوري با بارندگي كم مي‌باشد و افزايش روند برداشت آب‌هاي زيرزميني و بارندگي كم در ايران باعث گرديده احياء اين منبع رشد تراز آب منفي داشته باشد. طي مطالعات متنوّع انجام شده، تراز آب‌هاي زيرزميني در ايران روبه كاهش مي‌باشد، اهميت اين موضوع به گونه‌اي مي‌باشد كه بايست هيدروليك و تراز اين آب‌ها به مطالعه برسند. از آنجا كه مطالعه آبخوان‌ها با محاسبات دستي عملي بسيار سخت و طولاني، همچنين نيازمند محاسبات دقيق رياضي مي‌باشد. امروزه به كمك رايانه و نرم‌افزارهاي متنوّع فرآيند شبيه‌سازي و مطالعه دشت‌ها بسيار سادهتر گشته و دقت نسبتاً بالايي دارد. شبيه‌سازي حدوداً از سال 1800 ميلادي شروع گشته و به مرور زمان، موتورهاي محاسباتي و معادلات رياضي كامل‌تري در آن گنجانده شده‌ است. از اين‌رو بدون استفاده محاسبات دستي كه احتمال خطا در آن بسيار زياد است، با استفاده از نرم‌افزار شبيه‌سازي با ارزيابي بسيار خوب و منطقي صورت مي‌پذيرد. لازم به ذكر است همان‌طور كه آب زيرزميني را به عنوان يك منبع آب مهم شبيه‌سازي مي‌كنيم، ميزان آلودگي در آن و انتشار و جابجايي آلودگي در آن نيز بايد به مطالعه برسد و شبيه‌سازي شود. حتّي اگر در مكاني مشخص آلودگي وجود ندارد، مي‌توان پتانسيل آلودگي آن مكان در آينده دور و نزديك مطالعه و شبيه‌سازي كرد [6].
1-4- هدفدر اين تحقيق سيستم آب‌هاي زيرزميني در يكي از مهم‌ترين دشت‌هاي استان فارس كه نقش بسيار مهمي در كشاورزي منطقه دارد، مورد مطالعه و شبيه‌سازي کمّي و کيفي قرار مي‌گيرد. پس از بررسي‌ مناط

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

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