بررسی روند تغییرات سطح آب زیرزمینی در زیرحوزه های جنوبی حوزه گاوخونی در استان اصفهان- حسن ترابی؛ زهره ایزدی؛ نیاز وحدت‌پور؛ مسعود سیدی پور- مرکز مهندسی عطران

0

تغییرات سطح آب زیرزمینی محدودیت­ها و خطراتی را برای نسل آینده در پی خواهد داشت لذا مطالعه و تحقیق در مورد این تغییرات همواره ضروری می­باشد.

هدف از این تحقیق بررسی روند تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی در زیرحوزه جنوبی حوزه آبریز گاوخونی است.

برای انجام این تحقیق از داده‌های 181 چاه پیزومتری در زیرحوزه جنوبی حوزه گاوخونی استفاده شد. نتایج نشان داد در بالادست سد زاینده­رود جهت حرکت آب از آبخوان­ها به سمت رودخانه است اما در پایین­دست سد، آب برگشتی شهر اصفهان و آب تنظیمی سد زاینده­رود باعث تغییرات سطح آبخوان‌ها شده است.

حداکثر نسبی تراز سطح آب در آبخوان­های نجف­آباد و لنجانات یک­سال دیرتر از سایر آبخوان‌های زیرحوزه جنوبی اتفاق افتاده است.

علت این تفاوت این است که آبخوان­های نجف­ آباد و لنجانات در پایین‌دست سد­ زاینده­رود واقع شده­اند و تنظیم جریان سالیانه سد زاینده­رود باعث ایجاد این تفاوت در این آبخوان­ها با سایر آبخوان­های این حوزه گردیده است.

 کلمات کليدي: تراز آب زیرزمینی، حوزه گاوخونی، روند تغییرات، زیرحوزه جنوبی  

 مقدمه

آب زیرزمینی بعد از یخچال­ها بزرگترین ذخیره آب شیرین زمین محسوب می­شود. توسعه جمعیت، کشاورزی و صنعت سبب افزایش برداشت از این منابع شده و افت سطح آب­زیرزمینی را به همراه داشته است.

افت سطح آب زیرزمینی مشکلاتی همچون خشک ­شدن چاه­های آب، کاهش دبی رودخانه و آب دریاچه، تنزیل کیفیت آب، افزایش هزینه پمپاژ و استحصال آب و نشت زمین را به دنبال دارد.

براي آگاهی از وضعیت منابع آب­ زیرزمینی و مدیریت بهینه آن، لازم است بررسی دقیقی از نوسانات سطح آب زیرزمینی انجام شود. با بررسی دقیق نوسانات سطح آب زیرزمینی می­توان از آن در برنامه­ریزي تأمین آب قابل اعتماد و نیز در مدیریت منابع آب استفاده نمود (صادقیان و همکاران، 1392).

امروزه تحقیقات مختلفی در زمینه آب‌هاي زیرزمینی انجام شده است تا شناختی اصولی­تر و مدیریت صحیح منابع آب حاصل گردد، از جمله این تحقیقات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

بانژاد و سیفی (1385)، در مطالعه دشت بهار همدان به این نتیجه رسیدند که افزایش بهره ­برداری بی­رویه از چاه­های برداشت در اثر تغییرات الگوی کشت از محصولات با نیاز آبی کمتر به بیشتر موجب افت چشمگیر سفره آب زیرزمینی شده است.

اکبری و همکاران (1388)، افت سطح آب­های زیرزمینی آبخوان دشت مشهد را با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) مورد بررسی قرار دادند.

به منظور انجام این پژوهش، آمار 70 حلقه چاه مشاهده­ای در طی 2 دوره 10 ساله (1366-76 و 87-1377) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق آنان نشان داد که سطح آب زیرزمینی در بخش­های مرکزی و غربی آبخوان تا 30 متر افت داشته است یعنی به طور متوسط هر ساله 60 سانتی­متر سطح آب افت داشته است.

حیدری و همکاران (1390)، با استفاده از اندازه­گیری­های سطح آب چاه­های مشاهده­ای به بررسی روند تغییرات سطح آب زیرزمینی در دشت کاشان پرداختند و با مطالعه­ی دوره­ای به این نتیجه رسیدند که عامل اصلی افت سطح آب زیرزمینی که باعث پایین آمدن سطح پیزومتری در چاه­ها شده است وجود بهره ­برداری مفرط از منابع آب­های زیرزمینی در این منطقه بوده است.

نخعی و ترکمانی (1391) به بررسی نوسانات سطح آب زیرزمینی دشت ابهر پرداختند. نتایج مطالعات صورت گرفته توسط ایشان نشان می­دهد که از سال 1375 تا 1389 روند نزولی سطح آب زیرزمینی ادامه داشته است. حداکثر میزان افت در قسمت­های مرزی دشت دیده می­شود.

مهمترین عامل افزایش افت برداشت بی­رویه از منابع آب زیرزمینی و کاهش نزولات جوی است که سبب شده عمق برخورد به سطح ایستابی افزایش پیدا کند.

کریمی و حداد (1394)، تغییرات کمی سطح آب زیرزمینی دشت مه ولات در استان خراسان رضوی را مورد بررسی قرار دادند نتایج نشان داد که سطح آب زیرزمینی در این دشت از سال آبی 74-73 تا 87-86 در یک دوره 17 ساله (بطور متوسط سالیانه 35/1 متر افت داشته است.

بهمنش و همکاران (1394)، روند تغییرات تراز آب زیرزمینی را در 31 ایستگاه پیزومتری در منطقه دشت ارومیه طی دوره آماری 2011-2002 مورد بررسی قرار دادند، نتایج نشان داد که در همه ایستگاه‏ها تراز آب زیرزمینی دارای روند منفی و در 56% ایستگاه‏ها روند منفی در سطح احتمال 1% معنی دار بودند.

خان و همکاران (2008) از شاخص استاندارد شده بارش (SPI) برای بررسی اثر خشکسالی و بارندگی روي سطح آب زیرزمینی در سه منطقه تحت آبیاري در حوزه ماري-دارلین استرالیا استفاده کردند که نتایج آنها نشان داد که همبستگی خوبی بین شاخص SPI  و نوسانات سطح آب زیرزمینی در منطقه برقرار است و بوسیله آن میتوان الگوي خشکسالی­هاي اصلی در استرالیا را تعیین کرد.

شهید و هازریکا (2009) تاثیر خشکسالی بر آب زیرزمینی در شمال غربی منطقه بنگلادش را مورد بررسی قرار دادند، نتایج آنها نشان داد که کاهش سطح آب زیرزمینی در 42 درصد از این منطقه هر ساله پدیدار است.

تحلیل هیدروگراف سطح آب­زیرزمینی و سري زمانی بارندگی نشان داد که افزایش برداشت آب زیرزمینی براي آبیاري در فصل­هاي خشک و بازگشت خشکسالی­ها از عوامل افت سطح آب زیرزمینی در این منطقه می­باشد و اگر مداخله بشر در سیستم آب زیرزمینی وجود نداشت یکی از عوامل خشکسالی آب زیرزمینی به طور عمده مربوط به کاهش بارندگی­ها بود.

استان اصفهان از هشت حوزه آبخیز گاوخونی، کویر مرکزی، کویر سیاه­کوه، دریاچه نمک، کارون، کویر ابرقو سیرجان و مهارلو بختگان را در خود جا داده است. هدف از این پژوهش بررسی تغییرات سطح آب­زیرزمینی در زیرحوزه جنوبی حوزه گاوخونی است. حوزه گاوخونی شامل سه زیرحوزه جنوبی، شمالی و شرقی است.

 مواد و روش­ها

منطقه مطالعاتی

استان اصفهان با مساحت 107030 کیلومتر مربع یکی از استان­های مرکزی کشور است که بیشترین درصد مساحت این استان مربوط به حوزه آبریز گاوخونی می­باشد. رودخانه اصلی حوزه گاوخونی رودخانه زاینده رود است.

زاینده‌رود بزرگترین رودخانه فلات مرکزی ایران است که از کوه‌های زاگرس مرکزی به ویژه زردکوه بختیاری سرچشمه گرفته و در کویر مرکزی ایران به سمت شرق حدود ۲۰۰ کیلومتر پیش می‌رود و در نهایت به باتلاق گاوخونی می‌ریزد. میانگین بارندگی سالانه در امتداد زاینده­رود سالانه 450 میلی­متر و وسعت حوزه آبگیر آن حدود 27100 کیلومتر مربع است.

محدوده مورد مطالعه در این تحقیق زیرحوزه جنوبی حوزه گاو‌خونی است که مساحتی بالغ بر 10757 کیلومتر مربع دارد و در مختصات جغرافیایی 51 درجه و 22 دقیقه تا 51 درجه و 35 دقیقه طول شرقی و 32 درجه و 52 دقیقه تا 32 درجه و 34 دقیقه عرض شمالی واقع شده است.

شکل (1) منطقه مورد مطالعه در این پژوهش را نشان می­دهد. این منطقه شامل 7 زیرحوزه بوئین- میاندشت، چهل­خانه، دامنه- داران، چادگان، لنجانات، نجف­آباد و کرون است که چهار زیرحوزه بوئین- میاندشت، چهل­خانه، دامنه- داران و چادگان در بالادست و سه زیر‌حوزه لنجانات، نجف­آباد و کرون در پایین دست سد زاینده­رود واقع شده­اند.

 شکل 1- منطقه مطالعاتی

 مشخصات آبخوان­ها و پیزومترها در محدوده­های مطالعاتی زیر حوزه جنوبی حوزه گاوخونی

مهمترین منبع آماری جهت تحلیل تغییرات زمانی و مکانی سطح آب زیرزمینی، آمار موجود در پیزومترها می‌باشد. پیزومترها در دشت­ها واقع شده و هدف آنها ثبت نوسانات سطح آب در دشت­ها یا آبخوان­های آبرفتی می­باشد.

در کل استان اصفهان تعداد 885 پیزومتر وجود دارد که از این تعداد 506 عدد از آنها در حوزه رودخانه زاینده­رود واقع شده است.

در این مطالعه از داده‌های 181 چاه پیزومتری در زیرحوزه جنوبی حوزه گاوخونی طی یک دوره 30 ساله (1394- 1364) استفاده شد. در شکل (2) موقعیت پیزومترها در حوزه و در جدول (1) مشخصات آبخوان­های محدوده‌های مطالعاتی به همراه تعداد پیزومترها در هر محدوده، نشان داده شده است.

بیشترین تعداد پیزومتر، در محدوده مطالعاتی نجف‌‌آباد می­باشد. نرم­افزارهای مورد استفاده در این تحقیق Surfer و GIS می‌باشند. ابتدا داده­های تراز سطح آب در پیزومترها در کل زیرحوزه مورد بررسی قرار گرفت.

سپس خطوط هم­تراز، تراز سطح آب­های زیرزمینی در دشت­های زیرحوزه، توسط نرم افزار Surfer ترسیم و با استفاده از نرم‌افزار GIS نقشه تراز سطح آب­های زیرزمینی برای کل حوزه ترسیم گردید.

برای تهیه نقشه­ها از روش درون­یابی کریجینگ استفاده است. به منظور مقایسه تغییرات تراز سطح آب در کل آبخوان­ها، تغییرات تراز سطح آب در کل آبخوان­ها را نرمال نمودیم.

جهت نرمال­سازی تغییرات تراز سطح آب در آبخوا­ن­ها از فرمول زیر استفاده نمودیم. با استفاده از این فرمول کل نوسانات آبخوان­ها، نرمال­سازی و سپس داده­های نرمال شده ترسیم و با یکدیگر مقایسه گردید.

شکل 2- موقعیت پیزومترها در زیرحوزه جنوبی حوزه آبریز گاوخونی

 جدول 1-  مشخصات آبخوان­های محدوده­های مطالعاتی به همراه تعداد پیزومترها

نام محدوده مطالعاتی نوع سفره زیرزمینی تعداد پیزومترها مساحت محدوده (km2) محیط محدوده (km)
نجف­آباد آزاد 53 1754 261
كرون آزاد 15 727 146
لنجانات آزاد 41 3363 391
چادگان آزاد 12 426 157
بوئين ـ مياندشت آزاد 35 981 211
چهل­خانه آزاد 7 162 55
دامنه ـ داران آزاد 18 711 165

نتایج و بحث

تحلیل مکانی و زمانی چاه­های بهره­برداری زیرحوزه جنوبی حوزه گاوخونی

در شکل (3) پراکنش مکانی چاه­های بهره ­برداری منطقه مطالعاتی نشان داده شده است. همانطور که دیده می­شود بخش اعظمی از چاه­های بهره­برداری استان در حوزه رودخانه زاینده­رود واقع شده است.

بطوری­که بیش از 80 درصد از چاه­های کل حوزه زاینده­رود و بیش از 71 درصد چاه­های کل استان در محدوده­ای با فاصله 11 کیلومتر از رودخانه واقع شده است. با افزایش جمعیت در هر محدوده، تعداد چاه­ها نیز افزایش یافته است.

 شکل 3-  پراکنش مکانی چاه­های بهره­برداری زیرحوزه­ آبریز جنوبی

 تحلیل داده­های سطح آب در پیزومترهای زیرحوزه جنوبی حوزه گاوخونی

به منظور تحلیل مکانی و زمانی تغییرات سطح آب زیرزمینی، داده­های موجود در پیزومترها مورد بررسی قرار گرفت. در تحلیل زمانی متوسط مکانی تغییرات سطح آب در پیزومترها و در تحلیل مکانی، سطح آب تمام پیزومترها در یک زمان ثابت استخراج و سپس تحلیل مکانی انجام گردید.

حرکت کلی جریان آب­های زیرزمینی در این زیرحوزه در شکل (4) نشان داده شده است. در این شکل جریان عمومی آبهای زیرزمینی بر اساس گرادیان هیدرولیکی ایجاد شده به سمت رودخانه می باشد.

اما در یک قسمت از زیرحوزه این موضوع نه تنها اتفاق نیفتاده بلکه برعکس آن اتفاق افتاده است و جریان عمومی از سمت رودخانه و شهر اصفهان بر عکس شده است. این موضوع در بالای شکل در سمت راست با مقداری بزرگنمایی نشان داده شده است.

با توجه به شکل مشخص است که وضعیت جریان آبهای زیرزمینی در قسمت پایین­دست حوزه جنوبی با قسمت­های دیگر حوزه متفاوت است به طوریکه تراز سطح آب­های زیرزمینی در محل شهر اصفهان افزایش یافته و جریان زیرزمینی به سمت دشت­های بالادست اصفهان شکل می­گیرد.

به نظر می­رسد آب شرب و فضای سبز شهر اصفهان پس از نفوذ عمقی در این شهر باعث افزایش تراز سطح آب زیرزمینی در این شهر گردیده و از طرفی برداشت آب در دشت­های اطراف اصفهان باعث کاهش تراز سطح آب زیر­زمینی در این دشت­ها می گردد،

بنابراین این دو عامل دست به دست هم داده و یک گرادیان هیدرولیکی به سمت این دشت­ها از سمت شهر اصفهان شکل می­گیرد. جهت حرکت آب­های زیرزمینی بر روی شکل در این محدوده با فلش­های قرمز رنگ نشان داده شده است.

 شکل 4- خطوط تراز سطح آب، آب­های زیرزمینی زیرحوزه جنوبی حوزه گاوخونی

 مقایسه تغییرات تراز سطح آب در کل آبخوان­های زیرحوزه جنوبی حوزه زاینده­ رود

در شکل (5) مقادیر نرمال شده تراز سطح آب برای زیرحوزه­ جنوبی حوزه زاینده رود نشان داده شده است. همان­طور که دیده می­شود نقطه مشترک تمام آبخوان­ها افزایش نسبتاً خوب تراز سطح آب در سال­های 1384 و 1385 می­باشد که دلیل آن به احتمال زیاد بارش مناسب در این سال­ها بوده است.

نکته مورد توجه در این آبخوان­ها تفاوت آبخوان­های نجف­آباد و لنجانات با سایر آبخوان­ها در حداکثر تراز سطح آب در سال­های 1385 و 1386 می‌باشد. بطوری­که حداکثر نسبی تراز سطح آب در آبخوان­های نجف­آباد و لنجانات در سال 1386 و در سایر آبخوان­های دیگر زیرحوزه جنوبی در سال 1385 اتفاق افتاده است.

علت این تفاوت این است که آبخوان­های نجف­ آباد و لنجانات در پایین‌دست سد­ زاینده­رود واقع شده و تنظیم جریان سالیانه سد زاینده‌رود باعث ایجاد این تفاوت در این آبخوان­ها با سایر آبخوان­های این حوزه گردیده است.

شکل 5- مقادیر نرمال شده تراز سطح آب برای آبخوان­های زیرحوزه­های جنوبی حوزه زاینده­رود

نتیجه­ گیری

در این پژوهش روند تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی در چهار زیرحوزه بوئین- میاندشت، چهل­خانه، دامنه- داران و چادگان در بالادست و سه زیرحوزه لنجانات، نجف ­آباد و کرون در پایین­دست سد زاینده­ رود مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج نشان داد تراز سطح آب­های زیرزمینی در محل شهر اصفهان افزایش یافته و جریان زیرزمینی به سمت دشت­های بالادست اصفهان شکل می­گیرد.

بنظر می­رسد آب برگشتی از شرب و فضای سبز شهر اصفهان پس از نفوذ عمقی در این شهر باعث افزایش تراز سطح آب زیرزمینی در این شهر گردیده و از طرفی برداشت آب در دشت­های اطراف اصفهان باعث کاهش تراز سطح آب زیرزمینی در دشت­ها شده است،

بنابراین این دو عامل دست به دست هم داده و یک گرادیان هیدرولیکی به سمت دشت­ها از سمت شهر اصفهان شکل می­گیرد.

همچنین تنظیم جریان سالیانه سد زاینده­رود باعث ایجاد تفاوت در حداکثر تراز سطح آب در دو آبخوان نجف‌آباد و لنجانات، که در پایین­دست سد زاینده رود قرار دارند، با سایر آبخوان­های این حوزه گردیده است.

منابع

اکبری م.، جرگه م­ر.، مدنی س.، (1388). “بررسی افت آب­های زیرزمینی با استفاده از سیستم اطلاعاتی جغرافیایی (GIS) (مطالعه موردی، آبخوان دشت مشهد)”، پژوهش­های حفاظت آب و خاک، جلد 16، شماره 4، صفحات 79-63.

بانژاد م.، سیفی، ح.، (1385). “کنترل سطح آب زیرزمینی بوسیله تغییر الگوی کشت در دشت همدان”، اولین همایش مدیریت شبکه­های آییاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز.

بهمنش ج.، صمدي ر.، رضایی ح.، ( 1394 ). “بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی (مطالعه موردي: دشت ارومیه)”، نشریه پژوهش هاي حفاظت آب و خاك، جلد 21، شماره 4، صفحات 84-67.

حیدری م­م.، موسوی ر.، رستگارباغی م.، (1390). “بررسی روند تغییرات سطح آب زیرزمینی در دشت کاشان- اصفهان) “، اولین کنفرانس ملی عمران و توسعه، زیباکنار، اسفند.

صادقیان آ.، واقعی ی.، محمدزاده م.، (1392). “پیش­بینی تغییرات مکانی – زمانی سطح آب زبرزمینی در دشت بیرجند به روش کریجنیک”. مجله آب و فاضلاب، دوره 24، شماره 85، صفحات 100-93.

کریمی م.، حداد م­ر.، (1394). “مدیریت بهره وري پایدار از منابع آب زیرزمینی دشت مه ولات”. مجله مهندسی منابع آب، دوره 8، شماره 27، صفحات 21-13.

نخعی م.، ترکمانی س.، (1391). “بررسی تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت ابهر)”، پنجمین همایش تخصصی زمین شناسی، دانشگاه پیام­نور مرکز ابهر.

Khan, S. Gabriel, H.F, Rana, T. (2008). “Standard precipitation index to track drought and assess impact of rainfall on watertables in irrigation areas”. Irrig Drainage Syst . 22, pp. 159–177.

Shahid, Sh. Hazarika, M.K. (2009). “Groundwater Drought in the Northwestern District of Bangladesh”. Water Resour Manage DOI 10.1007/s11269-009-9534-y.

اشتراک:

درباره نویسنده

نظرات بسته اند

Call Now Button