نوسانات مقدار بارندگی و تغییرات سطح آب زیرزمینی را در یک دوره طولانی مدت در آبخوانی در کالیفرنیا

سطح آب زیرزمینی و نوسانات آب

سطح آب زیرزمینی اعم از سطح ایستابی در آبخوان های آزاد یا سطح پیزومتری در آبخوان های محبوس بیانگر ارتفاع فشا اتمسفری در آبخوان است. ارتفاع فشار اتمسفری در نقط های معین از آبخوان عبارت است از ارتفاع آبی که در یک لوله عمودی در داخل آبخوان می باشد، چنین لوله ای پیزومتر نامیده می شود. در آبخوان های آزاد، ارتفاع فشار اتمسفری در هر نقطه از آبخوان برابر با فاصله عمودی نقطه تا سطح آب می باشد. در آبخوان های محبوس، ارتفاع فشار اتمسفری در نقطه معینی از آبخوان برابر با فشار عمودی نقطه تا سطح پیزومتری آبخوان است.

استان یزد در فلات مرکزی با پراکندگی و فاصله زیاد تعدادی از شهرها نسبت به مرکز استان، از لحاظ میزان بارندگی خشک‌ترین استان کشور محسوب می‌شود؛ به طوری که میانگین بارندگی بلندمدت استان 106 میلی‌متر است که این میانگین در 15 سال اخیر به 90 میلی متر کاهش یافته است.

خشکسالی‌های متوالی در 15 سال گذشته، افت شدید سفره‌های آبی را در پی داشته که منجر به ورود آب‌های شور به سفره آبی و متعاقب آن افت کیفیت را نیز سبب شده است و این، تأمین آب استان را با چالش جدی روبرو ساخته است، به طوری که حفر بیش از یکصد حلقه چاه به منظور تأمین آب شرب از دست رفته نتوانسته بر وضعیت شکننده پیش آمده غالب شود، به گونه ای که هر زمان که برای خط انتقال مشکلی پیش آمده شهرهای برخوردار از آب انتقالی با بحران جدی روبرو شده‌اند.

خاک در زندگی بشر نقش های گوناگونی دارد. از نقطه نظر مهندسی، نقش خاک به عنوان تکیه گاهی که باید در مقابل نیروهاو تنش های ناشی از احداث ساختمان ها و راه ها مقاومت کند و نیز به عنوان مصالح ساختمانی در پروژه هایی نظیر راه سازی، سدهای خاکی، خاکریزها، سیل بندها... حایز اهمّیت است. ارزیابی خاک ها از نقطه نظر کاربردشان به عنوان مصالح ساختمانی، بررسی مقاومت خاک ها در مقابل تنش های وارده در شرایط حاضر و در شرایط پیش بینی شده و نیز مطالعه نیروهایی که خاک به بعضی ابنیه وارد می کند، موضوع علم مکانیک خاک می باشد.

رهاسازی 1571 میلیون مترمکعب از آب سدها برای تثبیت دریاچه ارومیه/ نقش موثر لایروبی رودخانه‌ها در طرح احیا

مدیرعامل شرکت آب منطقه ای آذربایجان غربی گفت: رهاسازی و انتقال 1571 میلیون مترمکعب آب از سدهای مخزنی به دریاچه ارومیه، لایروبی و اجرای طرح اتصال زرینه رود به سیمینه‌رود یکی از عوامل مهم تثبیت و افزایش تراز آبی دریاچه ارومیه است.

مهندس "کیومرث دانشجو" به تشریح اقدامات انجام شده این شرکت در راستای اجرای طرح‌های مصوب ستاد احیای دریاچه ارومیه پرداخت و گفت: از زمان اجرای طرح احیای دریاچه ارومیه با توجه به طرح‌های مصوب محوله از سوی کارگروه نجات دریاچه ارومیه، شرکت آب منطقه ای استان با انجام به موقع و برنامه ریزی شده طرح‌های مصوب، در تثبیت و احیای دریاچه ارومیه نقش محوری را ایفا کرده است.

مهندس "علی اصغر قانع "معاون برنامه ریزی و توسعه ­ شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور

در عرصه‌ی بین‌المللی، توسعه‌، پیشرفت و روزآمد بودن هر کشور- که با بهبود و توسعه‌ی اشتغال و کسب و کار و مالاً درآمدزایی و افزایش شاخص‌های اقتصادی و رفاه اجتماعی تعریف می‌شود- گام نهادن مدبرانه در عرصه‌ی تولید و توسعه‌ی دانش، فناوری و تولید کالاها و خدمات بر پایه‌ی آن‌ها است. همه می‌دانیم که پهنه‌های وسیعی از کشور ما، متأثر از شرایط اقلیمی، با کمبود ذاتی آب مواجه است و پایه و اساس ایجاد، پایداری و توسعه‌ی هر فعالیت صنعتی، کشاورزی اقتصادی، اجتماعی و رفاهی، بدون برخورداری از منابع آبی مطمئن و تأسیسات روزآمد و پایدار استحصال، انتقال، تصفیه‌ و توزیع آب با کمیت و کیفیت مناسب ممکن نیست.

در آب های زیرزمینی کالیفرنیا که برای عرضه عمومی و تأمین آب مورد استفاده است؛ آلاینده های طبیعی رایج تر از آلاینده های بشری هستند. در نتیجه گیری از یافته های یک مطالعه ده ساله توسط دانشمندان زمین شناسی ایالات متحده این امر ثابت گردیده است. در این مطالعه، کیفیت تقریبا تمام آب های زیرزمینی که برای تامین عمومی در کالیفرنیا استفاده می گردد، مورد بررسی واقع شده و این ارزیابی جامعی از آب های زیرزمینی نسبت به هر کشور دیگری تا به امروز است. آب های زیرزمینی در حدود یک سوم از آب آشامیدنی کالیفرنیا در یک سال نرمال را شامل می شود، اما بیشتر در شرایط خشکسالی از آن بهره برداری می شود.

بر خلاف دیگر ارزیابی های منطقه ای، USGS مساحت و سکنه را به نوعی در شاخص کیفیت آب زیرزمینی گنجانیده است، به این ترتیب در این رویکرد تصویر دقیق تری از منطقه بدست داده که در مقیاس های متعدد قابل اجرا است. اندازه گیری آلاینده ها با توجه به جمعیت بسته به آب های زیرزمینی، و به اندازه منطقه آسیب دیده وزن شده اند. در این مطالعه از داده های بیش از 11000 چاه تامین عمومی در کالیفرنیا استفاده شد، از جمله 2400 نمونه توسط USGS، به منظور ارزیابی نزدیک به 200 آلاینده طبیعی و ساخته دست بشر در آب های زیرزمینی که درمان نشده است.

دانلود عکس با کیفیت بالا

شمال عربستان سعودی میزبان بیابان های گسترده ای از جنس شن و ماسه در جهان است، اما کشاورزی مدرن چهره برخی از نواحی آن را تغییر داده است. این عکس که در این بخش مشاهده می شود، توسط فضانوردان در ایستگاه فضایی بین المللی ارسال شده و زمینه های تقریبا سبز در میان یک صحرای خشک شده، صورتی واقعی وفور گیاهی است.

از سال 1986، هیچ فعالیت های کشاورزی در حوضه سیرهان وادی به صورتی گسترده وجود نداشت. اما باید در عین حال اشاره کرد که در طول 26 سال گذشته، زمین های کشاورزی به طور پیوسته توسعه یافته اند، که عمدتا ناشی از سرمایه گذاری از درآمد صنعت نفت از سوی دولت سعودی می باشد. محصولات زراعی در این منطقه عبارتند از میوه ها، سبزیجات، و گندم.

آیا ذخیره آب در زیر زمین، یک راه‌حل برای امنیت آبی است؟

با ابداع تکنولوژی دورسنجی ماهواره‌ای، اکنون می‌دانیم که این منبع حیاتی در وضعیت خطرناکی قرار دارد، و در برخی مناطق جهان، بسیار بیشتر از آنچه بتواند تغذیه شود پمپاژ می‌شود. به منظور بهبود تاب‌آوری در مواجهه با تغییر اقلیم و طولانی‌تر کردن فصل کاشت، لازم است تا علاوه بر بازاندیشی در پمپاژ آب زیرزمینی به سطح زمین، آب‌های سطحی را در زیرزمین ذخیره کنیم تا از امنیت آبی آینده خود اطمینان یابیم. ذخیره آب در زیر زمین می‌تواند تأثیر بسزایی در تقویت تاب‌آوری تأمین آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک داشته باشد.

نگاهی کوتاه به چگونگی عملکرد تغذیه مصنوعی 

ذخیره زیرزمینی آب که با تغذیه مصنوعی آبخوان نیز شناخته می‌شود- به فرایند پرکردن هدفمند آبخوان‌ها با استفاده از آب سطحی به منظور مدیریت اثربخش‌تر تأمین آب گفته می‌شود. این هدف می‌تواند هم با تزریق مستقیم آب‌های سطحی به درون آبخوان‌ها از طریق چاه‌ها، یا با استفاده از حوضچه‌های تغذیه (مانند آنچه در تصویر می‌بینید) تحقق یابد. با استفاده از حوضچه تغذیه، آب‌ سطحی به تدریج به درون زمین نفوذ می‌کند تا به سطح آب زیرزمینی برسد.

سفره‌های آب زیرزمینی برای مصون‌ماندن از خشکی نیاز دارند تغذیه شوند تا حجم آب آنها تا حدودی حفظ شوند. سامانه‌های ذخیره - بازیافت آبخوان به‌عنوان ابزاری برای متعادل نگاه‌داشتن سطح آب زیرزمینی و احیای آبخوان‌ها، از مشکلات حجم زیاد پساب جلوگیری و همچنین اُفت زیاد سطح آب زیرزمینی را جبران می‌کند.

امروزه منابع آب زیرزمینی از مهم‌ترین ذخایر آب در دنیا به‌شمار می‌روند و استفاده بی‌رویه از این ذخایر باعث اُفت بیش از حد سطح آب‌های زیرزمینی شده است، تا حدی که دشت‌های زیادی را در معرض نابودی قرار داده است. از سوی دیگر با صنعتی‌شدن جوامع و افزایش جمعیت در کلان‌شهرها سالانه حجم زیادی پساب تولید می‌شود که بسیاری از کلان‌شهرها را با مشکل روبرو کرده است. ذخیره- بازیافت آبخوان (Aquifer Storage and Recovery) یکی از روش‌های ذخیره آب است که امروزه مورد توجه کارشناسان قرار گرفته است. می‌توان از ذخیره پساب تصفیه‌خانه‌ها در آبخوان‌های مناسب با بهره‌گیری از این روش، از یک ‌سو دشت‌ها را نجات داد و از سوی دیگر مشکلاتی را که ممکن است پساب ایجاد کند رفع کرد.

مهندس"رضا راعی" رئیس موسسه گنجینه ملی آب ایران

در سال 1992 میلادی در شهر ریودوژانیرو – برزیل کنفرانسی برگزار شد که موضوع مورد بحث در آن «محیط زیست و توسعه سازمان ملل» بود که در بیست و یکمین دستور جلسه آن برای اولین بار روز جهانی آب مطرح شد. از کلیه کشورها خواسته شد تا در راستای اجرای بیانیه 21 سازمان ملل، روز 22 مارس که مصادف با دوم فروردین است و بنام روز جهانی آب نامگذاری شد. این روز را به عنوان روز ترویج و آگاه‌سازی مردم در مورد آب اختصاص داده و از طریق پخش و اشاعه نشریات و برگزاری کنفرانس‌ها، سمینارها و نمایشگاه‌ها در گرامیداشت آن بکوشند از سال 1994 تاکنون جهت اجرایی کردن این مهم هر ساله شعاری در نظر گرفته شد که در ارتباط با مسائل حیاتی حساس آن زمان بوده است. نامگذاری سال‌ها به شرح زیر بوده است:

ویپ و بررسی اقتصادی سناریو ها 

اگر چه در منابع دیگر در مورد توانایی‌های ویپ توضیحاتی به عمل آمده است، اما در این بخش نیز با توجه به هدف و میزان استفاده ای که از قابلیت‌های ویپ انجام شده به صورت مختصر اشاره می‌گردد. در واقع با استفاده از یک مدل آب زیرزمینی همچون MODFOLOW می‌توان شرایط هیدروژئولوژیکی یک منطقه را مدلسازی کرد. با توجه به برخی از راهبردهای مدیریتی در حد تنظیم سطح آبخوان به صورت کمی از اینگونه مدل ها استفاده کرد. اما نکته حائز اهمیت اینست که "با ارائه این گونه راهبردها که یک جانبه نگری می‌کنند تا چه حد می‌توان اکتفا کرد؟" درصورت اکتفا به یک راهبرد مدیریتی در مدیریت یک منبع آبی نمی‌توان به برخی سوالات و مفروضات همچون موارد اشاره شده زیر پاسخ داد، و کماکان بدون جواب خواهند ماند.

در ۱۱ می ۲۰۱۱، زمین‌لرزه ۱/۵ ریشتری جنوب اسپانیا را لرزاند. این زمین‌لرزه سبب مرگ نه نفر شد و خسارت شدیدی به ساختمان‌ها در شهر لورکا وارد کرد. اثر تخریبی این زمین‌لرزه مایه شگفتی بود، چرا که بزرگی آن زیاد نبود. محققان دانشگاه تورنتو با مطالعه گسل همجوار شهر لورکا در جنوب اسپانیا به این نتیجه رسیده‌اند که برداشت آب زیرزمینی، عامل وقوع زمین‌لرزه بوده است.

شهر ۷۳۰۰۰۰ نفری کوماموتو روی آبخوانی به همین نام در مجاورت رودخانه شیراکاوادر جزیره کیوشوی ژاپن قرار دارد. این آبخوان با ساختار زمین‌شناسی منحصر به فرد خود، تنها منبع تامین آب فعالیت‌های مختلف این شهر و حومه آن است. (تصویر شماره 1)

کشت برنج در بخش میانی حوضه آبریزشراکاوا به روش غرقابی و با استفاده از آب رودخانه سابقه ۴۰۰ ساله داشت و همین اقدام، آبخوان کوموموتو را ۵ تا ۱۰ بار بیشتر از سایر اراضی تغذیه می‌کرد. در دهه‌های ۷۹ و ۸۰ به دلیل غیر اقتصادی شدن کشت برنج در این نواحی، اراضی شالیکاری بلا استفاده و خشک شدند. 

جدول 1: تعداد محدوده ها و آبخوان ها به تفکیک حوضه های آبریز درجه 1

شبکه سنجش منابع آب زیرزمینی 

بررسی های انجام شده نشان می دهد که از حدود 1648000 کیلومترمربع وسعت کشور، تنها 260000 کیلومتر مربع آن واجد لایه های آب دار بوده و یا به عبارت دیگر تحت پوشش آبخوان ها می باشد. بنابراین شبکه سنجش سطح آب زیرزمینی در گستره مورد اشاره ودر مناطقی تاسیس شده است که مخزن آب زیرزمینی یا آبخوان وجود داشته است. 

شبکه سنجش منابع آب زیرزمینی به مجموعه چاههایی اطلاق میشود که در نقاط مختلف آبخوان حفاری و تجهیز شده و با اندازه گیری تغییرات سطح آب زیرزمینی در آن ها، وضعیت عمومی تغییرات سطح آب  یک آبخوان را می توان مورد بررسی قرار داد. 

بررسی تجربیات بین‌المللی به ما می آموزد که نباید راه‌حل‌ها مطرح شده در اصلاح ساختار انگیزه‎های مربوط به حکمرانی منابع آب زیرزمینی را به صورت یکنواخت و بدون توجه به شرایط اجتماعی و اکولوژی کشورها اعمال کرد. بدین منظور در یک بررسی،مطابق شکل یک کشورها را به پنج دسته تقسیم شده است.

گروه اول با رنگ سفید، آن‌هایی هستند که مسئله‌ای در ارتباط با آب زیرزمینی ندارند. آنهایی که با رنگ قهوه‌ای مشخص شده است، کشورهای صنعتی هستند که به شدت به ابزارهای اقتصادی وابسته‌اند و نظام اداری قوی و مقررات خیلی جدی دارند. کشورهایی که با رنگ زرد مشخص شده است، کشورهای خاورمیانه البته به جز ایران، را در بر می‌گیرد. در این کشورها اساساً نظام معیشتی مبتنی بر کشاورزی در آن وجود ندارد. کشورهای با رنگ سبز روشن، کشورهایی با واحدهای بزرگ کشاورزی هستند، که شرایط اکولوژی و اجتماعی متفاوتی دارند. اما کشورهای با رنگ قرمز، شامل جنوب آسیا، چین، ایران، شمال آفریقا و آمریکای مرکزی همگی دارای نظام‌های خرده مالکی و کشاورزی معیشتی هستند.

پنجره زنجیره مارکف عمودی

پنجره کمکی در تعریف زنجیره مارکف عمودی. این پنجره از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

بخش طرح

بخش زنجیره مارکوف 

بخش صفحات گسترده

هر سه بخش توسعه 1D زنجیره مارکوف در جهت عمودی را میسر می سازد.

بخش پلات شامل آرایه ای از منحنی ها، زمینه ویرایش فاصله بندی تاخیر، دکمه محاسبه، و فاصله تاخیر حدأکثری برای زمینه پلات ویرایش است. تعداد پلات ها در آرایه تولید شده به تعداد مواد استفاده شده در شبیه سازی ارتباط دارد. اگر به تعداد n ماده استفاده می شود، یک رایه N در N پلات احتمالات انتقال برای هر یک از مواد را با توجه به هر ماده دیگر نشان می دهد. هر طرح با یک نام و واحد برچسب شده و می تواند با یک فرمان در منوی تولید شده توسط راست کلیک کردن بر روی منحنی در بخش پرسش به حداکثر اندازه برسد. این منحنی ها به صورت خودکار در هر زمان بازسازی از یک تغییر در بخش های دیگر در پنجره دیالوگ دوباره سازی می شوند.

موقعیت حوضه های آبریز و آبخوان ها در کشور

مقدمه

آب زیرزمینی به عنوان یک منبع مهم واستراتژیک برای تامین مصارف شرب و بهداشت، کشاورزی وصنعت همواره مورد توجه بوده واز دیر باز مورد بهره برداری قرارمی گرفته است. این منبع در مقابل تغییرات اقلیم پایداربوده و با توجه به حجم ذخیره خود می تواند در درازمدت پاسخگوی نیازها باشد و از این دیدگاه نیز دارای اهمیت بسزایی است.

آمار و اطلاعات موجود درطول نیم قرن اخیرنشان می دهد که باتوسعه صنعت وتکنولوژی مرتبط با حفاری و پمپاژ چاهها، بهره برداری از این منبع گسترش یافته و بدلیل افزایش جمعیت ونیاز روز افزون به آب، برداشت ها نسبت به تغذیه بیشتر و بیشتر شده و این روند به تدریج سبب افت سطح  ایستابی  آب زیرزمینی، کاهش حجم مخزن و بهم خوردن تعادل در بیلان منابع آب آبخوان های کشور شده است.

تغییرات در وضعیت کمی آبخوان ها از طریق اندازه گیری سیستماتیک سطح ایستابی آب زیرزمینی در چاههای مشاهده ای و بررسی و تجزیه و تحلیل آنها صورت می گیرد.

سه روش برای تولید مدل سازی تصادفی در GMS  با استفاده از MODFLOW در ورژن  2000 یا 2005 وجود دارد. اول، پهنه بندی پارامتر با استفاده از هر یک از روش نمونه گیری تصادفی، نمونه برداری مکعب لاتین، و یا زمینه گاوسی برای تولید نتایج مختلف می باشد. روش دوم استفاده از شبیه سازی شاخص های تولید شده توسط ابزار T-PROGS می باشد. سوم، روش فضایی تهی مونت کارلو (NSMC) است؛ که به تولید مدل های متعدد با مجموعه های مختلف از پارامترها اقدام می کند (در GMS 9.0 و ورژن های بعد از آن).

پس از تولید نتایج شبیه سازی تصادفی، کاربر می تواند این نتایج را با استفاده از جستجوگر پروژه بررسی کرده و ببینید. کاربر همچنین می تواند نتایج را با استفاده از Wizard و یا ابزار تجزیه و تحلیل آماری به منظور بررسی ریسک راه حل های تصادفی اصلاح نماید.

اهمیت و نقطه تمرکز طرح

منابع آب زیرزمینی در تأمین آب بخش‌های مختلف کشاورزی، صنعت و شرب کشور سهم موثر و عمده‌ای دارد و گردش امور و حیات بخش وسیعی از کشور به آن وابسته است. در وضعیت کنونی سهم آبهای زیرزمینی در تأمین آب کشور (کشاورزی، صنعت و شرب درکشور) بالغ بر ۵۵ درصد نسبت به کل منابع آب می‌باشد. این وابستگی در بعضی مناطق کشور بسیار بیشتر است. از جمله می‌توان از شرایط استان‌های خراسان رضوی، خراسان شمالی، خراسان جنوبی، کرمان، یزد، اصفهان، فارس و استان‌های حاشیه سواحل جنوبی، زنجان، مرکزی، لرستان، قزوین، کردستان و حتی استان‌هایی نظیر چهار محال و بختیاری و گلستان، نام برد. اما با کمال تاسف در حال حاضر منابع آب زیرزمینی کشور به دلیل برداشت بیش از حد و خشکسالی‌های متوالی سالیان اخیر به وضعیت بحرانی رسیده است. تشدید افت سطح آب و کسری مخزن در آبخوانها ممنوعیت بیش از ۳۰۷ محدوده از ۶۰۹ محدوده مطالعاتی کشور را به دنبال داشته است. بطوریکه آبخوانهای کشور سالانه با میانگین کسری حجم مخزن ۴/۵ میلیارد متر مکعبی مواجه می‌باشند و در ۴۷ سال اخیر مخازن آب زیرزمینی باکسری مخزن ۱۱۰ میلیارد متر مکعبی مواجه شده‌اند که بیش از ۹۰ میلیارد مترمکعب آن در بیست سال اخیر و۸۰ میلیارد مترمکعب آن در ۱۵ سال اخیر و ۳۸ میلیارد مترمکعب آن مربوط به دوره کوتاه ۷ سال گذشته است.

آیا ذخیره آب در زیر زمین، یک راه‌حل برای امنیت آبی است؟

با ابداع تکنولوژی دورسنجی ماهواره‌ای، اکنون می‌دانیم که این منبع حیاتی در وضعیت خطرناکی قرار دارد، و در برخی مناطق جهان، بسیار بیشتر از آنچه بتواند تغذیه شود پمپاژ می‌شود. به منظور بهبود تاب‌آوری در مواجهه با تغییر اقلیم و طولانی‌تر کردن فصل کاشت، لازم است تا علاوه بر بازاندیشی در پمپاژ آب زیرزمینی به سطح زمین، آب‌های سطحی را در زیرزمین ذخیره کنیم تا از امنیت آبی آینده خود اطمینان یابیم. ذخیره آب در زیر زمین می‌تواند تأثیر بسزایی در تقویت تاب‌آوری تأمین آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک داشته باشد.

آب‌های موجود در آبخوان‌های کالیفرنیا رو به کاهش هستند، چون زارعان بیشتری آب زیرزمینی را برای آبیاری کشت‌ها پمپاژ می‌کنند. با این همه، اراضی زراعی بارور می‌توانند به پرشدن دوباره آب زیرزمینی به نفع همگان در این ایالت مستعد خشکسالی نیز کمک کنند. پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا پس از مشاهده نتایج اولیه آزمایش‌ها درباره تغذیه آبخوان‌ها با غرقاب‌کردن حساب‌شده اراضی زراعی در زمستان، بدون آسیب به کشت‌ها یا تأثیر بر آب شرب، انگیزه بیشتری برای ادامه پژوهش‌ها در این زمینه یافته‌اند.