توقف روند مصرف و برداشت بی‌رویه آب؛ راهکار جلوگیری از فرونشست دشت‌های کشور

با شیوه‌هایی که برای احیا و تعادل بخشی آبخوان‌ها به‌کار می‌بریم، بایستی نخست، برداشت‌ها کنترل شود تا در سطح تجدیدشوندگی بتوانیم با تغذیه مصنوعی، منابع آبی زیرزمینی را تجدید و احیا کنیم.

کارشناس بخش برنامه‌ریزی کلان آب و آبفای وزارت نیرو گفت: راهکار متوقف کردن فرونشست در دشت‌های کشور توقف روند رو به رشد مصرف و برداشت آب و دادن فرصت تجدیدشوندگی برای احیای آب‌خوان است.

مهندس "بهیه جعفری بی‌بالان" رئیس گروه دفتر برنامه‌ریزی کلان آب و آبفای وزارت نیرو در گفت‌و‌گو با پایگاه اطلاع‌رسانی وزارت نیرو (پاون) در خصوص راه‌های مقابله با فرو نشست دشت‌های کشور گفت: طرز قرار گرفتن خاک دانه‌ها با خلل و فرجی که دارند باعث ایجاد آبخوان‌ها و جریان آب در آن‌ها می‌شود و استفاده بیش از حد از منابع آب زیرزمینی باعث خواهد شد، طرز قرار گرفتن خاک‌دانه‌ها بهم بخورد، در نتیجه خاکدانه‌ها به‌هم فشرده می‌شوند.

داده های حاضر در این مجموعه توسط گروه آبهای زیرزمینی دفتر مطالعات پایه شرکت منابع آب ایران تولید گردیده است. در این دفتر و برای گروه های زیر مجموعه این معاونت اهدافی به شرح ذیل وجود دارد:

1- سیاستگذاری، برنامه‌ریزی، نظارت و ارزیابی عملکرد

• سیاست‌گذاری، تعیین خط مشی و برنامه‌ریزی کلی آبهای زیرزمینی در سطح کشور.
• تهیه طرح شبکه ملی سنجش کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی کشور و نظارت عالیه بر اجرای آن.
• تدوین برنامه‌های مطالعاتی آبهای زیرزمینی در سطح کشور.
• تائید برنامه عملیاتی و بودجه پیشنهادی از منابع جاری و اعتبارات عمرانی به منظور انجام وظایف مطالعات آبهای زیرزمینی ارائه شده از سوی شرکتهای آب منطقه‌ای.
• تائید برنامه‌های سالانه اندازه‌گیری و آماربرداری از آبهای زیرزمینی ارائه شده از سوی شرکتهای آب منطقه‌ای ونظارت عالیه بر انجام صحیح آن.

داده های حاضر در این مجموعه توسط گروه تلفیق و بیلان دفتر مطالعات پایه شرکت منابع آب ایران تولید گردیده است. در این دفتر و برای گروه های زیر مجموعه این معاونت اهدافی به شرح ذیل وجود دارد:

1- سیاست گذاری، برنامه ریزی ، نظارت وارزیابی عملکرد

• سیاست گذاری، تعیین خط مشی وبرنامه ریزی کلی تلفیق مطالعات منابع آب در سطح کشور.
• تدوین برنامه های انجام تلفیق مطالعات پایه منابع آب در سطح کشور.
• تایید برنامه عملیاتی پیشنهادی بودجه های جاری وعمرانی به منظور انجام فعالیتهای تلفیق مطالعات در سطح کشور.
• تایید برنامه های سالانه دفاتر تلفیق وبیلان شرکتهای آب منطقه ای.
• بازنگری دستورالعملهای موجود وتهیه دستورالعملهای جدید مورد نیاز تلفیق مطالعات پایه منابع آب.
• نظارت وارزیابی عملکرد دفاتر تلفیق وبیلان مطالعات شرکتهای آب منطقه ای وارائه گزارشهای لازم درخصوص وضعیت عملکرد آنه.

داده های حاضر در این مجموعه توسط گروه بانک اطلاعاتی دفتر مطالعات پایه شرکت منابع آب ایران تولید گردیده است. در این دفتر و برای گروه های زیر مجموعه این معاونت اهدافی به شرح ذیل وجود دارد:

• سیاست گذاری، تعیین خط مشی وبرنامه ریزی کلی درخصوص بانک اطلاعات مطالعات پایه منابع آب درسطح کشور.
• همکاری ونظارت درایجاد ، بهره برداری ونگهداری بانکهای اطلاعات مطالعات پایه منابع آب شرکتهای آب منطقه ای.
• تهیه استانداردها، دستور العملهای ایجاد بانک های اطلاعات وهمچنین بهره برداری ونگهداری وبروز کردن آنه.
• ایجاد، بهره برداری ونگهداری وتوسعه بانک های اطلاعات ستاد مطالعات پایه منابع آب .
• هماهنگی وهمکاری با واحدهای تخصصی ستاد مطالعات پایه به منظور تهیه فرمهای اولیه ورود اطلاعات وگزارشهای خروجی.

شرح وظایف کارشناس بانک اطلاعات در شرکت های آب منطقه ای

توجه: این توضیحات بدون جداول و منابع آمده است. برای دریافت نسخه کامل آن را از ذیل دانلود کنید.

وظایف کارشناس بانک اطلاعات پس از ورود داده های تایید شده توسط کارگروه  آب سطحی و زیرزمینی در سامانه بانک اطلاعات منابع آب به شرح زیر می باشد:

1-اجرای گزارش های زیر، جهت کنترل برخی از پارامتر های ضروری از قبیل_ نداشتن  آمار  استان  مجاور _ خالی  نبودن نام استان _خالی نبودن فیلد کد محدوده _ اشتباه بودن کد محدوده _ تعداد رکورد دریافتی _ مجموع تخلیه _ ومجموع بهره برداری (گزارش‌های تهیه شده درسامانه بانک اطلاعات امار برداری سراسری 3) برای هر فرم عبارتند از:

آب که مایه حیات انسان و کلیه موجودات زنده روی کره زمین بشمار می رود بصورت نسبتاً خالص در اثر بارندگی به سطح کره زمین نازل می شود. اولین منبع آلوده کننده آب اتمسفر کره زمین می باشد که حاوی ذرات گرد و غبار و گازهای مختلف بوده و قطرات باران را آلوده می کند. آب باران و یا آب حاصل از ذوب برف، در اثر جاری شدن بر روی سطح زمین ویا جریان در بین لایه های خاک با ساختارهای مختلف، مواد گوناگون را در خود حل نموده و یا جذب می نماید و بدین صورت از کیفیت آن کاسته می شود. آبها با کیفیت های مختلف بدین ترتیب به آبراهه ها ، رودها و رودخانه ها سرازیر شده و به پشت سدها می رسد و در آنجا انباشته می گردد. از طرفی دیگر مقداری از آن بین لایه های خاک گذشته وبا جذب عناصر شیمیایی مختلف به سفره های آب زیرزمینی می پیوندد.

تعیین تغییرات کیفیت آبهای زیرزمینی در رابطه با بارندگی و چگونگی توزیع آن در گستره دشتها، این امکان را بوجود می آورد که در مناطق دارای روند افزایش شوری، در رابطه با کاهش برداشت ، محدودیتهای مورد نیاز مدیریتی اعمال گردد. از طرف دیگر در نواحی که تحت تاثیر تغذیه مناسب قرار داشته و تغییرات کیفی ایجاد نشده است .می توان نسبت به افزایش بهره برداری و بهره وری از منابع موجود اقدام نمود. کنترل تغییرات کیفی در مقاطع زمانی مناسب، علاوه بر آشکارسازی سیمای گذشته کیفی آب، امکان روندیابی را فراهم نموده و پیش بینی وضعیت کیفی آب در آینده را میسر می سازد.

روش Recession-Curve Displacement را می توان برای تخمین تغذیه آب های زیرزمینی در داده های ثبتی رودخانه ها بکار برد. این روش بر این فرض است که منحنی streamflow-recession به سمت بالا در طول دوره تغذیه آب های زیرزمینی گردان است. تغذیه آبهای زیر زمینی در طول یک رویداد بر اساس مطالعات صورت گرفته توسط (Rorabaugh (1964 و (Glover (1964، می باشد که هر دو آنها معادلات تحلیلی برای تخلیه آب زیر زمینی به شکل لحظه ای، در یک جریان کاملا نفوذ یافته یک بعدی به صورت آرمانی، و در آبخوان همگن را بدست آوردند. این معادلات نشان داد که کل تخلیه آب زیر زمینی بالقوه به جریان در یک زمان بحرانی خاص پس از اوج دبی رودخانه برابر حدودا نصف حجم تغذیه آب های زیرزمینی در دوره اوج  دبی است.

این نرم افزارها و مواد مرتبط (داده ها و اسناد و مدارک) توسط سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) جهت منافع عمومی و پیشرفت علم استفاده کنندگان در دسترس قرار گرفته است. شما ممکن است، بدون هیچ گونه هزینه یا با پرداخت هزینه از این ابزارها استفاده، کپی برداری، اصلاح، یا توزیع توسط یک نرم افزار و هر آثار مشتق شده از آن، و اسناد آن نمایید. این موضوع را با توجه به حقوق نرم افزاری USGS کاربران، باید بررسی کنید.

شما می توانید دیگر نسخه های الکترونیکی و یا چاپی گزارش USGS و اسناد و مدارکی که در توزیع نرم افزار گنجانده شده است از اینجا دریافت کنید.

آب های زیرزمینی و خشکسالی:

سازمان زمین شناسی آمریکا دانش بی طرفانه ای در مورد آب های زیرزمینی برای حمایت از مدیران منابع و سیاست گذاران با اطلاعات ضروری را توسعه می دهد که آنها می توانند به برنامه ریزی برای پاسخ در شرایط خشکسالی و استفاده در تصمیم گیری ها از آن استفاده کنند.

کلید موفقیت در مقابله با خشکسالی برنامه ریزی برای تامین آب خشکسالی برای اطمینان دادن در آن است که آب را می توان ذخیره سازی نمود، از جمله در سفره های آبی یا مخازن سطحی آب ایجاد شده که برای تامین کنندگان آب یک منبع مناسب است. این برنامه ریزی می تواند به اشکال سنتی توسعه منابع آب زیرزمینی منجر گردد و همچنین سیستم های تغذیه مصنوعی و یا ذخیره سازی آبخوان و بازیابی آن که استفاده از آب اضافی را در طول دوره های مرطوب و یا پساب استفاده می نمایند که عبارت است از که آن را می توان به شرایط زیر سطحی جهت بزرگترین نیازهای استخراج انتقال داد.

GMS (سیستم مدل سازی آب های زیرزمینی) یک برنامه کامل برای ساخت و شبیه سازی مدل های آب زیرزمینی است. از ویژگی های آن ساختار 2D و 3D زمین آمار، مدل سازی چینه شناسی و رویکرد مدل مفهومی منحصر به فرد و قدرتمند است. مدل های حال حاضر پشتیبانی شده عبارتند از MODFLOW، MODPATH، MT3DMS، RT3D، FEMWATER، SEEP2D و UTEXAS.

از نسخه 6 معرفی شده به بعد استفاده از فرمت XMDF (گسترش مدل فرمت داده) مقدور شده است، که یک فرمت سازگار از HDF5 می باشد. هدف از این قابلیت این است که اجازه ذخیره سازی داخلی و مدیریت داده ها در یک فایل HDF واحد را می دهد، که در واقع به جای استفاده از بسیاری از فایل های Flat می باشد.

MODFLOW در سازمان زمین شناسی ایالات متحده به عنوان یک مدل ماژولار جریان تفاضل محدود توسعه یافته است، این مدل یک کد کامپیوتری است که معادله جریان آب زیرزمینی را حل می کند. این برنامه توسط علم هایدروژئولوژی برای شبیه سازی جریان آب زیرزمینی از طریق سفره های آبی تهیه گردیده است. منبع کد نرم افزار دارای مالکیت عمومی رایگان است. MODFLOW در درجه اول با زبان برنامه نویسی فرترن نوشته شده است، و می تواند کامپایل شده و بر روی ویندوز و یا سیستم عامل های شبه یونیکس اجرا گردد.

شبکه 3 بعدی

از آنجا که MODFLOW توسعه اصلی خود را در اوایل دهه 1980 داشته است، سازمان زمین شناسی آمریکا چهار نسخه های اصلی از آن را منتشر کرد، و در حال حاضر این نسخه ها عملا به عنوان کد استاندارد برای شبیه سازی آبخوان در نظر گرفته شده است. چندین واسط کاربر گرافیکی تجاری و غیر تجاری نیز به طور فعال برای MODFLOW توسعه یافته است.

مقایسه ویژگی های آبخوان های آبرفتی، درز و شکافدار و کارستی

تعیین محل چاه در سازندهای سخت به ویژه سازندهای کارستی به علت شرایط هیدروژئولوژیکی ویژه حاکم برآنها نسبت به آبخوان های آبرفتی بسیار پیچیده تر می باشد. در سازندهای کارستی به علت وجود ناهمگنی و ناهمسانی شدید امکان تغییر شرایط هیدروژئولوژیکی در فواصل بسیار کوتاه زیاد است و همین موضوع سبب شده که گاها در فواصل حتی 50 متری شرایط هیدروژئولوژیکی فاحشی به وجود آید درحالی که در آبخوان های آبرفتی این تفاوت فاحش دیده نمی شود و عمده ی این آبخوان ها تقریبا همگن و ناهمسان می باشند.

مفهوم حریم کیفی نقطه ای

تعیین حریم کیفی نقطه ای (WHPA) در سطح ناحیه یک چاه می باشد، حفاظت آب زیرزمینی را در محدوده مجاور یک چاه یا حوضه آن شامل می شود. هم چنین نوع منبع آب زیرزمینی، تعیین کننده اهداف، مقیاس مطالعات و هم چنین انواع حریم های کیفی خواهد بود. اگر منبع آب زیرزمینی یک آبخوان باشد و هدف از تعیین حریم کیفی، حفاظت کل آبخوان، ارائه طرح ها، سیاست ها و خط مشی های منطقه ای و ملی باشد، مقیاس های کوچک تر انتخاب می شود. اما در صورتی که بخشی از یک آبخوان (مانند محدوده تحت نفوذ یک یا چند چاه آب شرب) مد نظر باشد و هدف از مطالعه تعیین حریم کیفی و ارائه راه کاری برای حفاظت از منابع برداشت باشد، باید مقیاس های بزرگ تر انتخاب گردد. در واقع مقیاس مطالعات تابعی از نوع منبع آب زیرزمینی می باشد. به طور کلی در مطالعات تعیین حریم کیفی دو نوع منبع آب زیرزمینی و به تبع آن دو نوع مقیاس مطالعه می توان تعریف کرد که به قرار زیر می باشد:

نرم افزار مدل سازی آب زیرزمینی جریان و انتقال املاح

می توان گفت Visual MODFLOW Flex از تنها یک رابط کاربر گرافیکی بودن برای شبیه سازی آب های زیرزمینی MODFLOW افزون تر است. Visual MODFLOW Flex یک گرد هم آورنده کدهای استاندارد صنعتی برای جریان آب زیرزمینی و انتقال املاح، ابزار مهم و ضروری تجزیه و تحلیل، کالیبراسیون و قابلیت تجسم 3D منحصر به فرد در یک فضای آسان و کاربردی نرم افزاری است.

با Visual MODFLOW Flex، در مدلهای آب زیرزمینی تمام ابزارهای مورد نیاز برای پرداختن به مسائل کیفیت آب در مقیاس منطقه ای، آب های زیرزمینی، و مسائل مربوط به حفاظت از آب وجود دارد.

منابع USGS MODFLOW و Visual Studio Solutions

فایل هایی که در زیر قابل دریافت می باشد برای کمک به کاربرانی است که قصد کامپایل و ویرایش سریع MODFLOW را دارند (در مقایسه با دانلود از USGS و پیکربندی فرایند تدوین). کاربر نهایتا باید مایکروسافت ویژوال 2010 و اینتل ویژوال فرترن 2011 را به شکل نصب شده برای باز کردن راه حل و کامپایل MODFLOW داشته باشد. هر یک از فایل های فشرده زیر، هر دو منبع USGS برای نسخه خاص از MODFLOW و نیز به عنوان یک راه حل ویژوال استودیو 2010 است. به سادگی از حالت زیپ خارج (و یا استخراج) کرده، راه حل را در ویژوال استودیو باز کرده، و کد را کامپایل کنید.

وضعیت آب در منطقه خاورمیانه با کمبود شدید توصیف می شود، در عین حال، با افزایش تقاضایی ناشی از رشد جمعیت و توسعه اقتصادی و کشاورزی همراه است. همچنین، مدل های تغییرات آب و هوایی در سال های آینده شرایطی حتی سخت تر در بخش آب، همراه با افزایش درجه حرارت و کاهش بارش را پیش بینی می کنند. برای تصمیم گیرندگان جهت پاسخ به سوالات ضروری از قبیل اینکه: تغییر تعادل و بیلان آب در زمان و در عمل برای دستیابی به منبع آب پایدار به چه شکل مورد نیاز است؟ یک سیستم پشتیبانی تصمیم (DSS)، بر اساس مدل های محاسباتی، کمک خوبی را در این موضوع پیچیده ارائه داده است.

گودال یا فروچاله زمانی شایع است که در آن بخش از زمین به علت جنس سنگ در زیر سطح زمین از نوع سنگ آهک، سنگ کربنات، تخت سنگ نمک، و یا هر نوع از سنگ که می تواند با آب های زیرزمینی در حال گردش در تماس باشد، از طریق آنها حل شود. حل شدن سنگ، فضاها و غارهای زیر زمین را توسعه می دهد. گودال های مشهور به فروچاله گاهی بسیار چشمگیر هستند، زیرا زمین معمولا در حالت عادی دست نخورده باقی می ماند در حالی که فضاهای زیرزمینی بیش از حد بزرگ است. در زمانی که حمایت کافی برای زمین بالاتر و در واقع سطح آن از  سوی فضاهای خالی زیرین وجود ندارد بنابراین پس از آن فروپاشی ناگهانی سطح زمین می تواند رخ دهد. این سقوط می تواند کوچک، و یا، به مانند آنچه این تصویر نشان می دهد، می تواند بزرگ رخ دهد که در آن یک خانه یا جاده در بالای صفحه مرتبط بلعیده شود.

نرم افزار Visual MODFLOW Flex در حال حاضر در آخرین نسخه خود از امکان واسنجی با کد PEST به شکل نقاط پایلوت پشتیبانی می کند. این مقاله خلاصه ای از مفاهیم کلیدی PEST، چگونگی عملکرد یکپارچه آن در Visual MODFLOW Flex به عنوان نرم افزار مدل سازی آب های زیرزمینی، و پیوندهایی به منابع با ارزش در برآورد پارامتر، کالیبراسیون خودکار مدل و تجزیه و تحلیل عدم قطعیت در آنها را مهیا می کند.

مقدمه

همه مدل سازی های آب های زیرزمینی نامطمئن هستند! عدم اطمینان در داده ها، مدل مفهومی hydrogeologic و نتایج شبیه سازی شده وجود دارد. مدلسازان آب زیرزمینی نیازمند برخی از روش ها برای ارزیابی این عدم قطعیت هستند، به طوری که آنها بتوانند بهترین مدل کالیبراسیون را توسعه داده و اقدام به ساخت مدل های قابل دفاع کنند. ارزیابی کالیبراسیون به شکل مدل دستی روش خوبی است، زیرا این روش برای شما یک درک خوب از حساسیت/عدم قطعیت مدل را فراهم می کند. همچنین برای داشتن ابزار خودکار و در دسترسی برای تمام قسمت های فرایند کالیبراسیون بسیار مفید است. اما در مقابل روش دستی، این چیزی است که PEST ارائه می دهد: این کد یک ابزار برآورد پارامتر خودکار را برای تجزیه و تحلیل حساسیت و عدم اطمینان مدل فراهم می کند و البته با بسیاری توانایی های بیشتر.

بررسی اجمالی

از جمع آوری فیلد داده های بی سیم و ضبط آنها، تا گسترش پروژه ها در ادارات، Diver-NETZ یک شبکه کامل از فناوری های طبقه اول است که سبب ادغام فیلد ابزار دقیق برتر، همراه با آخرین قابلیت های ارتباطی و مدیریت داده های بی سیم در صنعت است. تمام قطعات Diver-NETZ  برای ساده سازی جریانهای کاری پروژه طراحی شده اند، که شما را قادر میسازد به طور موثر به مدیریت منابع آب های زیرزمینی برای دوره های طولانی مدت اقدام نمایید.

مزیت های Diver-NETZ

• بهبود بهره وری تا 85٪ با جمع آوری داده های میدانی به شکل بی سیم از چاه های متعدد.
• جمع آوری مطمئن داده ها به صورت بی سیم در مناطقی که در آن حیات وحش و یا خطرات زیست محیطی ممکن است به شکل یک ریسک ایمنی مطرح باشد.
• حصول اندازه گیری های دقیق از سطح آب های زیرزمینی، دما و قابلیت انتقال با دیتالاگر Diver-NETZ به شکلی مطمئن.
• نصب بدون زحمت و تقریبا ممکن در هر محیط کاری و در بسیاری از چاه ها.
• ساده سازی جریان های کاری پروژه و پردازش داده ها و مانیتورینگ آنها به شکل خودکار .
• مدیریت، تجزیه و تحلیل، تجسم، و گزارش آنها، نظارت بر داده ها با استفاده از از نرم افزار دسکتاپ کاربر پسند و/یا پورتال آنلاین امن.

همان طوری که در مطالب گذشته ذکر شد، با در نظر گرفتن مدل مفهومی آبخوان، تعیین روش حل معادلات، انتخاب نرم افزار مناسب و ورود داده ها، مدل راه اندازی می شود که اگر معادله پایه جریان آب زیرزمینی را در نظر بگیریم.

در حل پیش رو، مقدار غلظت آب آبخوان در واقع خروجی سامانه معادلات است. می توان بیان داشت که در قریب به اتفاق حالات مدل سازی و به ویژه در مراحل اولیه اجرای مدل، مقدار غلظت آب محاسبه شده با غلظت مشاهده شده در نقاط کنترل، که همان چاه های نمونه برداری کیفی باشند، به دلایل زیر با هم مطابقت ندارند: