ذخیره سازی کناره ای در آبخوان های کارستی: اثر نفوذ موقت آب رودخانه بر انحلال کربنات و پویایی فلزات کمیاب

چکیده:

طوفان می تواند تغییراتی را در تراز سطح آب رودخانه، که شیب هیدرولیکی بین رودخانه ها و سفره های آبی مجاور را تغییر می دهد، آغاز کند. در سیستم eogenetic آبخوان های کارستی کربناته، طوفان، آب رودخانه را قادر می سازد تا بزور به اندازه حداقل 1 کیلومتر به سیستم آبخوان مجاور برای چند روز تا چند هفته داخل شود. این فرآیند شبیه به ذخیره تراکمی جریان در رسوبات آواری است، اما می تواند مقیاس مکانی-زمانی بزرگتر و طولانی تری را داشته باشد. نفوذ رودخانه می تواند موجب تغییرات در حالت اشباع مواد معدنی و شرایط اکسایش کاهش در آبخوان با توجه به پایین ترین pH ورودی، کمترین رسانایی ویژه (SPC)، و بالاترین میزان کربن آلی محلول (DOC) در آب سیل شود. 

معرفی

نرم افزار WEAP ابزاری کامپیوتری برای برنامه ریزی یکپارچه منابع آب است. این ابزار چهارچوبی جامع، قابل انعطاف و کاربردوست را برای تحلیل سیاستها فراهم می کند. تعداد متخصصانی که WEAP را به جمع مدل ها، پایگاه های داده، صفحات گسترده و سایر نرم افزارهای خود اضافه می کنند، رو به افزایش است.

در این بخش، هدف، رویکرد و ساختار WEAP بررسی می شود.  مطالب موجود در خودآموز WEAP نیز معرفی شده است. ساختار این خودآموز به صورت مجموعه ای از ماژول های مختلف است تا بتواند کاربر را با تمام جنب ههای متفاوت قابلیت های WEAP آشنا کند. هر چند این خودآموز بر اساس مثال های ساده تألیف شده، اما اکثر مسائل مربوط به WEAP را را پوشش می دهد. یک مدل پیچیده تر با  عنوان  "Weeping River Basin" نیز در محیط نرم افزار قرار داده شده که دارای جزئیات بیشتری از شبیه سازی سیستم های واقعی است.

معرفی مدل HEC-HMS:

سیستم مدل سازی هیدرولوژیکی HEC-HMS برای شبیه سازی فرآیندهای بارش-رواناب در سیستم حوضه های آبخیز شجری طراحی شده است. این مدل برای کاربرد در محدوده وسیعی از نواحی جغرافیایی جهت حل دامنه وسیعی از مسایل، شامل منابع آب و هیدرولوژی حوضه های بزرگ و رواناب و سیلاب حوضه های آبخیز طبیعی یا شهری کوچک، توسعه یافته است. 

    ابزار AES یک بسته های نرم افزاری برای هیدرولوژی، هیدرولیک، و دیگرموضوعات منابع آب می باشد که در سال 1981 توسعه یافته است.  این بسته برای استفاده توسط چندین سازمان کنترل سیل در کالیفرنیا به تصویب رسید، و همچنین بر طبق براوردها AES یک بسته نرم افزاری انتخابی برای بیش از 500 سازمان دولتی، دانشگاه ها، مراکز خصوصیT شرکت های مهندسی و مشاوران بوده است.

    مجموعه برنامه های AES برای آماده سازی طرح های زهکشی سطح کارشناسی ارشد در گستره ی 55 شهر و کشور استفاده شده است، و سیستم مدیریت اطلاعات AES تحت عنوان سیستم مدیریت اطلاعات سیلاب (SIMS) برای استفاده در حفظ و تداوم طرح های زهکشی در سطح کارشناسی ارشد 27 شهر به تصویب رسید  که از آن جمله می توان به لس آنجلس، هانتینگتون بیچ، ویستا، فولرتون، تورنس، و... اشاره نمود.

    اگرچه امروزه ابزارهای قدرتمندی جهت رقومی سازی نقشه های موضوعی با استانداردهای گسترده و پیشرفته ای تولید شده اند، اما وجود نقشه های خاص و تعدد آنها سبب گردیده تا سازمان ها خود اقدام به شخصی سازی بعضی از ابزارهای پر الزام نمایند.

    نرم افزار RRDigitizer برنامه ای است رقومی کننده جهت استخراج اطلاعات گرافهای باران نگار. با استفاده از این برنامه کاربر می تواند با چند کلیک ساده اطلاعات گراف های باران نگار را استخراج کرده و پردازش های لازم را انجام دهد. از مهمترین قابلیت های این برنامه می توان به سادگی و کاربر پسند بودن آن، ارسال اطلاعات به Microsoft Excel و رسم نمودارهای شدت مدت و باران لحظه ای در آن و همچنین ارسال اطلاعات در قالب فرم 042 دیتابیس دیتا ایز 6 نام برد.

    حفر و تجهیز چاه های آب توام با صرف هزینه های سنگین است که عمده این هزینه ها بر دوش کشاورزان می باشد. چاه های آب به مرور زمان و پس از گذشت مدت زمانی از حفر آنها، بازده اولیه خود را بنا به دلایلی که در این دستورالعمل به ذکر آن پرداخته خواهد شد، از دست می دهند و با کاهش آب دهی روبه رو می شوند. کاهش آب دهی این چاه ها هزینه های سنگینی را به صاحبان آنها تحمیل می کند که گاهی اوقات عملا جبران ناپذیر است.

    یکی از روش های دستیابی به علل کاهش آب دهی چاه های آب استفاده از عملیات چاه نگاری است که در کشور ما به نام ویدئومتری شناخته می شود. در این روش با استفاده از دوربین های درون چاهی مشکلات ناشی از کاهش آب دهی چاه ها به تصویر کشیده می شود و با استفاده از تصاویر و فیلم های به دست آمده برحسب نوع مشکل در اعماق مختلف چاه نسبت به بررسی رفع مشکلات با استفاده از روش های مختلف بازیابی چاه های آب اقدام می شود.

    این دستورالعمل، به منظور ارائه شیوه مناسب بررسی و کنترل تغییرات کمی آب زیرزمینی تهیه شده است. از آن جایی که تاثیر عوامل مختلف طبیعی و مصنوعی (دخالت انسان) بر رفتار کمی آبخوان ها و منابع آب زیرزمینی به صورت تغییرات در سطح آب زیرزمینی و تغییر در آبدهی منابع در حال بهره برداری نمایان می شود لذا، عمده مطالب مورد بررسی دستورالعمل در ارتباط با این دو عامل متغیر آب زیرزمینی می باشد. در این دستورالعمل، ابتدا اهداف، دامنه کاربرد و اصطلاحات اساسی تعریف شده و سپس مسایل اصلی از جمله ضوابط ایجاد شبکه رفتارسنجی آب زیرزمینی شامل چاه های مشاهده ای، پیزومتر و منابع انتخابی معرف بهره برداری، مدیریت آن ها، برنامه ریزی و روش های برداشت، ثبت، ذخیره سازی و ارائه اطلاعات کمیاب زیرزمینی، همچنین مشخصات هیدرولیکی سیستم های آب زیرزمینی، نقش عوامل تاثیرگذار بر آبخوان ها و بالاخره نتیجه گیری نهایی برای پیش بینی آینده آبخوان، بررسی و به تفصیل شرح داده شده است.

در سال های اخیر، افزایش مصرف آب و محدودیت های فزاینده و پرهزینه بودن توسعه منابع آب سطحی، منجر به فشارهای مضاعف به منابع آب زیرزمینی کشور شده است. در شرایط کنونی، بخش قابل ملاحظه ای از مصارف آب کشور به خصوص در بخش شرب توسط منابع آب زیرزمینی تامین می گردد که عمدتا از آبخوان های آزاد می باشد. این در حالی است که این آبخوان ها از آسیب پذیری و حساسیت بیش تری در مقابل آلاینده های ناشی از فعالیت های کشاورزی، صنعتی و شهرنشینی برخوردار هستند. در بسیاری از موارد، آلودگی آب زیرزمینی بعد از آلوده شدن چاه، چشمه و قنات مشخص می شود. در صورت آلوده شدن آب زیرزمینی، رفع آلودگی بسیار پرهزینه و فرایندی طولانی است و اغلب زمانی آلودگی تشخیص داده می شود که رفع آلودگی آبخوان غیرممکن است. به علاوه تاثیر آلودگی آب زیرزمینی تنها مختص چاه های تامین آب و خود آبخوان نبوده و تخلیه آب زیرزمینی به دریاچه ها  ورودخانه ها و تالاب ها باعث آلودگی منابع آب سطحی نیز می شود که عواقب زیست محیطی خطرناکی را به دنبال دارد.

    افزایش سریع جمعیت و محدودیت امکانات موجود، لزوم استفاده بهینه از منابع آب را ضروری می نماید. بر این اساس وجود یک راهنمای جامع درخصوص اخذ و مدیریت بهینه اطلاعات مکان مرجع جهت بررسی کاربرد سیستم های اطلاعات مکانی و سنجش از دور  در استخراج پارامترهای موثر مطالعات هیدرولوژیکی حوضه های آبریز و استفاده از علوم و فناوری های اطلاعاتی پیشرفته که نیاز به اندازه گیری و مشاهدات میدانی را کاهش می دهد، بیش از پیش احساس می شود. امروزه سیستم های اطلاعات مکانی جهت اخذ، ذخیره سازی، بازیابی، به هنگام سازی، پردازش، نمایش، کاربرد و تبادل اطلاعات مکان مرجع به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند. در این رابطه جهت برآورد نحوه استخراج پارامترهای موثر مطالعات هیدرولوژیکی حوضه های آبریز و کاربردهای سیستم های اطلاعات مکانی و سنجش از دور در مطالعات هیدرولوژیکی حوضه های آبریز، علوم و فنون مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله این علوم و فنون می توان به مدل سازی رقومی زمین مرجع (DTM)، زمین آمار، آمار مکان،تجزیه و تحلیلهای مکان مرجع، هیدرولوژی، ژئومورفولوژی، زمین شناسی و ... اشاره نمود.