مدل‌سازي سطح آب زيرزميني و فرونشست زمين در آبخوان اصفهان-برخوار با استفاده از MODFLOW

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

علوم و مهندسي آب

كارشناسي ارشد

امروزه به دنبال رشد روزافزون جمعيت و افزايش نيازها، مصرف آب در بخش‌هاي كشاورزي، شرب و صنعت به طور قابل توجهي فزوني يافته است. كمبود منابع آب سطحي در بسياري از مناطق جهان، جوامع را به پمپاژ آب‌هاي زيرزميني براي تامين نيازها وابسته كرده است. چنانچه بهره‌‌برداري از منابع آب زيرزميني در مقياس گسترده و براي مدت زمان طولاني ادامه يابد، مشكلات زيست‌محيطي متعددي را به دنبال خواهد داشت كه از مهم‌ترين آن‌ها مي‌توان به پديده فرونشست زمين اشاره كرد. در حقيقت افزايش تنش موثر در بافت خاك كه به دليل استخراج بي‌رويه از منابع آب زيرزميني رخ مي‌دهد، در درازمدت منجر به تراكم استخوان‌بندي خاك، كاهش حجم خلل و فرج و نشست زمين خواهد شد. بنابراين، مديريت پايدار منابع آب ‌زيرزميني در سراسر جهان و به خصوص در مناطقي كه به شدت به آب‌هاي زيرزميني متكي هستند، اهميت ويژه‌اي دارد. محدوده مطالعاتي اصفهان-برخوار يكي از 21 محدوده مطالعاتي حوضه آبريز گاوخوني مي‌باشد كه به دليل افزايش جمعيت و توسعه روز‌افزون صنعت و كشاورزي بدون توجه به اقليم خشك آن، با افت شديد آب‌هاي زيرزميني و پديده فرونشست زمين مواجه شده است. با توجه به رشد سريع فرونشست در سطح دشت و پيشروي آن به سمت شهر اصفهان، به كارگيري راهكارهايي براي كنترل اين پديده ضروري مي‌باشد. از اين رو، در اين پژوهش به مدل‌سازي جريان آب زيرزميني و فرونشست زمين در اين محدوده مطالعاتي پرداخته شده است. بدين منظور ابتدا مدل آب زيرزميني آبخوان براي دوره زماني مرداد ماه 1396 تا پايان تير ماه 1400 با استفاده از كد MODFLOW در رابط كاربري گرافيكي GMS تهيه شد. سپس به عنوان پس‌پردازش مدل آب زيرزميني، مدل‌سازي فرونشست زمين با استفاده از بسته SUB انجام گرفت. به منظور واسنجي و صحت‌سنجي مدل آب زيرزميني از آمار تراز آب ماهانه در چاه‌هاي مشاهده‌اي و براي واسنجي و صحت‌سنجي مدل فرونشست از نتايج حاصل از پردازش سري زماني تصاوير ماهواره Sentinel-1 استفاده شد. مقايسه نقشه‌هاي فرونشست حاصل از پردازش تصاوير ماهواره‌اي با هيدروگراف چاه‌هاي مشاهده‌اي آبخوان نشان داد كه در بخش‌هايي از آبخوان كه بيشترين مقدار فرونشست تجمعي را در طول دوره مدل‌سازي تجربه كرده‌اند، افت قابل توجه سطح آب زيرزميني نيز وجود دارد. علاوه بر اين همبستگي بالايي ميان پهنه‌هاي فرونشستي آبخوان و موقعيت چاه‌هاي بهره‌برداري و زمين‌هاي كشاورزي منطقه مشاهده شد. به طور كلي، بررسي‌ها نشان داد كه فرونشست در منطقه مورد مطالعه عمدتا ناشي از افت آب‌هاي زيرزميني است اما عواملي از جمله جنس و دانه‌بندي خاك و ضخامت آبرفت منطقه نيز در ميزان فرونشست نقش دارند. در نهايت سه سناريوي ادامه روند كنوني، كاهش 10 درصدي برداشت و افزايش 20 درصدي برداشت به منظور بررسي رفتار آبخوان در نظر گرفته شد. ارزيابي سناريوها نشان داد كه ادامه روند كنوني موجب افت بيشتر سطح آب زيرزميني و افزايش فرونشست تجمعي به ويژه در نيمه جنوبي آبخوان خواهد شد. سناريو كاهش 10 درصدي برداشت از چاه‌ها نيز موجب كاهش ميزان افت سطح آب زيرزميني در آبخوان شد؛ اما قادر به توقف كامل روند نزولي سطح آب زيرزميني در آبخوان نبود. سناريو افزايش 20 درصدي برداشت از چاه‌ها نيز باعث افت سطح آب زيرزميني در مناطق وسيعي از آبخوان شده و گسترش پهنه‌هاي فرونشستي را به دنبال خواهد داشت. بنابراين به منظور كنترل افت آب زيرزميني و فرونشست زمين در منطقه مورد مطالعه لازم است تا اقداماتي از جمله اعمال محدوديت‌هاي بيشتر در برداشت از چاه‌ها، افزايش تغذيه در مناطق بحراني فرونشست و ايجاد منابع آب جايگزين انجام گيرد.

232236

مديريت منابع آب

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان