بررسی تاثیر تغذیه آبخوان شهرکرد با فاضلاب و انتشار نیترات با استفاده از مدل MT۳D

با دستیابی بشر به علم و فن استخراج آب از زیرزمین، این منبع به بزرگترین تامین کننده آب انسان بدل شد. تلاش محققان به منظور حفاظت کمی  تضمین سلامت آب زیرزمینی، منجر به ارائه معادلات دیفرانسیلی شد تا با توصیف آن توسط روش های عددی و دخیل کردن فناوری های کامپیوتری در آن، زمینه تهیه مدل ها برای شبیه سازی کمیت و کیفیت آبخوان ها فراهم گردد. مطالعه حاضر با هدف مدلسازی کمی و کیفی آبخوان شهرکرد، به عنوان تنها منبع تامین آب شرب، کشاورزی و صنعت در منطقه، صورت گرفته است. برای این منظور از مدل PMWIN۵.۳ به عنوان یکی از کارآمدترین مدل های موجود استفاده شده است. مدلسازی در دو بخش شبیه سازی رفتار جریان و شبیه سازی انتقال آیانده نیترات انجام شد. مطالعات اولیه آبخوان وجود ۱۰ مرز هیدرولیکی ورودی و یک مرز خروجی را به عنوان شرایط مرزی نشان داد. دوره مدل سازی به مدت ۱۲ ماه از تیرماه ۱۳۸۶ تا خرداد ماه ۱۳۸۷ به ۱۲ دوره تنش تقسیم بندی شد. مدل مذکور برای ۱۰ ماه اول، واسنجی و با داده های مشاهداتی دوماه باقیمانده، صحت سنجی شد. همچنین وضعیت سطح ایستایی در دشت برای تابستان ۱۳۸۷ پیش بینی شد. نمونه برداری آب به مدت ۱۲ ماه از ۱۰ حلقه چاه انجام و غلظت نیترات اندازه گیر یگردید. مدل کیفی با واسنجی ضریب چخشیدگی مولکولی موثر، انتشار پذیری طولی و ضرایب واکنش های شیمیایی اجرا شد. نتایج نشان می دهد که هدایت هیدرولیکی آبخوان بین ۲ تا ۱۶ متر در روز و آبدهی ویژه بین ۰/۰۳ تا ۰/۰۸ متغیر است. حساسیت آبخوان شهرکرد به تغییرات آبدهی ویژه و سپس هدایت هیدرولیکی می باشد. انطباق قابل قبول داده های مشاهداتی و محاسباتی در دوره صحت سنجی قابلیت مدل را در پیشگویی کمیت و کیفیت آب زیرزمینی تائید می کند. پهنه بندی و پیش بینی غلظت نیترات، بالاترین حد آن را به میزان ۵۰ میلی گرم در لیتر در بخشی از جنوب دشت نشان می دهد. منشاءیابی آلودگی بیان کننده تاثیرپذیری این منطقه از سیستم تصفیه فاضلاب شهرکرد و چاه های تخلیه فاضلاب روستایی است. در همین جهت، تاثیر پنج سناریوی تغذیه مصنوعی فرضی با فاضلاب بر کمیت و کیفیت آبخوان بررسی شده است. برای بررسی اثرات تغذیه فاضلاب، دو گروه از سناریوها درنظر گرفته شد. گروه اول سه سناریوی قابل اجرا در اطراف محل تصفیه خانه شهرکرد پیش بینی شده است. در این سناریوها فرض بر این است که آب برگشتی حاصل ازتصفیه خانه بصورت مستقیم بدون نیاز به پمپاژ آب به منابع زیرزمینی تزریق شود. دبی تغذیه به صورت یکنواخت در چهار چاه تزریقی (واقع شده در چهار سلول ۲۵۰x۲۵۰ متر در مجاورت هم) با غلظت ۵۰ میلی گرم در لیتر جهت مطالعه اثرات انتقال نیترات به مدل اعمال شد. در گروه دوم از بررسی سناریوها، ۹ سناریوی جدید در نقاط مختلف دشت برای تزریق فاضلاب خروجی از تصفیه خانه درنظر گرفته شد. اجرای تغذیه مصنوعی در این مناطق مستلزم احداث خطوط انتقال آب با غلبه بر نیروی ثقل و توسط پمپاژ است. نتایج این بررسی نشان می دهد تغذیه آبخوان با فاضلاب (غلظت ۵۰ میلی گرم در لیتر) به روش تزریق در چاه تنها موجب افزایش غلظت در محل تغذیه تا حدود ۴۰ میلی گرم در لیتر شده و اثرات آن بعد از یکسال به بیش از شعاع یک کیلومتری نخواهد رسید. تغذیه مصنوعی در بخش های میانی جنوب دشت به دلیل تراکم کمتر برداشت آب شرب و کاربری کشاورزی زمین بهترین و مطمئن ترین راه در حفظ کیفیت آب و بهبود راندمان استفاده از آب است.