بررسی تراز آب زیرزمینی بر مبنای خشکسالی ژئولوژیک با استفاده از تئوری موجک (مطالعه موردی: آبخوان بوشکان)

زمینه و هدف: با توجه به افت شدید آب های زیرزمینی دشت های کشور به دنبال برداشت بی رویه از آن ها برای اهداف کشاورزی، مدیران به دنبال راهکارهای مدیریت و احیا سفره های آب زیرزمینی هستند. یکی از راهکارهای جبران افت سطح آب زیرزمینی که خود از موثرترین عوامل نابودی ظرفیت تغذیه و کاهش افت کیفیت در پهنه آب زیرزمینی است، در کنار سناریوهای کاهش برداشت از چاه های کشاورزی تهیه طرح های ممنوعیت با کم ترین عدم قطعیت براساس حساسیت ناحیه ای به آلودگی است. در این مطالعه به منظور استخراج روابط بارش- خشکسالی در یک محدوده منتخب تحت عنوان آبخوان بوشکان، از مجموع روابط هیدرولوژیکی و هم چنین مدل های عددی مادفلو با استفاده از شاخص آسیب پذیری و ناحیه بندی استفاده شد.

روش پژوهش: استخراج حجم و نوع توزیع جریان در آبخوان که مرکز اثر خشکسالی هیدرولوژیک است، توسط روش تحلیل منطقه ای و استخراج خشکسالی های با دوره بازگشت تاریخی و در عین حال محتمل از بررسی هیدروگراف مستخرج از مدل MODFLOW صورت پذیرفت. خروجی مطالعات هیدرولوژیکی که بر طبق عناصر فیزیوگرافی تهیه شد به عنوان ورودی های مدل توزیع جریان آب زیرزمینی در ناحیه مذکور استفاده گردیده. به منظور تهیه یک ساختار تعیین مناطق حساس در خشکسالی، از پردازش تصاویر ماهواره Sentinel-۲ در تهیه شاخص NDWI به عنوان شاخص استاندارد شده تغییرات ساختار آب و همچنین پوشش زمین، و یک لایه ساختار زمین تدقیق شده بر اساس طبقه بندی به روش یادگیری ماشین و روش EO استفاده شد. لایه ساختار زمین تحت عنوان Geology، ملاک کلاسه بندی نواحی در تعیین اولویت خشکسالی (از منظر تغذیه آب زیرزمینی) انتخاب شد.

یافته ها: ارزیابی درستی روش مذکور، تهیه یک جدول ارتباط تغییرات شاخص NDWI با کلاسه های لایه Geology بود. این همبستگی در لایه کلاسه بندی تغییرات ارتفاعی مشاهده نشد؛ با این حال بررسی روند و بسامد (موجک) سری های زمانی تغییرات آب رابطه مشخصی را با افت تراز آب زیرزمینی مشخص کرد. از نتایج مشخص این پژوهش می توان به این موضوع اشاره کرد که برای تعیین نواحی خشکسالی، و یا مفهوم مقابل آن، یعنی نواحی منتشر کننده خشکسالی به آب زیرزمینی، ملاک اساسی باید تنوع زمین شناسی در تحلیل همزمان با توسعه کشاورزی منطقه باشد. با استفاده از تصاویر ماهواره های سنتینل می شود بر طبق تشریحات حاضر در این پژوهش، بازه های کلاسه بندی شده ای را جهت دریافت بیشترین تغییرات شاخصNDWI کشف کرد. این بازه های مکانی حدود تصمیم گیری برای اجرای سازه های انحراف جریان، و حتی محدودیت های کشت به جهت بازسازی اقلیم در مقابل خشکسالی های منتج از کشاورزی را بهتر معین می کند. مقادیر اولیه و نهایی پس از اجرای دوره واسنجی صورت مشابهی از پارامتر های هیدرولیکی را نمایش می دهد. مقدار خطای نسبی RMS یا RMSE معادل با ۸۶/۲ می باشد که دقت بالای شبیه سازی را نشان می دهد.

نتایج: مدل ریاضی MODFLOW در ۱۲۶ دوره ماهانه مورد شبیه سازی و در ۲۵% دوره زمانی نهایی مورد صحت سنجی قرار گرفت. حد کل خطا تا ۱۸/۳ کاهش یافت. این مقدار با توسعه مدل مفهومی و ارائه داده پایه بیشتر می تواند بیشتر کاهش یابد. دشت بیشتر از نواحی میانی و شمالی چند متبادل آبخوان، تغذیه می شود. با توجه به مطالعه نقشه تراز آب های زیر زمینی، آب این منطقه از جهت شمال و شمال شرق به طرف مرکز دشت و سپس جنوب و جنوب غرب جریان دارد؛ که با توجه به گسترش نواحی کشاورزی، از این نظر جهت جریان، عامل گسترش آلودگی می باشد. نتایج تراز آبخوان برای این مدت نشان می دهد که سطح آب در بیشتر قسمت های دشت، همواره در حال پایین رفتن بوده و میزان بالا آمدگی آن در دوره های تر همواره کمتر از میزان پایین افتادگی آن در دوره های خشک است. همچنین نتایج نشان می دهد که با فرض اینکه میزان تخلیه و تغذیه دشت همانند سال های قبل باشد، اکثر چاه های مشاهده ای با تشدید شیب افت سطح آب مواجه خواهند شد.

کلیدواژه ها:

آبخوان ، بوشکان ، روش موجک ، مدل آب زیرزمینی