پتانسیل یابی منابع آب کارست جهت استحصال آب با استفاده از روش های هیدروژئولوژی (مطالعه موردی: پهنه کارستی گرموک شهرستان سمیرم، استان اصفهان)

چکیده مبسوط مقدمه: کاهش شدید بارندگی، افزایش دمای هوا، و بهره برداری بی رویه از منابع آب سطحی و زیرزمینی، به ویژه در مناطق خشک ایران، بحران کم آبی را به یکی از چالش های اصلی کشور تبدیل کرده است. در این میان، منابع آب سفره های کارستی، به دلیل ویژگی های خاص زمین شناسی خود، نقش مهمی در تامین نیازهای آبی ایفا می کنند. این سفره ها به دلیل وجود درز و شکاف ها، و تخلخل ثانویه، ظرفیت بالایی برای ذخیره سازی و انتقال آب دارند. از طرفی، به واسطه جنس آهکی این سازندها، معمولا کیفیت آب آن ها مناسب و قابل قبول برای مصارف شرب و کشاورزی است. در ایران، حدود ۱۱ درصد از مساحت کشور خصوصا ارتفاعات زاگرس را سازندهای کارستی تشکیل می دهند. این شرایط، ضرورت ارزیابی و بهره برداری اصولی از منابع آب کارستی را دوچندان می کند. منطقه سمیرم در جنوب استان اصفهان یکی از نواحی مستعد توسعه منابع آب کارستی به شمار می آید که طی سال های اخیر با افت سطح ایستابی و کاهش منابع آب شرب مواجه شده است. پژوهش حاضر با هدف بررسی پتانسیل منابع آب زیرزمینی در پهنه گرموک در شهرستان سمیرم و شناسایی مکان های مناسب جهت حفاری چاه و بهره برداری از سفره های کارستی انجام شده است.مواد و روش ها: در این مطالعه، ابتدا ساختار زمین شناسی منطقه با استفاده از نقشه های موجود، تصاویر ماهواره ای و بازدیدهای میدانی بررسی شد. محدوده مورد مطالعه شامل پهنه هایی است که عمدتا در سازندهای آسماری و شهبازان توسعه یافته اند. این دو سازند به دلیل پیوستگی هیدرولیکی، در قالب یک واحد هیدروژئولوژیکی مورد تحلیل قرار گرفتند. داده های بارندگی، دمای هوا، شیب توپوگرافی، پوشش گیاهی و خاک شناسی نیز در تحلیل شرایط نفوذپذیری مورد استفاده قرار گرفت. سپس با بهره گیری از روابط بیلان آب، میزان ورودی و خروجی هر پهنه کارستی برآورد شد. منابع ورودی شامل بارش موثر، تغذیه زیرسطحی از پهنه های مجاور و جریان های سطحی بوده و خروجی ها شامل دبی چشمه ها، چاه های بهره برداری، قنوات، تبخیر از ناحیه اپی کارست، و تخلیه زیرسطحی به دشت های مجاور در نظر گرفته شدند. برای تعیین وسعت حوضه های آبگیر چشمه ها، از روابط تجربی با در نظر گرفتن میانگین بارش سالانه، دبی چشمه و درصد نفوذ استفاده گردید. همچنین با نمونه برداری از منابع آب و بررسی نتایج آزمایش های کیفی، نمودارهای ویلکاکس و شولر ترسیم و کیفیت منابع آب تحلیل شد.نتایج و بحث: بررسی زمین شناسی منطقه نشان داد که حضور گسترده سازندهای کربناته، به ویژه آسماری، در پهنه گرموک، شرایط لازم برای توسعه کارست و شکل گیری آبخوان های پرظرفیت را فراهم کرده است. وجود گسل های فعال مانند گسل نرمه و شاخه های فرعی آن، علاوه بر افزایش شکستگی ها و درزها در سنگ، موجب تسهیل در نفوذ آب باران به داخل توده های آهکی و در نتیجه تقویت تغذیه سفره های کارستی می شود. در این پهنه، منابع متعددی از جمله چشمه خوانسار، چشمه خان علی، چشمه جاق جاق، آبشار سمیرم، و چاه های برداشت در محدوده گرموک شناسایی شدند که جمع دبی آن ها بالغ بر ۴۳۵ لیتر در ثانیه برآورد شد. این میزان تخلیه معادل با حدود ۷/۱۳ میلیون مترمکعب در سال است که نشان دهنده توان بالای آبدهی این پهنه می باشد. از آنجا که میزان هدایت الکتریکی آب های منطقه کمتر از ۴۵۰ میکروموس بر سانتیمتر می باشند، کیفیت آب ها برای مصارف شرب و کشاورزی مناسب ارزیابی گردید. از سوی دیگر، نتایج نشان داد که در بخش هایی از پهنه (نظیر غرب نرمه)، درصد نفوذ به دلیل وجود خاک های ضخیم و پوشش گیاهی متراکم، کاهش یافته و به حدود ۳۰ درصد می رسد. با این حال، در سایر بخش ها با توسعه بیشتر کارست و وجود درز و شکاف های باز، درصد نفوذ تا ۵۰ درصد نیز قابل افزایش است. مطالعات بیلان نیز نشان داد که بخشی از آب های زیرزمینی از طریق گسل های عرضی و طولی از محدوده خارج شده و به سمت دشت های مجاور یا چشمه های دوردست مانند سندگان منتقل می شود.نتیجه گیری: بر اساس تجزیه و تحلیل های صورت گرفته، پهنه گرموک دارای ظرفیت مناسب برای تامین آب شرب و کشاورزی در کوتاه مدت و میان مدت است. با توجه به شرایط زمین شناسی، بیلان مثبت آب زیرزمینی و کیفیت قابل قبول منابع، چهار نقطه برای حفاری چاه های جدید معرفی گردید. این نقاط در مناطقی با بیشترین احتمال تغذیه، نفوذپذیری بالا و دبی مناسب قرار دارند. همچنین به منظور شناخت دقیق تر رفتار هیدرودینامیکی آبخوان، حفر پیزومتر و اجرای طرح های پایش سطح ایستابی توصیه می شود. در نهایت، با توجه به نقش موثر گسل های منطقه در جهت دهی به جریان های زیرزمینی، انجام مطالعات تکمیلی شامل ردیابی رنگی و ایزوتوپی به منظور تعیین مسیر دقیق جریان آب، برای مدیریت بهتر منابع آب زیرزمینی منطقه ضروری است. نتایج این پژوهش می تواند به عنوان مبنای تصمیم گیری برای مدیریت منابع آب کارستی در جنوب استان اصفهان و سایر مناطق مشابه مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

کارست ، سمیرم ، گرموک ، بیلان آب زیرزمینی ، چاه ، پتانسیل یابی ، هیدروژئولوژی