بررسی اثرات زیست محیطی هجوم جبهه های آب شور به آبخوان های کویری (مطالعه موردی: استان خراسان جنوبی- آبخوان سرایان)

آب و خاک

مقاله 6، دوره 31، شماره 3 - شماره پیاپی 53، شهریور 1396، صفحه 673-688   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i3.48205

نویسندگان

حمید کاردان مقدم^* ؛ محمد ابراهیم بنی حبیب

پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

چکیده

تغییرات کیفیت آب زیرزمینی یکی از معضلاتی است که بخصوص در مناطق خشک با توجه به روند برداشت زیاد آب و کاهش تغذیه سبب بروز نگرانی در بین مدیران و برنامه ریزان منابع آب شده است. همچنین بیش از 70درصد آبخوان های ایران علاوه بر مشکل کم آبی بحران زیست محیطی نیز داشته و در مناطق کویری هجوم جبهه های آب شور کویری براثر برداشت بی رویه آب سبب شده تا غلظت املاح افزایش یافته و سبب بروز مشکلات زیست محیطی شود. در این مطالعه با استفاده از مدل کیفی MT3D که یکی از ماژول های مدل MODFLOW می باشد شبیه سازی کیفی آبخوان با استفاده از غلظت TDS در چاه های منطقه انجام گرفت. یک دوره آماری 5 ساله با گام زمانی 6 ماهه جهت شبیه سازی انتخاب و واسنجی این مدل با درنظر گرفتن ضریب 5/0 برای نسبت افقی به پخش طولی، 2/0 برای نسبت عمودی به پخش طولی، 1 متر برای ضریب پخش مولکولی موثر و 20 برای پخشیدگی طولی انجام گردید. پیش بینی آتی وضعیت کیفی آبخوان نشان داد که ادامه روند برداشت آب سبب هجوم جبهه های آب شور کویری و افزایش غلظت TDS در طی 5 سال آینده خواهد شد. لذا نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که مدیریت برداشت از آب زیرزمینی با استفاده از سناریو مدیریتی کاهش برداشت آب از منابع زیرزمینی به منظور بهبود کیفیت آب آبخوانهای کویری و ممانعت تهاجم آب شور کویری به آنها با توجه خشکسالی های اخیر ضروری است.

کلیدواژه‌ها

آبخوان؛ کیفیت؛ مدل MT3D؛ واسنجی؛ هجوم جبهه‌های آب شور

مراجع

1. Abd-Elhamid H.F. and Javadi A.A., 2011. A cost-effective method to control seawater intrusion in coastal aquifers. Water resources management, 25(11), pp.2755-2780.

2. Almasri M.N., and Kaluarachchi J.J., 2007. Modeling nitrate contamination of groundwater in agricultural watersheds. Journal of Hydrology, 343(3), pp.211-229.

3. Anderson M.P., Woessner W.W. 1992. Applied Groundwater Modeling: Simulation of flow and Advective Transport. San Diego, California: Academic press, 391pp.

4. Appelo C.A.J., and Postma D. 2004. Geochemistry, groundwater and pollution. CRC press.

5. Arslan H., Cemek B., and Demir Y. 2012. Determination of seawater intrusion via hydrochemicals and isotopes in Bafra Plain, Turkey. Water resources management, 26(13), pp.3907-3922.

6. Arslan H., 2014. Estimation of spatial distrubition of groundwater level and risky areas of seawater intrusion on the coastal region in Çarşamba Plain, Turkey, using different interpolation methods. Environmental monitoring and assessment, 186(8), pp.5123-5134.

7. Faust C.R., and Mercer J.W. 1980. Groundwater Modeling. Journal of Groundwater. 18:486-496.

8. Green N.R., and MacQuarrie, K.T.B., 2014. An evaluation of the relative importance of the effects of climate change and groundwater extraction on seawater intrusion in coastal aquifers in Atlantic Canada. Hydrogeology Journal, 22(3), pp.609-623.

9. Hanshaw, B.B., and Back W. 1979. Major geochemical processes in the evolution of carbonate—Aquifer systems. Journal of Hydrology, 43(1), pp.287-312.

10. Hem J.D., 1985. Study and interpretation of the chemical characteristics of natural water (Vol. 2254). Department of the Interior, US Geological Survey.

11. Jayasekera D.L., Kaluarachchi J.J., and Villholth K.G. 2011. Groundwater stress and vulnerability in rural coastal aquifers under competing demands: a case study from Sri Lanka. Environmental monitoring and assessment, 176(1), pp.13-30.

12. Jones B.F., Vengosh A., Rosenthal E., and Yechieli Y. 1999. Geochemical investigations. In Seawater intrusion in coastal aquifers—concepts, methods and practices (pp. 51-71). Springer Netherlands.

13. Konikow L.F., and Reilly T.E. 1999. Seawater intrusion in the United States. In Seawater Intrusion in Coastal Aquifers—Concepts, Methods and Practices (pp. 463-506). Springer Netherlands.

14. Langevin C.D., Thorne Jr, D.T., Dausman A.M., Sukop M.C., and Guo W. 2008. SEAWAT Version 4: A computer program for simulation of multi-species solute and heat transport (No. 6-A22). Geological Survey (US).

15. Langevin C.D., 2008. Modeling axisymmetric flow and transport. Groundwater, 46(4), pp.579-590.

16. Loaiciga H.A., Pingel T.J., and Garcia E.S. 2012. Sea Water Intrusion by Sea‐Level Rise: Scenarios for the 21st Century. Groundwater, 50(1), pp.37-47.

17. Lu C., and Werner, A.D., 2013. Timescales of seawater intrusion and retreat. Advances in water resources, 59, pp.39-51.

18. McDonald M.G., and AW H. 1988. MODFLOW, A Modular 3D Finite-Difference Ground-Water Flow Model USGS. Tec. Water-Resources Inv.

19. Ministry of Power. 2011. Prohibition discharge in Sarayan plain. (in Persian)

20. Panteleit B., Hamer K., Kringel R., Kessels W., and Schulz H.D. 2011. Geochemical processes in the saltwater–freshwater transition zone: comparing results of a sand tank experiment with field data. Environmental Earth Sciences, 62(1), pp.77-91.

21. Piper, A.M., 1944. A graphic procedure in the geochemical interpretation of water‐analyses. Eos, Transactions American Geophysical Union, 25(6), pp.914-928.

22. Rahnama M.B., and Zamzam A. 2013. Quantitative and qualitative simulation of groundwater by mathematical models in Rafsanjan aquifer using MODFLOW and MT3DMS. Arabian Journal of Geosciences, 6(3), pp.901-912.

23. Rhoades J.D., Kandiah A., and Mashali A.M. 1992. The use of saline waters for crop production (Vol. 48). Rome: FAO.

24. Kreitler C.W. 1993. Geochemical techniques for identifying sources of ground-water salinization. CRC press.

25. Singhal B.B.S., and Gupta R.P. 2010. Applied hydrogeology of fractured rocks. Springer Science & Business Media.

26. Sivsankar V., Ramachandramoorthy T., and Kumar M.S. 2013. Deterioration of coastal groundwater quality in Rameswaram Island of Ramanathapuram District, Southern India. Journal of Water Chemistry and Technology, 35(2), pp.91-98.

27. Todd D.K. 1980. Groundwater hydrology 2ed. John Wiley.

28. USGS Groundwater software: MODFLOW 2000. Available at: (http://water.usgs.gov/nrp/ gwsoftware/modflow2000/modflow2000.html)

29. Wallis I., Prommer H., Post V., Vandenbohede A., and Simmons C.T. 2013. Simulating MODFLOW‐Based Reactive Transport Under Radially Symmetric Flow Conditions. Groundwater, 51(3), pp.398-413.

30. Wang H.F., and Anderson M.P. 1995. Introduction to groundwater modeling: finite difference and finite element methods. Academic Press.

31. Zheng C., and Wang P.P. 1999. MT3DMS: a modular three-dimensional multispecies transport model for simulation of advection, dispersion, and chemical reactions of contaminants in groundwater systems; documentation and user's guide. Alabama Univ University.