یِاهو مارکت
فروشگاه یاهویِاهو مارکت
فروشگاه یاهومکان یابی تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی با مقایسه نگرش آبخیزداری، آبیاری و زمین شناسی
 مکان یابی تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی با مقایسه نگرش آبخیزداری، آبیاری و زمین شناسیچکیده منابع آب زیرزمینی بعد از یخچالها و پهنههای یخی، بزرگترین ذخیره آب شیرین زمین را تشکیل میدهند و یکی از منابع مهم تأمین آب شیرین موردنیاز انسان هستند. ازآنجاکه در اکثر نقاط کشور بارشها اغلب ناچیز و گاه بهصورت سیلابهای مخرب ظاهر میشوند، میتوان از عملیات تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی بهعنوان یک راهکار مناسب جهت استفاده بهینه از سیلابها و پایداری سفرههای آب زیرزمینی استفاده کرد. تعیین مناطق مناسب برای تغذیه مصنوعی از اهمیت بسیاری برخوردار است که لازم است با دقت کافی انجام شود. به علت وجود پارامترهای متعدد مؤثر در مکانیابی و نیاز به بررسی توأم معیارهای ارزیابی‌شده و تغییرات مداوم آن‌ها، سامانه اطلاعات جغرافیایی ابزاری کارا برای مدیریت و بهکارگیری دادههای مکانی در این زمینه است. در این تحقیق برای مکانیابی مناطق مناسب تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی در دشت خوی در شمال غربی ایران از فاکتورهای شیب، کیفیت آب، عمق آب زیرزمینی و واحدهای زمینشناسی استفاده‌شده است. نقشههای فوق در محیط GISو با اعمال روش آنالیز سلسله مراتبی تلفیق شدند. در این مطالعه بهمنظور مقایسات زوجی معیارها و زیر معیارهای مؤثر بر تغذیه مصنوعی با تهیه پرسشنامه از دیدگاههای کارشناسان آبخیزداری، آبیاری و زمینشناسی به ترتیب به تعداد 16، 13 و 12 استفاده و نتایج هرکدام بهطور جداگانهای موردبررسی قرار گرفتند. همچنین نقشه کاربری اراضی منطقه نیز از تصاویر ماهوارهای لندست 8 بهمنظور اعمال محدودیت کاربری موجود در منطقه استخراج گردید و پس از روی‌هم گذاری لایه نهایی با بافر 50 و 100 متری برای آبراهههای پر آب با رتبه 3 و 4 نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که بر اساس هرکدام از دیدگاههای کارشناسی آبخیزداری، آبیاری و زمینشناسی به ترتیب حدود 00/48، 11/38 و 76/7 هکتار که شامل 39، 81 و 14 پلی گون میشود در منطقه دشت خوی برای تغذیه مصنوعی مناسب است. واژههای کلیدی: دشت خوی، مکانیابی، تغذیه مصنوعی، فرایند تحلیل سلسله مراتبی، آبخیزداری، آبیاری، زمینشناسی. فهرست مطالب عنوان صفحه 3-2-1- شناسایی و انتخاب عوامل مؤثر در مکانیابی تغذیه آبهای زیرزمینی 15 3-2-2- تهیه نقشه کاربری و پوشش زمین.. 18 3-2-3- عملیات تهیه نقشه های سطح آب و کیفیت آب.. 22 3-3- برآورد اوزان عوامل مؤثر بر مکانیابی تغذیه آبهای زیرزمینی 25 4-1- نقشه های طبقات عوامل مؤثر بر تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی 32 4-1-2- نقشه طبقات رتبه آبراهه.. 34 4-1-3- نقشه طبقات عمق آب زیرزمینی.. 37 4-1-4- نقشه طبقات کیفیت آب.. 38 4-1-5- نقشه طبقات زمین شناسی.. 39 4-2- نقشه کاربری اراضی/پوشش زمین.. 41 4-2-1- ارزیابی صحت نقشه کاربری اراضی/ پوشش زمین.. 42 4-3- نتیجه مقایسات زوجی و وزن معیارها و زیرمعیارها با روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP).. 43 4-3-1- نتیجه مقایسات زوجی و میزان وزن معیارهای اصلی.. 43 4-5-2- اوزان طبقات معیارهای اصلی (زیرمعیارها).. 45 4-5-3- تهیه نقشه مناطق مناسب تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی.. 49 فهرست مطالب عنوان صفحه فهرست جداول عنوان صفحه جدول 3-1- عوامل مهم و مؤثر در مطالعات تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی 18 جدول 3-2- مقادیر ترجیحات برای مقایسه های زوجی (قدسی پور، 1385) 27 جدول 4-1- ارزیابی صحت نقشه کاربری و پوشش زمین در منطقه موردمطالعه 42 جدول 4-2- مقادیر کاپای شرطی برای هریک از طبقات در نقشه کاربری و پوشش زمین 42 جدول 4-3- میانگین هندسی مقایسات زوجی معیارهای اصلی قضاوتهای کارشناسان آبخیزداری.. 43 جدول 4-4- میانگین هندسی مقایسات زوجی معیارهای اصلی قضاوتهای کارشناسان آبیاری 43 جدول 4-5- میانگین هندسی مقایسات زوجی معیارهای اصلی قضاوتهای کارشناسان زمین شناسی.. 44 جدول 4-6- میانگین هندسی مقایسات زوجی زیرمعیارها در روش AHP 45 ادامه جدول 4-6- میانگین هندسی مقایسات زوجی زیرمعیارها در روش AHP 46 ادامه جدول 4-6- میانگین هندسی مقایسات زوجی زیرمعیارها در روش AHP 47 جدول 4-7- مساحت طبقات پهنه های مختلف تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی بدون محدودیت کاربری.. 52 جدول 4-8- میزان مساحت طبقات پهنه های مختلف تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی بعد از اعمال محدودیت کاربری.. 57 جدول 4-9- مساحت طبقات مناطق مناسب اجرای تغذیه مصنوعی به تفکیک طبقات مؤثر بر اجرای طرح.. 61 جدول 4-10- مساحت مناطق مشابه تلفیق شده در دیدگاه های کارشناسی مختلف 62 فهرست اشکال عنوان صفحه شکل 3-1- موقعیت دشت خوی نسبت به کشور، استان آذربایجان غربی و شهرستان خوی 14 شکل 3-2- جهت جریان در پیکسل‌ها از پیکسل با شیب بیشتر به پیکسل با شیب کمتر 15 شکل 3-3- نمایش شماتیک جهت جریان به‌دست‌آمده از نرم‌افزار ArcMap. 16 شکل 3-4- جریان از 35 سلول به سمت سلول مشخص‌شده است.. 17 شکل 3-5- تصویر ماهواره لندست 8 تاریخ 29 تیر 1393 منطقه موردمطالعه 19 شکل 3-6- نقاط نمونه اطلاعات زمینی تولیدشده بهصورت تصادفی- سیستماتیک در منطقه موردمطالعه.. 22 شکل 3-7- موقعیت و پراکنش نقاط اندازهگیری (چاه آب) کیفیت و سطح آب در منطقه موردمطالعه.. 25 3-3- برآورد اوزان عوامل مؤثر بر مکانیابی تغذیه آبهای زیرزمینی 25 شکل 3-8- سلسه‌مراتبی معیارهای و زیرمعیارهای مؤثر بر مکانیابی تغذیه آبهای زیرزمینی.. 26 شکل 3-9- ماتریس مقایسه زوجی در حالت قضاوتهای شخصی.. 26 شکل 4-1- نقشه طبقات شیب دشت خوی.. 33 شکل 4-2- نقشه ارتفاع (DEM) دشت خوی.. 34 شکل 4-3- نقشه جهت جریان (FlowDirection) دشت خوی.. 35 شکل 4-5- نقشه انباشت جریان (Flow Accumulation) دشت خوی.. 35 شکل 4-6- نقشه رتبهبندی آبراههها در دشت خوی.. 36 شکل 4-7- نقشه عمق آب زیرزمینی در دشت خوی.. 37 شکل 4-8- نقشه عمق آب زیرزمینی در دشت خوی.. 38 شکل 4-9- نقشه واحدهای زمینشناسی در دشت خوی.. 40 شکل 4-10- نقشه طبقات کاربری اراضی/پوشش زمین دشت خوی.. 41
عنوان صفحه شکل 4-18- نقشۀ اولیه پهنه بندی مناطق تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی در دیدگاه آبخیزداری.. 50 شکل 4-19- نقشۀ اولیه پهنه بندی مناطق تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی در دیدگاه آبیاری.. 51 شکل 4-20- نقشۀ اولیه پهنه بندی مناطق تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی در دیدگاه زمین شناسی.. 51 شکل 4-21- نقشۀ محدودیت انجام عملیات تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی 53 شکل 4-22- پهنه بندی تغذیه مصنوعی در دیدگاه کارشناسان آبخیزداری 54 شکل 4-23- پهنه بندی تغذیه مصنوعی در دیدگاه کارشناسان آبیاری 55 شکل 4-24- پهنه بندی تغذیه مصنوعی در دیدگاه کارشناسان زمین شناسی 56 شکل 4-25- مناطق مناسب برای اجرای عملیات تغذیه مصنوعی از دیدگاه کارشناسان آبخیزداری.. 58 شکل 4-26- مناطق مناسب برای اجرای عملیات تغذیه مصنوعی از دیدگاه کارشناسان آبیاری.. 59 شکل 4-27- مناطق مناسب برای اجرای عملیات تغذیه مصنوعی از دیدگاه کارشناسان زمین شناسی.. 60 شکل 4-28- تلفیق پهنه های مختلف تغذیه مصنوعی در دیدگاه های مختلف کارشناسی در دشت خوی.. 62 فصل اول: مقدمه همزمان با افزایش جمعیت نیاز به آب سالم و قابل شرب روند صعودی داشته و از سویی منابع آب سطحی نیز با مسئله آلودگی و تغییرات حجمی در طول زمان روبرو هستند، درنتیجه نگاه برنامهریزان به‌سوی منابع آبهای زیرزمینی که منابع حیاتی آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک محسوب میشوند، سوق یافته است. منابع آب زیرزمینی بعد از یخچالها و پهنههای یخی، بزرگترین ذخیره آب شیرین زمین را تشکیل میدهند و یکی از منابع مهم تأمین آب شیرین انسان هستند (Freeze & Cherry, 1979). لزوم شناخت و بهرهبرداری بهینه از آبهای زیرزمینی ازآنجا ناشی میشود که این منابع 99% از کل آبهای شیرین قابل‌دسترس را تشکیل میدهند (کوثر، 1364). علاوه بر این در بسیاری از کشورهای واقع در نواحی خشک و نیمه‌خشک بیش از 80% منابع آب مورداستفاده را تشکیل میدهند (صداقت، 1372). در سالهای اخیر با افزایش روزافزون جمعیت، توسعه صنعت، رشد شهرنشینی و به‌تبع آن افزایش تقاضا به مواد غذایی، بهرهبرداری از منابع آب چندین برابر بیشتر از گذشته است به‌طوری‌که میزان بهرهکشی و مصرف آبهای زیرزمینی بیشتر از میزان تغذیه این منابع شده است، به‌عبارت‌دیگر ورودی سیستم آب زیرزمینی از خروجی آن کمتر شده و سیستم با بیلان منفی دارای پس‌خوراند مثبت و در حال اضمحلال است؛ بنابراین شناسایی و تعیین مناسبترین مکان جهت این مهم از اهمیت به سزایی برخوردار است. مدیریت منابع آب مجموعهای از اقدامات متعدد مدیریتی است که باهدف بهرهبرداری بهینه از منابع آب و کاهش خسارت اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی صورت میگیرد. کشور ایران به دلیل موقعیت خاص جغرافیایی و ناهمواریهای بسیار پراکنده و شرایط اقلیمی و وضعیت ریزشهای جوی، از مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان به شمار میرود. ولی همین مقدار بارندگی نیز پراکنش زمانی و مکانی مناسبی ندارد. به‌طوری‌که یک‌سوم بارندگی در بیش از نیمی از کشور (در کویر مرکزی) و یک‌سوم در سطحی حدود 10% از مساحت کل کشور و یک‌سوم بقیه در سایر نقاط نازل میشود (اصغر پور، 1383). بدین لحاظ محدودیت منابع آب از دیرباز موردتوجه ایرانیان بوده است. با توجه به اینکه آبهای زیرزمینی 99% از کل آب شیرین قابل‌استفاده را تشکیل میدهند (اکبرپور، 1388) و از طرفی هم بسیاری از مناطق کشورمان ازنظر اقلیم جزو اقلیم خشک میباشند، بخش بزرگی از تأمین آب خود را از منابع زیرزمینی تأمین میکنند. تخلیه آب زیرزمینی و عدم جایگزین شدن آب این منابع یکی از بزرگترین مشکلاتی است که جوامع بشری مخصوصاً کشورمان با آن روبرو است. یکی از شیوههای برطرف نمودن چالشهای مرتبط با تراز منفی آبهای زیرزمینی، مطالعه و اجرای پروژههای تغذیه مصنوعی در حوزههایی است که از این بابت با مشکل مواجه شدهاند. تغذیه مصنوعی آبخوانها یکی از روشهایی است که میتواند بخشی از آب خارج‌شده از زیرزمین را جایگزین نماید. تغذیه مصنوعی عبارت است از اضافه شدن آب به منابع آب زیرزمینی (سلطانی و عابدی، 1389) و یا واردکردن آب به یک سازند نفوذپذیر باهدف تغذیه سفره آب زیرزمینی و بهمنظور استفاده مجدد از آن با رژیم و کیفیتی متفاوت که به‌وسیله ایجاد تأسیسات اضافی یا تغییراتی در شرایط طبیعی منطقه ایجاد میشود (حبیبی و همکاران، 1391). منظور از این تعریف اضافه شدن هر آبی به آبخوان بدون در نظر گرفتن اصل و منشأ آن است. بهمنظور مدل‌سازی و مدیریت منابع آب، تعیین تغذیه خالص آب زیرزمینی امری ضروری به شمار میرود. استفاده از آبهای زیرزمینی برای گسترش مناطق شهری، صنعتی و کشاورزی به‌خصوص در مناطق خشک و نیمه‌خشک، اهمیت زیادی دارد (Xu & Beekman, 2003؛ De Vries & Simmers, 2002). تغذیه آبهای زیرزمینی بهعنوان قسمت مهمی از چرخه هیدرولوژی محسوب میشود. تغذیه میتواند بهصورت مستقیم با پخش آب در گودالهای وسیع و هدایت آب در چاههای تزریق یا بهصورت غیرمستقیم از فعالیتهای انسان مانند آبیاری اراضی صورت گیرد. استفاده از مدلهای کامپیوتری و ریاضی، مدیریت منابع آب زیرزمین و سطحی و انتقال آلودگی به منابع آب زیرزمینی مستلزم فهم و درک درست از مفهوم تغذیه است (Neff et al., 2006). مسائل تصمیمگیری مدیریت منابع آب به دلیل وجود معیارها، شاخصهای متعدد تصمیمگیری، مسائل پیچیدهای هستند. برای دستیابی به یک هدف مشخص راه‌حل‌های متعددی وجود دارد که هریک ارجحیتهای متفاوتی را برای مسائل مختلف همچون زیست‌محیطی، اجتماعی، سیاسی و سازمانی تأمین مینمایند. این الزامات طبعاً موجب استفاده از روشهای تصمیمگیری چندمعیاره (MCDM[1]) میشود که هدف آن انتخاب بهترین جواب از بین راه‌حل‌های مختلف است. روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP[2]) بهعنوان فن تصمیمگیری چندمعیاره (سیستم تصمیم‌یار) در زمینههای مکانیابی کاربرد فراوانی دارد. با توجه به مشکلات مربوط به فرآیند تصمیمگیری بر اساس معیارهای چندگانه میتوان گفت که فرآیند تصمیمگیری، ساده نبوده و به علت عدم وجود استاندارد از سرعت و دقت تصمیمگیری به مقدار زیادی کاسته میشود. این امر باعث میشود که فرآیند تصمیمگیری به مقدار زیادی به فرد تصمیم‌گیرنده بستگی داشته باشد. برای رفع این مشکل و یا حداقل کردن آثار جانبی آن، روشهای تصمیمگیری چندمعیاره (MCDM) طراحی‌شده‌اند. فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) یکی از جامعترین سامانه‌های طراحی‌شده برای تصمیمگیری است. این فن امکان فرموله کردن مسئله را بهصورت سلسله مراتبی فراهم میکند و همچنین امکان در نظر گرفتن معیارهای مختلف کمی و کیفی را در مسئله دارد. در این روش، گزینههای مختلف را در تصمیمگیری دخالت داده و امکان تحلیل حساسیت روی معیارها و زیرمعیارها وجود دارد. همچنین برمبنای مقایسه زوجی استوار بوده و همین موضوع باعث تسهیل در قضاوت و محاسبات میشود. در این روش میتوان میزان سازگاری و ناسازگاری تصمیم را محاسبه کرد که از مزایای انحصاری این فن در بین روشهای مختلف تصمیمگیری چندمعیاره میباشد. فرایند تحلیل به‌گونه‌ای طراحی‌شده که با ذهن و طبیعت بشری مطابقت دارد (قدسی پور، 1389). تغذیه مصنوعی به چندین روش میتواند صورت بگیرد، در تقسیمبندی که توسط اسکانلون[3] و همکاران در سال 2002 برای کمی کردن تغذیه انجام شد، تغذیه بهصورت مطالعات سطحی، مطالعات نواحی اشباع و مطالعات مناطق غیراشباع طبقهبندی شد (Xu & Beekman, 2003؛ Scanlon et al., 2002)، همچنین بلدچی و همکاران (1389) روشهای تغذیه مصنوعی را به سه روش سطحی (استخرهای مخصوص، فارر، بستر رودخانه، پخش سیلاب، آبیاری یخ آب، دگار، تورکینست، سد زیرزمینی و پیتینگ)، تغذیه به‌وسیله چاه و تغذیه القایی یا تغذیه به وسیله پایین آوردن سطح آب زیرزمینی تقسیمبندی کردهاند. بهرهبرداری هرچه بهتر از منابع آب مستلزم تعیین محل مناسب برای اجرای طرحهای تغذیه مصنوعی است. برای مکانیابی پروژههای تغذیه مصنوعی باید مطالعات خاصی انجام گیرد. این مطالعات شامل مطالعات توپوگرافی، هیدرولوژی، هیدروژئولوژی، زمینشناسی، اقتصادی- اجتماعی و پوشش گیاهی میباشد. مهم‌ترین مسئله در توسعه و احداث پروژههای تغذیه مصنوعی پیچیدگی تعیین مکان مناسب آن میباشد. پارامترهای زیادی شامل: شیب، نفوذپذیری، جنس سازند، زمینشناسی، ضخامت آبرفت، ژئومورفولوژی، هدایت الکتریکی، فاصله از چاه و پوشش گیاهی در مکانیابی دخیل میباشند. بررسی و تعیین این عوامل در عرصه با استفاده از روشهای سنتی بسیار پرهزینه بوده و نیاز به‌صرف وقت و زمان زیادی دارد. به عنوان نمونه در تحقیقی رامشت و عرب عامری (1390) به پهنهبندی حوضه آبخیز شاهرود- بسطام از نظر تغذیه مصنوعی آبخوانهای زیرزمینی پرداختند. بدین منظور در این مطالعه عوامل بارندگی، طبقات ارتفاعی، تراکم مسکونی، تراکم آبراهه، رخسارههای ارضی، مساحت و شیب به منظور پهنهبندی مورد استفاده قرار گرفتند. استفاده از قابلیت بالای سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS[4]) در آنالیز دادههای مکانی به ویژه درروی هم اندازی تعداد بالای لایه اطلاعاتی کمک بسزایی در انتخاب بهترین مکان جهت احداث پروژه تغذیه مصنوعی میباشد (برنوس و همکاران، 1388). میتوان برخی از این عوامل را در قالب نقشه و دادههای مکانی در محیط GIS تهیه کرد. با داشتن نقشه یا لایههای رقومی فاکتورهای مختلف، میتوان با استفاده از روش تحلیل سلسه مراتبی (AHP)، مدل‌سازی مکانهای مناسب تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی را در محیط GIS با دقت و صحت قابل قبولی تهیه کرد. نقشههای مکانیابی تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمین بر اساس روش تحلیل سلسه مراتبی (AHP)، به عنوان یک ابزار مطمئن و قوی در مدیریت و احداث پروژههای تغذیه مصنوعی سفرههای آبهای زیرزمینی مورد استفاده قرار میگیرد. هدف از انجام این پژوهش، تهیه نقشه و مکانیابی مناطق مناسب برای احداث پروژههای تغذیه مصنوعی سفرههای آبهای زیرزمینی از دیدگاههای مختلف آبخیزداری، زمینشناسی و آبیاری و بررسی میزان کارایی روش مذکور بهویژه فرآیند تحلیل سلسله مراتبی در ایران و استان آذربایجان غربی بهعنوان یک ضرورت اجتناب‌ناپذیر برای تصمیمگیران و برنامهریزان در سطوح بالا میباشد. فرضیههای تحقیق: پس از مطالعه ادبیات تحقیق و تعریف مسئله و لزوم مکانیابی تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی با مقایسه نگرشهای مختلف آبخیزداری، آبیاری و زمینشناسی و بهکارگیری فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) در تهیه نقشههای مربوطه، فرضیههای این مطالعه به صورت زیر بیان میشوند: 1- توانایی سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) در مکانیابی بهویژه درروی هم اندازی تعداد بالای لایههای اطلاعاتی بسیار بالاست. 2- نتایج مکانیابی با توجه به نظرات کارشناسان هر گروه متفاوت از یکدیگر است. 3- مدل AHPتوانایی خوبی برای مکانیابی تغذیه مصنوعی دارد. اهداف تحقیق تدارک یک روش نوین با استفاده از دیدگاههای کارشناسی مختلف که در برگیرنده فرایند تحلیل سلسله مراتبی و سامانه اطلاعات جغرافیایی برای مکانیابی مناطق مناسب تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی میباشند و مقایسه نقشههای مکانیابی احداث پروژههای تغذیه مصنوعی سفرههای آب زیرزمینی از دیدگاه کارشناسان گروههای آبخیزداری، زمینشناسی و آبیاری با استفاده از بهکارگیری روش AHP هدف اصلی تحقیق میباشد. همچنین ارائه یک روش مناسب برای مکانیابی احداث پروژههای تغذیه مصنوعی بهمنظور تغذیه آبهای زیرزمینی و پهنهبندی بهترین مناطق جهت تغذیه مصنوعی دشت خوی دیگر هدف مطالعه حاضر میباشد. [1] Multi Criteria Decision Making [2] Analytical Hierarchy Process [3] Scanlon [4] Geographic Information System |