ارزیابی پایداری توسعه آب زیرزمینی در سفره چندلایه (مطالعه موردی: آبخوان استان گلستان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجویی دکتری، گروه آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

3 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

چکیده

ارزیابی یک سامانه به مجموعه‌ای از شاخص‌ها که بیانگر وضعیت حال و آینده آن باشد، نیاز دارد. آبخوان‌های چندلایه به دلیل تفاوت در فرآیندهای تغذیه و تخلیه‌ی هر لایه، دارای پیچیدگی‌های خاصی است. هدف از این مقاله بررسی پایداری سفره‌های آزاد و تحت‌فشار آبخوان آبرفتی استان گلستان است. آمار مورد استفاده شامل مقادیر بارندگی ماهانه 19 ایستگاه باران‌سنجی، مقادیر رقوم سطح آب 19 چاه مشاهده‌ای در سفره آزاد و سطح پیزومتریک 19 چاه در سفره تحت‌فشار می‌باشد. در این مقاله از ترکیب یازده شاخص که بر اساس داده‌های موجود در منطقه انتخاب شده‌اند، به منظور ارزیابی پایداری استفاده شد. نتایج نشان داد با وجود عدم معناداری روند بارندگی، روند کاهشی در سطح ایستابی لایه آزاد و سطح پیزومتریک لایه تحت فشار وجود دارد. شاخص پایداری آبخوان برای لایه‌های آزاد و تحت‌فشار به ترتیب برابر 89/0 و 01/1 است که ناپایداری هر دو لایه و ناپایدارتر بودن لایه تحت‌فشار را نشان می‌دهد. البته شرایط ناپایدار لایه تحت‌فشار تحت پوشش ذخایر آب زیرزمینی غیرتجدیدشونده موجود در آن قرار گرفته است. بر اساس شاخص قابلیت توسعه بهره‌برداری برابر  26/0، طرح‌های توسعه منابع آب با در نظر گرفتن محدودیت‌های موجود در کمیت و کیفیت آب قابل اجرا است. همچنین شاخص توان بازیابی آبخوان برابر 82/2 نشان می‌دهد هر دو لایه توان بازیابی خوبی دارند و در صورت بهبود عوامل محیطی تاثیرگذار، با سرعت نسبتاً بالایی به حالت پایدار بازمی‌گردند. بر اساس نتایج، منطقه مورد مطالعه با وضعیت کمبود آب مواجه است که به معنای محدودیت در توسعه اقتصادی، سلامت و بهداشت جوامع انسانی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Sustainability of Groundwater development in a Multilayer Aquifer (case study: Aquifer of Golestan province)

نویسندگان [English]

  • Iman Karimirad 1
  • Kumars Ebrahimi 2
  • Shahab Araghinejad 3
1 Ph.D Student, Irrigation & Rehabilitation Group, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Irrigation and Reclamation Engineering Department University of Tehran
3 Irrigation and Reclamation Engineering Department, University of Tehran
چکیده [English]

Evaluation of a system needs a combination of indicators that can show their current situation and future. Multilayer aquifers are more complicated due to different recharge and discharge processes of each layer. This paper aims to evaluate sustainability of phreatic and confined layers of an alluvial aquifer in Golestan province. The relevant data includes monthly precipitation of 19 rain gauges, groundwater level of the phreatic layer in 19 observational wells and piezometric level of 19 wells in the confined layer. In this paper combination of eleven indices that selected according to available data in the region, is used to assess sustainability. Results show in spite of detecting no significant trend in the precipitation data, there is descending trend in the water table of phreatic layer and piezometric level of confined one. Aquifer sustainability index of phreatic and confined layers are 0.89 and 1.01, respectively, that means unsustainability of both layers and worse condition of confined layer. Of course unsustainability of the confined layer has been covered by existed non-renewable groundwater resources. According to groundwater abstraction development index equal to 0.26, implementation of water resources development plans is allowed with considering limitations in terms of water quantity and quality. Also 2.82 as the aquifer recovery potential index revealed if driver factors change toward providing sustainable conditions, both layers can be recovered soon. It can be concluded that the region is facing water scarcity that is a limitation to economic development and human health and well-being.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Confined aquifer
  • Falkenmark
  • Golestan province
  • Groundwater
  • Phreatic Aquifer
  • Sustainability indices

بیکی خشک، ا. و ک. ابراهیمی. 1390. مدیریت آب زیرزمینی با رویکرد توسعه پایدار. پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، گروه آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران. ص 83-78 و 93-85.

جلیلی، خ.، ح. مرادی و ا. بزرگ حداد. 1395. تحلیل بیلان آب زیرزمینی مبتنی بر دیدگاه کشاورزی پایدار در دشت اسلام آباد. مجله مهندسی آبیاری و آب، سال 7، شماره 25، ص 127-110.

رحمتی، م.، ح. مرادی و ر. امیدی پور. 1393. ارزیابی تغییرات مکانی و زمانی سطح آب زیرزمینی در دشت کرمانشاه. مجله مهندسی آبیاری و آب، سال پنجم، شماره 18، ص 16-1.

زارعی، ع. و م. بهرامی. 1395. بررسی تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی دشت فسا- فارس. مجله مهندسی آبیاری و آب، سال ششم، شماره 24، ص 113-103.

صباغ زاده، ه.، م. خلقی، ش. کاوه کار، ر. یاری، ف. زارع و س. جوادی. 1390. معرفی شاخص‌های آب زیرزمینی در تعیین توسعه و پایداری منابع آب. دومین کنفرانس ملی پژوهش‌های کاربردی منابع آب ایران، 29-28 اردیبهشت، زنجان، ایران.

فلاح، س.، م. قبادی نیا، م. شکرگزار دارابی و ش. قربانی دشتکی. 1391. بررسی پایداری منابع آب زیرزمینی دشت داراب استان فارس. پژوهش آب در کشاورزی، جلد 26، شماره 2، ص 172-161.

کریمی راد، ا.، ک. ابراهیمی و ش. عراقی نژاد. 1394. بررسی اثر نوسانات اقلیمی بر سفره‌های آب زیرزمینی چندلایه (مطالعه موردی: دشت گرگان). مدیریت آب و آبیاری، دوره 5، شماره 2، ص 275-261.

مصطفی زاده، ر. و و. شیخ. 1390. ارزیابی تراکم شبکه باران‌سنجی استان گلستان با استفاده از روش همبستگی مکانی. پژوهش‌های آبخیزداری، شماره 93، ص 87-79.

مهندسین مشاور کنکاش عمران. 1388. بهنگام سازی تلفیق مطالعات منابع آب حوزه ی آبریز رودخانه­های قره سو و گرگان. دفتر مطالعات پایه منابع آب.

مهندسین مشاور کنکاش عمران. 1392. بیلان آب منابع آب محدوده‌های مطالعاتی حوزه آبریز قره سو و گرگان. دفتر مطالعات پایه منابع آب.

نجف زاده، ه.، غ. زهتابیان، ح. خسروی و ع. گلکاران. 1394. تأثیر عوامل اقلیمی و زمین شناسی بر کمّیت و کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت مه ولات. مجله اکوهیدرولوژی، دوره 2، شماره 3، ص 336-325.

یزدانی، و. و ح. منصوریان. 1393. پهنه‌بندی پتانسیل بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی با استفاده از داده‌های کمی و کیفی آبخوان دشت نیشابور. مجله مهندسی آبیاری و آب، سال 4، شماره 15، ص 132-118.

Anbazhagan S. and A. Jothibasu. 2016. Groundwater sustainability indicators in parts of Tiruppur and Coimbatore districts, Tamil Nadu. Geological Society of India, 87(2): 161-168.

Dickey D. A. and W. A. Fuller. 1979. Distribution of the estimators for autoregressive time series witha unit root. Am Statis Assoc, 74: 423-431.

Falkenmark M. 1989. The massive water scarcity threatening Africa-why isn't it being addressed. Ambio, 18(2): 112-118.

Food and Agriculture Organization. 2003. Review of world water resources by country. Water Reports, 23p.

Groundwater Indicators Working Group. 2004. Development of groundwater indicators for second edition of the world Water Resources. United Nations Environmental, Scientific and Cultural Organization, Paris.

Karimirad I., K. Ebrahimi and S. Araghinejad. 2017a. Impact of land-use change on a multilayer aquifer in south-eastern coast of Caspian Sea. 10th World Congress on Water Resources and Environment, July 5-9, Athens, Greece.

Karimirad I., K. Ebrahimi and S. Araghinejad. 2017b. Evaluation of groundwater sustainability in a multilayer aquifer. 37th IAHR (International Association of Hydraulic Engineering and Research) World Congress, August 14-18, Kuala Lumpur, Malaysia.

Koohestani N., H. M. Meftah and A. Dehghani. 2013. Numerical simulation of groundwater level using MODFLOW software (a case study: Narmab watershed, Golestan province). Int J Advanced Biological and Biomedical Research, 1(8): 858-873.

Lambán L. J., S. Martos, M. Rodríguez-Rodríguez and J. C. Rubio. 2011. Application of groundwater sustainability indicators to the carbonate aquifer of the Sierra de Becerrero (Southern Spain). Environmental Earth Sciences, 64(7): 1835-1848‏.

Mann H. B. 1945. Nonparametric tests against trend. Econometrica. The Econometric Society, 245-259.

Shiklomanov A. 2000. Appraisal and assessment of world water resources. Water International, 25(1): 11-32.

Shrestha S. and P. Udmale. 2014. Evaluation of sustainability of groundwater resources in a semi-arid region of the Maharashtra state of India. Int J Water Resources and Environmental Engineering, 6(7): 203-211.

Udmale, P., S. Shrestha, Y. Ichikawa and S. Manandhar. 2014. Assessing groundwater resource and its sustainability in drought prone area of India. J Japan Society of Civil Engineers, 70(4): I_235-I_240.

 Vrba J., R. Hirata, J. Girman, N. Haie, A. Lipponen, T. Shah and B. Wallin. 2007. Groundwater resources sustainability indicators. United Nations Environmental, Scientific and Cultural Organization, Paris.

Vrba J. and A. Lipponen. 2007. Groundwater resource sustainability indicators. Groundwater Indicators Working Group.