دانشکده منابع طبیعی
گروه مرتع و آبخیزداری
پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی منابع طبیعی – آبخیزداری
مکانیابی تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی با مقایسه نگرش آبخیزداری، آبیاری و زمینشناسی
پژوهش و نگارش:
بهزاد ملکی قزلقبر
اساتید راهنما:
دکتر هیراد عبقری
دکتر احمد علیجانپور
استاد مشاور:
دکتر عطااله ندیری
دی 1393
تعهد نامه پژوهشی:
نظر به اینکه چاپ و انتشار پایان نامه (رساله) های تحصیلی دانشجویان دانشگاه ارومیه مبین بخشی از فعالیتهای علمی- پژوهشی بوده و همچنین با استفاده از اعتبارات دانشگاه انجام میشود، بنابراین بمنظور آگاهی و رعایت حقوق دانشگاه، دانش آموختگان این دانشگاه نسبت به رعایت موارد ذیل متعهد میشوند:
1- قبل از چاپ پایان نامه (رساله) خود، مراتب را قبلا بطور کتبی به مدیریت تحصیلات تکمیلی دانشگاه اطلاع و کسب اجازه نمایند.
2- در انتشار نتایج پایان نامه (رساله) در قالب مقاله، همایش، اختراع و اکتشاف و سایر موارد، ذکر نام دانشگاه ارومیه الزامی است.
3- انتشار نتایج پایان نامه (رساله) باید به اطلاع و کسب اجازه از استاد راهنما صورت گیرد.
اینجانب بهزاد ملکی قزلقبر دانشجوی رشته آبخیزداری مقطع کارشناسی ارشد تعهدات فوق و ضمانت اجرایی آن را قبول کرده و به آن ملتزم میشوم.
نام و نام خانوادگی
امضا
تقدیم
ماحصل آموخته هایم را تقدیم می کنم به آنان که مهر آسمانی شان آرام بخش آلام زمینی ام است ؛
به استوارترین تکیه گاهم،
دستان پرمهر پدرم
و به سبزترین نگاه زندگیم،
چشمان سبز مادرم
که هرچه آموختم در مکتب عشق آنها آموختم و هرچه بکوشم قطره ای از دریای بی کران مهربانیتان را سپاس نتوانم بگویم.
امروز هستی ام به امید شماست و فردا کلید باغ بهشتم رضای شما
ره آوردی گران سنگ تر از این ارزان نداشتم تا به خاک پایتان نثار کنم،باشد که حاصل تلاشم نسیم گونه غبار خستگیتان را بزداید.
سپاسگزاری
سپاس و ستایش خداوندی را سزاست که کسوت هستی را بر اندام موزون آفرینش بپوشانید و تجلیات قدرت لایزالی را در مظاهر و آثار طبیعت نمایان گردانید. بار الها! من با یاد تو، به تو تقرّب می‌جویم و تو را به پیشگاه تو شفیع می‌آورم و از تو خواستارم، به کرمت، مرا به خودت نزدیک گردانی و یاد خود را به من الهام کنی و بر من رحمت آوری و به آنچه بهره و نصیب من ساخته‌ای، خشنودم قرار دهی و در همه حال به فروتنی‌ام وا‌داری.
«من لم یشکرالمخلوق لم یشکر الخالق»
بر خود لازم می‌دانم از کلیه کسانی که بنده را در تدوین و نگارش این پایان‌نامه یاری نمودند صمیمانه تشکر و قدردانی نمایم. به‌خصوص از استاد فرزانه جناب آقای دکتر هیراد عبقری (استاد راهنمای اول) که در کلیه مراحل انجام این پژوهش با خوشرویی، یاری و راهنماییام نمودند و همچنین از استاد فرهیخته جناب آقای دکتر احمد علیجانپور (استاد راهنمای دوم) و دکتر عطااله ندیری (استاد مشاور) که وقت خود را بی‌شائبه در اختیار من گذاشته و با دقت نظر خاصی مشاوره لازم در این خصوص ارائه نمودند صمیمانه تشکر و قدردانی می‌نمایم. همچنین از کلیه معلمان و اساتید دوران تحصیلم از ابتدا تاکنون صمیمانه تشکر و قدردانی می‌نمایم.
از معاون محترم تحصیلات تکمیلی دانشکده، دکتر الیاس رمضانی و کارشناس محترم آموزش تحصیلات تکمیلی سرکار خانم اسماعیلی که با صبر و حوصله فراوان در انجام کارهای اداری با من همکاری کردند سپاسگزارم.
از دوستان عزیزم آقایان مهندس هادی بیگی، نبی شاهیان، قادر درخشانی، محسن قادرپور و سرکار خانم مهندس سیما کاظم پور که علاوه بر همیاری در این پروژه، از هیچ مهر و محبتی برایم دریغ نکردند، متشکرم.
درنهایت حاصل این کار را به پدر و مادرم پشتیبانان بی‌قیدوشرط همیشگی‌ام، خورشیدهایی که هرگاه دنیا برایم به تاریکی می‌گرایید روشنایی راهم بودند و تنها مأوای امن من، تقدیم می‌کنم. امید که سپاس کوچک مرا پذیرا باشند.
و در از دوستان گرامی که شاید نامشان در این فهرست ازقلم‌افتاده است ولی در پیشبرد این پژوهش یاری‌ام داده‌اند، از صمیم قلب سپاسگزارم و برایشان بهترین آرزوها رادارم.
بهزاد ملکی قزلقبر
دی 1393
چکیده
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 GIS و 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
فصل اول: مقدمه1
فصل دوم: بررسي منابع7
در ایران:7
در خارج از کشور:10
فصل سوم: مواد و روش کار13
3-1- منطقه مورد مطالعه13
3-2-1- شناسایی و انتخاب عوامل مؤثر در مکانیابی تغذیه آبهای زیرزمینی15
3-2-2- تهیه نقشه کاربری و پوشش زمین18
3-2-3- عملیات تهیه نقشه های سطح آب و کیفیت آب22
3-3- برآورد اوزان عوامل مؤثر بر مکان‌یابی تغذیه آبهای زیرزمینی25
3-4- سازگاری در قضاوت ها27
فصل چهارم: نتایج32
4-1- نقشه های طبقات عوامل مؤثر بر تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی32
4-1-1- نقشه طبقات شیب32
4-1-2- نقشه طبقات رتبه آبراهه34
4-1-3- نقشه طبقات عمق آب زیرزمینی37
4-1-4- نقشه طبقات کیفیت آب38
4-1-5- نقشه طبقات زمین شناسی39
4-2- نقشه کاربری اراضی/پوشش زمین41
4-2-1- ارزیابی صحت نقشه کاربری اراضی/ پوشش زمین42
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 اصلی43
4-5-2- اوزان طبقات معیارهای اصلی (زیرمعیارها)45
4-5-3- تهیه نقشه مناطق مناسب تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی49
فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری63
5-1- بحث63
فهرست مطالب
عنوان صفحه
5-2- نتیجه گیری67
5-3- پیشنهادات68
منابع69
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 3-1- عوامل مهم و مؤثر در مطالعات تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی18
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 موردمطالعه42
جدول 4-2- مقادیر کاپای شرطی برای هریک از طبقات در نقشه کاربری و پوشش زمین42
جدول 4-3- میانگین هندسی مقایسات زوجی معیارهای اصلی قضاوتهای کارشناسان آبخیزداری43
جدول 4-4- میانگین هندسی مقایسات زوجی معیارهای اصلی قضاوتهای کارشناسان آبیاری43
جدول 4-5- میانگین هندسی مقایسات زوجی معیارهای اصلی قضاوتهای کارشناسان زمین شناسی44
جدول 4-6- میانگین هندسی مقایسات زوجی زیرمعیارها در روش AHP45
ادامه جدول 4-6- میانگین هندسی مقایسات زوجی زیرمعیارها در روش AHP46
ادامه جدول 4-6- میانگین هندسی مقایسات زوجی زیرمعیارها در روش AHP47
جدول 4-7- مساحت طبقات پهنه های مختلف تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی بدون محدودیت کاربری52
جدول 4-8- میزان مساحت طبقات پهنه های مختلف تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی بعد از اعمال محدودیت کاربری57
جدول 4-9- مساحت طبقات مناطق مناسب اجرای تغذیه مصنوعی به تفکیک طبقات مؤثر بر اجرای طرح61
جدول 4-10- مساحت مناطق مشابه تلفیق شده در دیدگاه های کارشناسی مختلف62
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 3-1- موقعیت دشت خوی نسبت به کشور، استان آذربایجان غربی و شهرستان خوی14
شکل 3-2- جهت جریان در پیکسل‌ها از پیکسل با شیب بیشتر به پیکسل با شیب کمتر15
شکل 3-3- نمایش شماتیک جهت جریان به‌دست‌آمده از نرم‌افزار ArcMap16
شکل 3-4- جریان از 35 سلول به سمت سلول مشخص‌شده است17
شکل 3-5- تصویر ماهواره لندست 8 تاریخ 29 تیر 1393 منطقه موردمطالعه19
شکل 3-6- نقاط نمونه اطلاعات زمینی تولیدشده به‌صورت تصادفی- سیستماتیک در منطقه موردمطالعه22
شکل 3-7- موقعیت و پراکنش نقاط اندازهگیری (چاه آب) کیفیت و سطح آب در منطقه موردمطالعه25
3-3- برآورد اوزان عوامل مؤثر بر مکان‌یابی تغذیه آبهای زیرزمینی25
شکل 3-8- سلسه‌مراتبی معیارهای و زیرمعیارهای مؤثر بر مکانیابی تغذیه آبهای زیرزمینی26
شکل 3-9- ماتریس مقایسه زوجی در حالت قضاوت‌های شخصی26
شکل 4-1- نقشه طبقات شیب دشت خوی33
شکل 4-2- نقشه ارتفاع (DEM) دشت خوی34
شکل 4-3- نقشه جهت جریان (Flow Direction) دشت خوی35
شکل 4-5- نقشه انباشت جریان (Flow Accumulation) دشت خوی35
شکل 4-6- نقشه رتبهبندی آبراههها در دشت خوی36
شکل 4-7- نقشه عمق آب زیرزمینی در دشت خوی37
شکل 4-8- نقشه عمق آب زیرزمینی در دشت خوی38
شکل 4-9- نقشه واحدهای زمینشناسی در دشت خوی40
شکل 4-10- نقشه طبقات کاربری اراضی/پوشش زمین دشت خوی41
شکل 4-11- اولویتبندی و اوزان عوامل مؤثر بر تغذیه آب زیرزمینی با نظر کارشناسان آبخیزداری به روش AHP در نرم افزار Expert Choice44
شکل 4-12- اولویت بندی و اوزان عوامل مؤثر بر تغذیه آب زیرزمینی با نظر کارشناسان آبیاری به روش AHP در نرم افزار Expert Choice44
شکل 4-13- اولویت بندی و اوزان عوامل مؤثر بر تغذیه آب زیرزمینی با نظر کارشناسان زمینشناسی به روش AHP در نرم افزار Expert Choice45
عنوان صفحه
شکل 4-14- نقشه های وزنی عامل شیب در دیدگاه های مختلف کارشناسی به ترتیب از راست به چپ: زمین شناسی، آبیاری و آبخیزداری48
شکل 4-15- نقشه های وزنی عامل کیفت آب در دیدگاه های مختلف کارشناسی به ترتیب از راست به چپ: زمین شناسی، آبیاری و آبخیزداری48
شکل 4-16- نقشه های وزنی عامل عمق آب زیرزمینی در دیدگاه های مختلف کارشناسی به ترتیب از راست به چپ: زمین شناسی، آبیاری و آبخیزداری49
شکل 4-17- نقشه های وزنی عامل واحدهای زمین شناسی در دیدگاه های مختلف کارشناسی به ترتیب از راست به چپ: زمین شناسی، آبیاری و آبخیزداری49
شکل 4-18- نقشۀ اولیه پهنه بندی مناطق تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی در دیدگاه آبخیزداری50
شکل 4-19- نقشۀ اولیه پهنه بندی مناطق تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی در دیدگاه آبیاری51
شکل 4-20- نقشۀ اولیه پهنه بندی مناطق تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی در دیدگاه زمین شناسی51
شکل 4-21- نقشۀ محدودیت انجام عملیات تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی53
شکل 4-22- پهنه بندی تغذیه مصنوعی در دیدگاه کارشناسان آبخیزداری54
شکل 4-23- پهنه بندی تغذیه مصنوعی در دیدگاه کارشناسان آبیاری55
شکل 4-24- پهنه بندی تغذیه مصنوعی در دیدگاه کارشناسان زمین شناسی56
شکل 4-25- مناطق مناسب برای اجرای عملیات تغذیه مصنوعی از دیدگاه کارشناسان آبخیزداری58
شکل 4-26- مناطق مناسب برای اجرای عملیات تغذیه مصنوعی از دیدگاه کارشناسان آبیاری59
شکل 4-27- مناطق مناسب برای اجرای عملیات تغذیه مصنوعی از دیدگاه کارشناسان زمین شناسی60
شکل 4-28- تلفیق پهنه های مختلف تغذیه مصنوعی در دیدگاه های مختلف کارشناسی در دشت خوی62
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 (MCDM1) میشود که هدف آن انتخاب بهترین جواب از بین راه‌حل‌های مختلف است.
روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP2) 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 اسکانلون3 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 (GIS4) 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 AHP توانایی 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.

فصل دوم: بررسي منابع
در ایران:
مطالعات متعددی بر روی آبهای زیرزمینی و تغذیه مصنوعی آن‌ها و همچنین روشهای چندمعیاره صورت گرفته است که نمونهای از مهم‌ترین تحقیقات انجام‌گرفته در بخشهای بعدی این فصل ارائه‌شده میشود.
مهدوی (1375) مدیریت منابع آب و تغذیه مصنوعی سفرههای آب زیرزمینی شهرستان جرم را موردبررسی قرار داده و کنترل برداشت و تغذیه سفرهها از طریق آبخیزداری را به‌عنوان مهم‌ترین راهکار مدیریتی ارائه کرده است.
عبدی و غیومیان (1379) بر اساس دادههای ژئوفیزیکی، کاربری اراضی و توپوگرافی و تلفیق و تحلیل آن‌ها در محیط GIS، مکانهای مناسب برای ذخیره‌سازی آبهای سطحی و تقویت آبهای زیرزمینی را اولویتبندی کردهاند.
آل شیخ و همکاران (1380) به مکانیابی عرصههای مستعد اجرای پخش سیلاب با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) در حوزه آبخیز سمل از بزرگ حوزه آبخیز اهرم بوشهر باهدف تغذیه مصنوعی آبخوانها با بکار بردن لایههای اطلاعاتی محیطی نظیر شیب، بافت خاک، نفوذپذیری، ضخامت آبرفت در محیط GIS به‌منظور مدیریت اراضی و فرسایش استفاده کردند.
قرمز چشمه و همکاران (1381) مکانیابی مناطق مستعد پخش سیلاب با استفاده از نقشههای کاربری اراضی، نقشه شیب، نفوذپذیری سطحی، قابلیت انتقال، واحدهای کواترنری و سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سیستم تصمیم‌گیرنده چند معیاره در منطقه میمه پرداختند.
کیا حیرتی (1382) عملکرد سیستم پخش سیلاب را در تغذیه سفرههای آب زیرزمینی دشت موغار اصفهان را موردمطالعه قرار داده است.
مهدوی و همکاران (1383) مکانیابی محل مناسب برای تغذیه آب زیرزمینی از طریق RS و GIS را در حوضه آبخیز شهرضا موردبررسی قراردادند. در تحقيق حاضر در منطقه موردمطالعه نقشه شيب، خاك و جهت جغرافيايي منطقه، تصاوير ماهواره‌ای TM و نقشه كاربري اراضي منطقه موردنظر تهيه گرديد و با انطباق لایه‌های اطلاعاتي و استفاده از GIS محل‌های مناسب براي تغذيه مصنوعي استخراج گرديد. نتايج به‌دست‌آمده حاكي از آن است كه استفاده از سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافيايي می‌تواند ابزار كارآمدي براي مكانيابي محل‌های مناسب تغذيه مصنوعي آب‌های زیرزمینی باشد.
نوری و همکاران (1383) به بررسی مناطق مناسب برای تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی به روش حوضچههای تغذیه و فن GIS در حوضه آبخیز گاوبندی پرداختهاند و بهترین مکان برای تغذیه مصنوعی را مخروط افکنهها و دشتسرها معرفی کردهاند.
اکبرپور و برزنونی (1388) در دشت بیرجند به مکانیابی مناطق مناسب تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی با استفاده از GIS پرداختند. آن‌ها نقشه پارامترهای شیب، عمق سطح ایستابی، شبکه آبراهه، بافت خاک و لیتولوژی را در محیط GIS تهیه‌کرده و باهم تلفیق نمودند و به این نتیجه رسیدند که نقشه نهایی با طرحهای اجراشده در منطقه مطابقت خوبی دارد.
ناصری و عزیزخانی (1388) به تلفیق سامانه‌های تصمیمگیری چندمعیاره و اطلاعات جغرافیایی در مکانیابی محلهای پخش سیلاب جهت تغذیه مصنوعی در دشت چه دراز- سیرجان پرداختند، آن‌ها نقشه پارامترهای فاصله از جاده، فاصله از مسیرهای ارتباطی، عمق آب زیرزمینی، نفوذپذیری، کیفیت آب، شیب و زمین‌شناسی را در محیط GIS تهیه‌کرده و به کمک روش توماس ساعتی به این لایهها وزن داده و باهم تلفیق نموده و محدوده مناسب را انتخاب نمودند.
حسنزاده و چابک (1389) به مکانیابی عرصههای مناسب پخش سیلاب با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) در حوزه عشق‌آباد طبس پرداختند. آن‌ها پارامترهای شیب، نفوذپذیری، پوشش گیاهی، جنس سازند و ژئوموفولوژی را مورداستفاده قراردادند و پس از مقایسه نقشه تولیدی خود با طرحهای اجراشده پخش سیلاب در منطقه به این نتیجه رسیدند که مدل AHP روش مناسبی جهت مکانیابی پخش سیلاب در مناطق خشک است.
سلطانی گردفرامرزی و عابدی کوپایی (1389) در مطالعهای به تخمین آب زیرزمینی زیر حوضه کرون در منطقه اصفهان با استفاده از مدل CRD10 پرداختند. این مدل نسبت به دیگر روشهای کلاسیک تخمین تغذیه آبهای زیرزمینی به دادههای زیادی نیاز نداشته و در این مطالعه بهینه کردن این روش با کوچک کردن جذر میانگین مربع خطا بین دادههای اندازهگیری شده و محاسبه‌شده سطح ایستابی، انجام شد. بر اساس این مدل، میانگین سالانه تخمین تغذیه آب زیرزمینی از طریق بارندگی در زیر حوضه مذکور حدود 07/48 میلیون مترمکعب برآورد گردید.
حسنپور و شعبانی (1390) به مکانیابی عرصههای مناسب پخش سیلاب با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی پرداختند و به این نتیجه رسیدند که استفاده از GIS برای تعیین مناطق مستعد پخش سیلاب بدون استفاده از مدل مفهومی و سامانه‌های تصمیمگیری کارایی چندانی ندارد.
مهدوی و نوری (1390) به مکانیابی عرصههای مناسب تغذیه سفرههای زیرزمینی به روش منطق فازی در حوزه آبخیز دشت شهرکرد پرداختند. آن‌ها پارامترهای شیب، نفوذپذیری، ضخامت آبرفت، ضخامت قسمت غیراشباع، کیفیت آب، کاربری اراضی و شبکه آبراهه را بر اساس منطق فازی و در آخر لایهها را باهم تلفیق نمودند و نقشه نهایی را تولید کردند.
سوری و همکاران (1390) به تعیین مناطق مناسب اجرای پروژه پخش سیلاب با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و سیستم اطلاعات جغرافیایی در حوزه آبخیز میخوران- کرمانشاه پرداختند. آن‌ها معیاهاری مختلف اقتصادی- اجتماعی، هیدرولوژی، زمین‌شناسی، اقلیم، خاک، فیزیوگرافی و پوشش گیاهی را در قالب هشت معیار و 21 زیرمعیار در نرم‌افزار Expert Choice وزن دهی کرده و سپس با استفاده از نرم‌افزار ArcGIS لایهها را باهم تلفیق نموده و نقشه نهایی را تولید کردند.
مهروز مغانلو و همکاران (1390) مناطق مناسب پخش سیلاب دشت تسوج را به کمک سه روش منطق فازی، همپوشانی شاخصها و منطق بولین و بررسی عوامل شیب، نفوذپذیری، قابلیت انتقال، ضخامت آبرفت و کیفیت آب شناسایی کردند.
رامشت و عرب عامری (1390) در مطالعهای پهنهبندی بهترین مناطق جهت تغذیه مصنوعی آبخوانهای زیرزمینی در حوضه آبخیز شاهرود- بسطام با استفاده از عوامل مؤثر در تغذیه آب زیرزمینی، از طریق روش تخصیص خطی و فن GIS پرداختند و پیشنهاد دادند نتایج این پژوهش در مدیریت محیط منابع و مناطق آبی محدوده مطالعاتی از اهمیت قابل‌توجهی برخوردار خواهد بود.
عبقری و همکاران (1391) به مکانیابی و جانمایی احداث سدهای زیرزمینی جهت حفاظت آبخوان ساحلی دریاچه ارومیه پرداختند. آن‌ها نقشه رستری لایههای شیب، سطح آب زیرزمینی، فاصله از چاه، فاصله از محل مصرف، فاصله از قنات و گسل را در محیط GIS تهیه کردند و سپس با توجه به محدودیتها و قیدهای شرطی، هریک از لایهها را کلاسبندی کرده و سپس با توجه به اهمیت هریک از لایهها با استفاده از AHP به آن‌ها وزن داده و درنهایت لایهها را باهم تلفیق نموده و نقشه نهایی را تولید کردند.
سوری و همکاران (1391) با هدف مكانيابی مناطق مناسب اجرای پروژه پخش سيلاب در حوزه ميخوران استان کرمانشاه با استفاده از فرايند تحليل سلسله مراتبی پرداختند. در اين تحقيق معيارها و زيرمعيارهای تأثيرگذار بر مكانيابی انجام پروژه در قالب 8 معيار و 21 زيرمعيار شناسايی و تحليل شدند. با توجه به نتايج تحقيق از ميان معيارهای اقتصادی- اجتماعی، هيدروژئولوژی، زمين شناسی، اقليم، هيدرولوژی، خاک، فيزيوگرافی و پوشش، معيار زمين شناسی با وزن نرمال 293/0 بيشترين تأثير را بر مكانيابی اجرای پروژه دارا بود.
در خارج از کشور:
Guymon و Hromadka (1985) به منظور بررسی تغذیه مصنوعی به مدلسازی آب زیرزمینی پرداختند. آنها نشان دادند که مدلسازی عددی هنگامی که با شناسایی ژئوتکنیکی و تحلیلهای هیدروژئولوژیکی مناسب ترکیب شود، ابزار قدرتمندی برای شبیهسازی خواهد بود و دیگر آنکه استفاده از مدلهای عددی موجود یا توسعه یک مدل جدید نیازمند داشتن درکی از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی مربوط به تغذیه مصنوعی و حرکت آب زیرزمینی و همچنین نیازمند درک صحیحی از اصول بنیادی ریاضی آن است.
Krishnomurthy و همکاران (1996) برای مکان‌یابی مناطق مناسب برای تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی در هند فن‌های RS و GIS استفاده کردند و تأثیر عوامل زمین‌شناسی و ژئومورفولوژی را در رفتار آبهای زیرزمینی موردبررسی قرار داده و بیان داشته‌اند که در هر منطقه ناهمواری خاصی برای تغذیه آبهای زیرزمینی مناسب است.
Saraf و Choudhury (1998) از قابلیتهای سنجش‌ازدور در استخراج لایههای مختلف نظیر کاربری اراضی، زمین‌شناسی، ژئومورفولوژی، پوشش گیاهی و تلفیق آن‌ها در محیط GIS جهت تعیین مناطق مناسب تغذیه آبهای زیرزمینی استفاده کردهاند.
Ramireddygari و همکاران (2000) با تلفیق دو مدل آب سطحی و آب زیرزمینی (MODFLOW) تأثیر سازههای حوزه آبریز و آب آبیاری روی تراز آب زیرزمینی و جریان رودخانه را گزارش دادند. تخمین این تأثیرات به وسیله این دو مدل شبیهسازی به خوبی قابل انجام بود و صحت مدل به اثبات رسید. بنابراین آنها با استفاده از مدل ریاضی تغییرات جهت جریان آب زیرزمینی و در نتیجه تغییرات کیفی حاصل از تبادل آب بین رودخانه و آبخوان را بررسی کردند.
Ramalingam و Santhakumar (2002) با استفاده از فنون سامانه اطلاعات جغرافیایی و سنجش‌ازدور به بررسی مناطق مناسب تغذیه مصنوعی در ایالتی در هند پرداختند. آن‌ها لایههای اطلاعاتی ژئومورفولوژی، زمین‌شناسی، خاک، شیب، کاربری اراضی، عمق آب زیرزمینی را در محیط GIS تلفیق نمودند و به این نتیجه رسیدند که پهنهبندی ایجادشده توسط GIS 90% قابل‌قبول است.
Ahmadi و همکاران (2002) رتبه‌بندی طرحهای مختلف تصفیه آب کشاورزی جهت استفاده مجدد را با استفاده از روشهای تصمیمگیری چندمعیاره انجام دادهاند.
Mohan و Ravi Shankar (2005) با بهکارگیری فنون سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی لایههای شیب، پوشش گیاهی، زمین‌شناسی، ژئومورفولوژی، تراکم زهکشی و کاربری اراضی مکانهای مناسبی برای پخش سیلاب شناسایی کردند.
Limon و Martinez (2006) از روش تئوری مطلوبیت چند شاخصه (MAUT11) برای تخصیص بهینه آب کشاورزی در شمال اسپانیا بهره جست.
MianAbadi و Afshar (2008) از سه روش: میانگیری وزنی مرتب‌شده استقرائی (IOWA12)، تخصیص خطی و TOPSIS برای بررسی و رتبه‌بندی طرحهای تأمین آب شهری زاهدان استفاده نمود و نتایج حاصل از روشهای مختلف را با نتایج روش برنامهریزی سازشی مقایسه نمود.
Chenini و Ben mamou (2010) برای مشخص کردن مکان مناسب تغذیه مصنوعی و توسعه منابع آب زیرزمینی از توانایی GIS و مدلسازی عددی بهره گرفت. برای مکان مورد مطالعه که در تانزانیای مرکزی بود، لایهها موضوعی با استفاده از نرمافزار Arcview تهیه و برای نشان دادن مناطق مستعد جهت تغذیه مصنوعی تغذیه گردیدند. از کد MODFLOW-2001 علاوه بر تخمین اثرات تغذیه روی رفتار پیزومتری سیستم هیدروژئولوژیکی، در مدیریت منابع آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه استفاده گردید و نتیجه شد که این تکنیکها میتوانند با اندکی تغییرات در



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه

دیدگاهتان را بنویسید