ارزيابي پارامترهاي هيدروليكي و بيلان آبي منطقه تبريز با استفاده از مدل مدفلو(Modflow)
خلاصه مطالب:
     منطقه مورد مطالعه در جنوب و غرب شهرستان تبريز قرار گرفته است و از جنوب به كوه سهند، از شمال به دشت صوفيان، شبستر و از غرب به درياچه اروميه محدود مي شود. رشد سريع جمعيت در 20 سال اخير و توسعه مناطق شهري و كشاورزي باعث بهره برداري شديد از آب زيرزميني و توزيع نامناسب افت در سفره هاي اين منطقه شده است. علاوه بر اين در مناطقي كه آب شيرين با آب شور همجوار است، نفوذ آب شور به سفره شيرين را باعث گرديده است. جهت بررسي اين مشكل و پتانسيل آبي منطقه از برنامه كامپيوتري مدفلو براي محاسبه بيلان حجمي آب زيرزميني، مقادير تغذيه و تخليه از رودخانه به آب زيرزميني و بر عكس و ضرايب هيدروديناميكي سفره ها استفاده شده است.
   پيش گفتار:
     يكي از روشهاي عددي كه در حل معادلات جريان آب زيرزميني با موفقيت بكار برده شده است روش تفاضل متناهي است (Fetter 1988, Mercer1981,Wang1976). اگر يك مدل آب زيرزميني به طور دقيق بكار گرفته شود، وسيله مناسبي جهت مطالعه و مديريت منابه آب خواهد بود هر چند صحت پيش بيني بوجود اطلاعات دقيق و جامع هيدروژئولوژيكي و به عدم محدوديت مدل در شبيه سازي كليه شرايط آبخوانهاي منطقه بستگي دارد. برنامه مدفلو به زبان فرترن 77 توسط مك دونالدو هاربورگ (Mc Donald&Harburgh,1980) از سازمان زمين شناسي آمريكا نوشته شده است و قادر است جريان دو بعدي، سه بعدي و غير دائمي را در آبخوانهاي هتروژن و ناهمسان با حل معادلات تفاضل متناهي شبيه سازي كند. برنامه مدفلو جهت مطالعه بيلان آبي و پارامترهاي هيدروليكي منطقه اي لايه هاي آبدار بكار گرفته شده است كه اين لايه ها شامل توفهاي آبرفتي پليوپليستوسن سهند و رسوبات كواترنري دشت تبريز مي باشد. بخاطر كمبود داده هاي هيدروژئولوژيكي لازم براي جايگزين در مدل از شبيه سازي براي جريان غير دائمي خودداري و فقط براي شرايط جريان دائمي شبيه سازي صورت گرفته است.

وش تحقيق
جهت مطالعه آبخوانهاي آزاد و تحت فشار منطقه، ابتدا يك شبكه تفاضلات متناهي شامل 27 ستون و 18 رديف به فواصل مساوي 5/2 كيلومتر روي منطقه پياده و سپس مرزهاي نامنظم سفره و همچنين رودخانه هاي موجود منطقه بر روي شبكه منتقل شده است. در مرحله بعد كليه منابع آب شامل چاه، چشمه و قنات واقع در اين محدوده با استفاده از نقشه منابع آب تهيه شده توسط امور مطالعات سازمان آب منطقه اي آذربايجانشرقي و اردبيل به نزديكترين گره منتقل گرديده است. با استفاده از چاه هاي مشاهده اي و نقشه توپوگرافي، نقشه خطوط تراز سطح آب زير زميني مربوط به ارديبهشت ماه سال 1370 رسم شده است. سپس اين اطلاعات همراه با شرايط مرزي، ضريب قابليت انتقال، هدايت هيدروليكي، ميزان پمپاژ، مقدار تخليه و ميزان تغذيه به مدل داده شده است.
اطلاعات مربوط به ضخامت آبخوانها از لوگ چاهها موجود در منطقه و از نتايج بررسيهاي ژئوفيزيكي سطحي بدست آمده است. مقادير تغذيه و همچنين تخليه از سفره به روشهاي مختلف هيدروژئولوژيكي و با استفاده از داده هاي امور مطالعات سازمان آب محاسبه و در مدل جايگزين شده است. خواص هيدروليكي آبخوانها از تحليل داده هاي آزمايش پمپاژ در منطقه و با توجه به نوع رسوبات تعيين و به عنوان ورودي مدل در نظر گرفته شده است. واسنجيهاي زيادي به طريق آزمون و خطا صورت گرفته تا توزيع نهايي قابل قبولي از سطح آب در سفره ها بوجود آمده است. بيلان حجمي آب زيرزميني براي شرايط مرزي مختلف اجرا شده و مقادير تغذيه و تخليه از رودخانه به آب زيرزميني و برعكس با فرض بار ثابت آب زيرزميني در مدل جايگزين و حجم آب محاسبه گرديده است. در واسنجيها اثر تغييرات متفاوت در پارامترهاي غير مطمئن شناسايي و تاثير آب در تغييرات جريان و سطح آب زيرزميني مورد بررسي قرار گرفته است. از پارامترهاي هيدروليكي، ضريب ذخيره و هدايت هيدروليكي آبخوان و مقدار تخليه و تغذيه نقش مهمي را در تغييرات نتايج مدل بازي مي كنند. افزايش يكنواخت ضريب قابليت انتقال، افت بيشتر سطح آب زيرزميني در مناطق مرتفع و بالا آمدن آن در مناطق پست را باعث مي گردد. تاثير ضريب ذخيره در جريان غير دائمي نمود بيشتري داشته و هدايت هيدروليكي عمودي نقش بسيار كمي را در تغييرات نتايج مدل بر عهده دارد.

نتيجه گيري:
     هدف عمده از بكار گيري اين مدل رياضي تخمين منطقه اي پارامترهاي هيدروليكي آبخوانها و بررسي بيلان آبي منطقه مورد مطالعه بوده كه پس از واسنجي هاي نهايي، نقشه تراز سطح آب زيرزميني براي شرايط مرزي با بار ثابت و مرز بدون جريان (no flow boundry) نشان داده شده است. بيلان حجمي آب زيرزميني و تغذيه و تخليه از طريق رودخانه ها و سطح منطقه تحت دو شرايط مرزي محاسبه و ارائه گرديد. در واسنجيها اثر تغييرات متفاوت در پارامترهاي هيدروليكي و تاثير آنها در تغييرات جريان و سطح تراز آب زيرزميني مورد بررسي قرار گرفت. از اين پارامترها ضريب قابليت انتقال، ضريب ذخيره و هدايت هيدروليكي آبخوان و مقدار تخليه و تغذيه تاثير زيادي در تغييرات نتايج مدل داشته اند.

منابع



     1- Fetter, C,W.2 nd.ed. (1988). Applied Hydrogoelogy. Charles E, Merrill Pub.Co. London, 592 pp.
   2- Mc Donald,M.G and Harburgh, A.W. (1988). A modular three – dimensional finite – difference groundwater flow model. Tech, Water- Resources Inv. Bk. 6, chap. Al.
   3- Mercer, J.M. and faust, C.R. (1981). Groundwater modelling. Worthington, Ohio, National water works Association,60 pp.
   4- Wang H.F. and Anderson, M.P., (1982). Introduction to ground – water modelling W.H.Freeman, San Francisco, 236 p.p