فهرست مطالب

عنوان                              صفحه

فصل اول: مقدمه  1

فصل دوم: بررسی منابع  7

در ایران: 7

در خارج از کشور: 10

فصل سوم: مواد و روش کار  13

3-1- منطقه مورد مطالعه. 13

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

3-4- سازگاری در قضاوت ها 27

فصل چهارم: نتایج   32

4-1- نقشه های طبقات عوامل مؤثر بر تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی.. 32

4-1-1- نقشه طبقات شیب.. 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

فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری   63

5-1- بحث.. 63

5-2- نتیجه گیری.. 67

5-3- پیشنهادات.. 68

منابع  69

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 اندازه گیری (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 (Flow Direction) 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

شکل 4-11- اولویتبندی و اوزان عوامل مؤثر بر تغذیه آب زیرزمینی با نظر کارشناسان آبخیزداری به روش AHP  در نرم افزار Expert Choice  44

شکل 4-12- اولویت بندی و اوزان عوامل مؤثر بر تغذیه آب زیرزمینی با نظر کارشناسان آبیاری به روش AHP  در نرم افزار Expert Choice  44

شکل 4-13- اولویت بندی و اوزان عوامل مؤثر بر تغذیه آب زیرزمینی با نظر کارشناسان زمینشناسی به روش AHP  در نرم افزار Expert Choice  45

شکل 4-14- نقشه های وزنی عامل شیب در دیدگاه های مختلف کارشناسی به ترتیب از راست به چپ:  زمین شناسی، آبیاری و آبخیزداری   48

شکل 4-15- نقشه های وزنی عامل کیفت آب در دیدگاه های مختلف کارشناسی به ترتیب از راست به چپ:  زمین شناسی، آبیاری و آبخیزداری   48

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 آبخیزداری.. 49

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 آبخیزداری.. 49

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

چکیده

منابع آب زیرزمینی بعد از یخچال­ها و پهنه­های یخی، بزرگ­ترین ذخیره آب شیرین زمین را تشکیل می­ دهند 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 سفره ­های 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 مکان­ یابی و نیاز به بررسی توأم معیارهای ارزیابی‌شده و تغییرات مداوم آن‌ ها، سامانه اطلاعات جغرافیایی ابزاری کارا برای مدیریت و به­ کارگیری داده ­های مکانی در این زمینه است. در این تحقیق برای مکان­ یابی مناطق مناسب تغذیه مصنوعی آب­های زیرزمینی در دشت خوی در شمال غربی ایران از فاکتورهای شیب، کیفیت آب، عمق آب زیرزمینی و واحدهای زمین­ شناسی 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 دیدگاه ­های کارشناسان آبخیزداری، آبیاری و زمین­ شناسی به ترتیب به تعداد 16، 13 و 12 استفاده و نتایج هرکدام به­ طور جداگانه­ ای 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 روی ‌هم گذاری لایه نهایی با بافر 50 و 100 متری برای آبراهه­ های پر آب با رتبه 3 و 4 نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که بر اساس هرکدام از دیدگاه ­های کارشناسی آبخیزداری، آبیاری و زمین­ شناسی به ترتیب حدود 00/48، 11/38 و 76/7 هکتار که شامل 39، 81 و 14 پلی گون می­ شود در منطقه دشت خوی برای تغذیه مصنوعی مناسب است.

واژه­ های کلیدی: دشت خوی، مکان­ یابی، تغذیه مصنوعی، فرایند تحلیل سلسله مراتبی، آبخیزداری، آبیاری، زمین­ شناسی.

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 برنامه­ ریزان به‌سوی منابع آب­های زیرزمینی که منابع حیاتی آب در مناطق خشک و نیمه‌ خشک محسوب می­شوند، سوق یافته است. منابع آب زیرزمینی بعد از یخچال­ها و پهنه­های یخی، بزرگ­ترین ذخیره آب شیرین زمین را تشکیل می­ دهند و یکی از منابع مهم تأمین آب شیرین انسان هستند (Freeze & Cherry, 1979). لزوم شناخت و بهره ­برداری بهینه از آب­های زیرزمینی ازآنجا ناشی می­ شود که این منابع 99% از کل آب­های شیرین قابل‌ دسترس را تشکیل می­ دهند (کوثر، 1364). علاوه بر این در بسیاری از کشورهای واقع در نواحی خشک و نیمه‌ خشک بیش از 80% منابع آب مورداستفاده را تشکیل می­ دهند (صداقت، 1372).

در سال­های اخیر با افزایش روزافزون جمعیت، توسعه صنعت، رشد شهرنشینی و به‌تبع آن افزایش تقاضا به مواد غذایی، بهره ­برداری 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 مجموعه ­ای از اقدامات متعدد مدیریتی است که باهدف بهره ­برداری 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 نیمه‌ خشک 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 می­ شود (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 می­ دهند (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 می­ کنند. 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 شیوه ­های برطرف نمودن چالش­های مرتبط با تراز منفی آب­های زیرزمینی، مطالعه و اجرای پروژه­ های تغذیه مصنوعی در حوزه هایی است که از این بابت با مشکل مواجه شده ­اند. تغذیه مصنوعی آبخوان­ها یکی از روش­هایی است که می ­تواند 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 می­ شود (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 به‌ خصوص در مناطق خشک و نیمه‌ خشک، اهمیت زیادی دارد (Xu & Beekman, 2003؛ De Vries & Simmers, 2002). تغذیه آب­های زیرزمینی به‌عنوان قسمت مهمی از چرخه هیدرولوژی محسوب می­ شود. تغذیه می ­تواند 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، شاخص ­های متعدد تصمیم­گیری، مسائل پیچیده­ای هستند. برای دستیابی به یک هدف مشخص راه ‌حل ‌های 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 تصمیم ­گیری چندمعیاره (MCDM) می­ شود که هدف آن انتخاب بهترین جواب از بین راه ‌حل ‌های مختلف است.

روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) به­عنوان فن تصمیم ­گیری چندمعیاره (سیستم تصمیم‌یار) در زمینه ­های مکان­ یابی کاربرد فراوانی دارد. با توجه به مشکلات مربوط به فرایند تصمیم ­گیری بر اساس معیارهای چندگانه می­توان گفت که فرایند تصمیم­گیری، ساده نبوده و به علت عدم وجود استاندارد از سرعت و دقت تصمیم ­گیری به مقدار زیادی کاسته می­ شود. این امر باعث می­ شود که فرایند تصمیم ­گیری به مقدار زیادی به فرد تصمیم‌گیرنده بستگی داشته