آبخوان و قنات
سال:1403 | دوره:5 | شماره:2 |تعداد مقالات:12

تغییر اقلیم به عنوان یکی از چالش های اساسی عصر حاضر، تأثیرات عمیقی بر منابع آب به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک از جمله شهرستان بیرجند در استان خراسان جنوبی دارد. باتوجه به اینکه قنات ها به عنوان شاهکار مهندسی آب ایرانیان نقش حیاتی در استان خراسان جنوبی و از مهم ترین منابع تأمین آب کشاورزی و شرب شناخته می شوند؛ بررسی و تحلیل اثرات تغییر اقلیم در دبی قنات ها در دوره های آتی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش برای بررسی اثرات سناریوهای تغییر اقلیم بر دبی قنات ها، مطالعه موردی بر روی دبی قنات های شهرستان بیرجند واقع در استان خراسان جنوبی صورت گرفته است. در راستای این هدف به منظور ارزیابی اثرات تغییر اقلیم، 26 پارامتر خروجی مدل گردش عمومی جو کانادا (CanESM2 AR5) تحت سناریوی انتشار RCP4.5 به عنوان پیش بینی کننده استفاده شده است. همچنین به منظور ریزمقیاس نمائی داده های اقلیمی روزانه جهت تولید سناریوهای اقلیمی منطقه ای از مدل SDSM استفاده گردید. برای بررسی تغییرات و پیش بینی دبی قنات ها از شبکه عصبی فازی تطبیقی (ANFIS) بهره گرفته شد. نتایج پژوهش حاکی از سیر نزولی و افت دبی قنات ها طی سال های آینده تا سال 2050می باشد. این کاهش دبی می تواند پیامدهای جدی نظیر کاهش تولیدات کشاورزی، تأثیر منفی بر اقتصاد محلی و افزایش تنش های آبی که ممکن است منجر به مهاجرت روستاییان به شهرها شود، به دنبال داشته باشد. به منظور مقابله با این چالش ها و کاهش آثار منفی ناشی از کاهش دبی قنات ها، ضروری است که برنامه های جامع مدیریت منابع آب تدوین شود که به تغییرات اقلیمی توجه داشته و بهره وری مصرف آب در بخش های مختلف را افزایش دهد

شناسایی و بهره برداری از منابع آب زیرزمینی در سازندهای سخت به عنوان یکی از گزینه های اصلی تأمین آب برای مناطق مختلف، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از این رو، این تحقیق با هدف پتانسیل یابی منابع آب زیرزمینی در سازندهای سخت شمال استان البرز و ارزیابی امکان سنجی بهره برداری از این منابع با توجه به ملاحظات اجتماعی و زیست محیطی انجام گرفته است. محدوده مطالعاتی مشتمل بر مساحت سازندهای سخت استان البرز با مساحتی برابر با 5/3011 کیلومتر مربع می باشد. در پژوهش پیش رو، ابتدا داده های مربوط به لایه های لیتولوژی، شیب، تراکم آبراهه، ارتفاع، تراکم گسل و بارش منطقه استخراج شدند. سپس با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی (AHP) و عملگر عطفی فازی (AND)، به این داده ها وزن دهی و مدل APLRFW برای شبیه سازی پتانسیل منابع آب زیرزمینی در منطقه طراحی گردید. نتایج نشان می دهند که بالاترین پتانسیل منابع آب زیرزمینی در نواحی میانی شمال استان، شامل مرز مشترک بخش های تهران-کرج و قسمت های شمالی قزوین با 21 درصد از مساحت کل منطقه، معادل 41/632 کیلومتر مربع، قرار دارد. در مقابل، بخش های جنوبی منطقه که آبدهی مناسب دارند، به دلیل وجود سازند قرمز بالایی که موجب کاهش کیفیت آب می شود، برای بهره برداری توصیه نمی شوند. جهت صحت سنجی مدل، از لایه های رستری چشمه ها و داده های ژئوفیزیکی استفاده شد که هم خوانی خوبی با مدل نهایی داشتند.

بررسی فناوری و روش های بهره برداری آبی در تمدن های باستانی عیلام و بین النهرین از هزاره دوم تا پایان هزاره اول قبل از میلاد، موضوعی است که می تواند به شناخت بهتر از پیشرفت های فنی و اجتماعی این دو تمدن بزرگ کمک کند. در این پژوهش، سعی می شود به سوالاتی از قبیل اینکه این تمدن ها چگونه توانستند منابع آبی را مدیریت کنند؟ و از چه فناوری ها و ابزارهایی برای بهره برداری از منابع آبی در توسعه اجتماعی استفاده می کردند؟ پاسخ داده شود. . در این پژوهش، با رویکردی تطبیقی و تحلیلی، به بررسی فناوری ها و شیوه های آبرسانی در آن دوران پرداخته ایم. از طریق مطالعه آثار معماری برجای مانده، الواح گلی و دیگر شواهد باستان شناسی، تلاش شده است تا تصویری روشن از نحوه مدیریت منابع آب برای پاسخگویی به سوالات پژوهش انجام پذیرد. نتایج این پژوهش نشان می دهد، فناوری ها و روش های مدیریت منابع آبی در تمدن های باستانی عیلام و بین النهرین، نشان دهنده پیشرفت های قابل توجه این تمدن ها در زمینه مهندسی و مدیریت منابع طبیعی است. این تمدن ها با بهره گیری از دانش مهندسی و طراحی سازه های هیدرولوژیکی متناسب با شرایط جغرافیایی و محیطی، توانستند نه تنها از منابع آبی به بهترین شکل استفاده کنند، بلکه بقای جمعیت های انسانی را در دوره های بحرانی مانند خشکسالی و سیلاب تضمین نمایند. بررسی آثار معماری، الواح گلی و شواهد دیگر باستان شناسی، گویای سطح بالای آگاهی و توانایی مهندسان آن دوران در طراحی سیستم های آبرسانی و مدیریت آب است. این دستاوردها نشان می دهد که چگونه این تمدن ها توانستند با چالش های محیطی مقابله کنند و زمینه توسعه اجتماعی و اقتصادی را فراهم آورند

مدیریت منابع آب زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک به دلیل چالش های ناشی از شوری آب از اهمیت بالایی برخوردار است. دشت کاشان یکی از مناطق ایران مرکزی است که کیفیت آب زیرزمینی آن به دلیل برداشت بی رویه و اختلاط با منابع شور در حال کاهش است. این مطالعه با استفاده از روش های هیدروژئوشیمیایی، درصد اختلاط تئوریکی آب های شور و شیرین را ارزیابی کرده و تأثیر نفوذ آب شور بر کیفیت آبخوان را بررسی می کند. نوآوری این تحقیق در به کارگیری شاخص های GWISWI و GWISI برای ارزیابی دقیق تر فرآیند اختلاط آب های زیرزمینی و تعیین درصد اختلاط آب های شور و شیرین برای اولین بار در این منطقه است. در این پژوهش، 42 نمونه آب از چاه ها، قنات ها و پلایای نمکی دشت کاشان برداشت و با استفاده از کروماتوگرافی یونی (IC) و طیف سنجی جرمی پلاسما جفت شده القایی (ICP-MS) آنالیز شدند. نتایج نشان داد که بخش های شرقی و شمال شرقی آبخوان دارای بالاترین میزان شوری (mg/L212000 < TDS) هستند، در حالی که بخش های جنوبی و غربی کیفیت آب بهتری دارند. همچنین، اختلاط با شورابه های عمقی (آپکنینگ) عامل اصلی شوری بوده به طوری که در برخی چاه ها تا حدود 70% اختلاط وجود دارد. از طرفی نتایج نشان داد که نفوذ آب شور از پلایای نمکی به داخل آبخوان وجود ندارد. این یافته ها ضرورت مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی، کنترل برداشت، و کاهش بهره برداری از شورابه های عمقی را برجسته می سازد.

آب زیرزمینی اغلب یکی از منابع طبیعی مهم تأمین آب شیرین، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک است و از اهمیت بالایی برخوردار است. این مطالعه یک تکنیک جدید و بسیار دقیق برای پیش بینی سطح آب زیرزمینی ارائه می دهد. در این تحقیق، از مدل هوشمند ترکیبی مبتنی بر رویکرد مدل شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی سطح آب زیرزمینی توسعه داده شده است. بدین منظور در این پژوهش از سه الگوریتم بهینه سازی شامل موجک، نهنگ و ازدحام ذرات برای مدلسازی سطح آب زیرزمینی بکار برده شد. جهت مدلسازی از آمار و اطلاعات چاههای پیزومتری شهرستان دلفان واقع در استان لرستان بعنوان مطالعه موردی طی 4 سناریو ترکیبی از پارامترهای ورودی در سالهای 1392 تا 1402 استفاده شد. به منظور ارزیابی عملکرد مدلها از معیارهای ارزیابی ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین قدر مطلق خطا و ضریب نش ساتکلیف استفاده شد. همچنین جهت تحلیل نتایج مدلها از نمودار سری زمانی و تیلور استفاده شد. نتایج نشان داد سناریوهای ترکیبی در مدل های موردبررسی باعث بهبود عملکرد مدل می شود. همچنین نتایج حاصل از معیار ارزیابی نشان داد مدل شبکه عصبی مصنوعی-موجک (ضریب همبستگی962-951/0، ریشه میانگین مربعات خطا (m)224-436/0، میانگین قدر مطلق خطا (m) 215-375/0 و ضریب نش ساتکلیف 960-970/0) نسبت به سایر مدلهای مورد بررسی از عملکرد بهتری برخوردار است. درمجموع نتایج نشان داد استفاده از مدل های هوشمند مبتنی بر رویکرد شبکه عصبی مصنوعی می تواند گامی مؤثر در جلوگیری از کاهش سطح آب زیرزمینی و پدیده فرونشست باشد.

بحران کم آبی و افت سطح آب های زیرزمینی، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، چالش های جدی برای امنیت آبی و معیشت جوامع محلی ایجاد کرده است. طرح های تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی به عنوان راهکاری برای مدیریت پایدار این منابع حیاتی، از اهمیت بسزایی برخوردارند. پژوهش حاضر با هدف بررسی و تحلیل دیدگاه های ذینفعان شامل کشاورزان، کارشناسان ادارات دولتی و اساتید دانشگاهی در خصوص اثربخشی طرح های تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی در دشت بشرویه انجام شده است. این مطالعه با استفاده از روش پیمایشی و ابزار پرسشنامه، داده ها را از طریق نمونه گیری خوشه ای و هدفمند جمع آوری نموده و با استفاده از آزمون های آماری نظیر آلفای کرونباخ برای سنجش پایایی و آزمون تحلیل واریانس یک طرفه (ANOVA) برای مقایسه میانگین دیدگاه ها در نرم افزار SPSS مورد تجزیه و تحلیل قرار داده است. یافته های پژوهش نشان می دهد که درک و ارزیابی بحران آب و راهکارهای پیشنهادی بین گروه های مورد مطالعه تفاوت های معناداری دارد (P<0.001 و F=10.108). اساتید دانشگاهی بر اهمیت مدیریت جامع و بهبود زیرساخت ها تأکید بیشتری داشتند، در حالی که کشاورزان بیشتر بر راهکارهای سازه ای متمرکز بودند. همچنین، در ارزیابی اثربخشی طرح تعادل بخشی، کارشناسان و اساتید دیدگاه مثبت تری (>90 درصد) نسبت به کشاورزان داشتند. این پژوهش با برجسته سازی این اختلاف دیدگاه ها و تأکید بر لزوم رویکردی مشارکتی و چندوجهی، چارچوبی برای سیاست گذاری مؤثرتر در مدیریت منابع آب زیرزمینی در دشت بشرویه ارائه می دهد و بر اهمیت تلفیق دانش بومی و یافته های علمی برای دستیابی به پایداری منابع آب تأکید می نماید.

مدیریت مشارکتی آب های زیرزمینی (PGM) به عنوان رویکردی نوظهور در حکمرانی منابع آب، به دنبال پاسخگویی به چالش های فزاینده پایداری این منابع حیاتی در عصر آنتروپوسین است. پژوهش حاضر، با اتخاذ روش شناسی کتاب سنجی، به واکاوی نظام مند معماری دانش حوزه PGM می پردازد. با تحلیل داده های کتاب شناختی 484 مدرک نمایه شده در پایگاه Web of Science (2025-2003)، ساختار مفهومی، روندهای موضوعی و قطب های فعال پژوهشی این حوزه ژرف کاوی می گردد. نتایج این تحلیل کمی و کیفی، گسترش چشمگیر و تثبیت جایگاه PGM در ادبیات علمی را با نرخ رشد سالانه 03/11% و میانگین استناد 48/19 به ازای هر مدرک نشان می دهد. تحلیل هم وقوعی کلمات کلیدی، پنج خوشه مفهومی متمایز را نمایان می سازد: (1) آلودگی و کیفیت آب زیرزمینی با تمرکز بر کاربرد GIS، (2) پایداری منابع آب در بخش کشاورزی و تاثیر تغییرات اقلیمی، (3) حکمرانی مشارکتی و سیاست گذاری چندسطحی، (4) سازگاری با تغییرات اقلیمی و نقش دانش و مشارکت ذینفعان، و (5) مدل سازی حوضه آبریز و کیفیت منابع. کلیدواژه های کانونی "حکمرانی"، "همکاری"، "تغییرات اقلیمی"، "پایداری" و "مدیریت آب زیرزمینی" به عنوان مضامین مسلط و پرتکرار در این حوزه شناسایی شدند. تحلیل روند انتشار کلمات کلیدی، گذار از رویکردهای فنی-هیدرولوژیکی صرف به سمت پارادایم جامع نگر و بوم شناختی با تاکید بر ابعاد اجتماعی-سیاسی، سازگاری و تاب آوری را آشکار می سازد. نشریات Water و Hydrogeology Journal به عنوان منابع پیشرو و موسسات پژوهشی ایالات متحده آمریکا به عنوان قطب های اصلی تولید دانش در این حوزه معرفی می گردند

در سال های اخیر باتوجه به مشکل کمبود منابع آبی، مسئله استفاده و مدیریت بهینه این منابع اهمیت خاصی پیدا کرده است. به منظور آگاهی از وضعیت این منابع و مدیریت بهینه آنها، لازم است پیش بینی دقیقی از نوسانات سطح آب زیرزمینی صورت گیرد. امروزه مدل-های مختلفی در پیش بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی ارائه شده که می توانند به استفادة پایدار از آب های زیرزمینی به منظور تأمین نیازهای شهری، کشاورزی و صنعتی کمک کنند. ازاین رو توجه خاصی به مدل های هوشمند شده است که می توان به مدل های سری زمانی، آنالیز موجک، شبکه های عصبی مصنوعی، مدل های ماشین بردار پشتیبان و غیره اشاره نمود. در این پژوهش از مدل تلفیقی موجک - عصبی فازی برای پیش بینی سطح آب زیرزمینی در دشت بیرجند بهره گرفته شد. در نهایت نتایج به دست آمده با نتایج مدل موجک و شبکه عصبی فازی مقایسه گردید. داده های مورد استفاده در این تحقیق شامل بارندگی، تبخیر، حداکثر درجه حرارت، متوسط درجه حرارت، حداقل رطوبت و تراز سطح آب زیرزمینی برای تعداد 16 پیزومتر به مدت 18 سال آماری است که به صورت ماهیانه اندازه-گیری شده اند. نتایج به دست آمده نشان داد که مدل ترکیبی موجک - عصبی فازی با توجه میزان ضریب میانگین مربعات خطا 19/0 RMSE= و ضریب نش ساتکلیف 95/0 NS= نسبت به سایر مدل ها از دقت بالاتری در پیش بینی سطح آب زیرزمینی برخوردار است. مدل موجک عصبی فازی به دلیل ترکیب و ادغام ویژگی های مفید تبدیل موجک، شبکه های عصبی و سیستم های فازی، نه تنها دقت پیش بینی را افزایش می دهد بلکه می تواند نگرش جامع تری به داده ها دهد.

افت سطح آبخوان ها به دلیل برداشت بی رویه و کاهش بارندگی، منابع آبی مناطق خشک و نیمه خشک را تهدید می کند. رواناب، عامل کلیدی در تغذیه آبخوان ها، مدیریت منابع آب و پیش بینی سیلاب هاست. در این مناطق، تغییرات بارندگی و ویژگی های سطحی خاک تأثیر بسزایی بر رواناب و منابع آب دارند. ارزیابی دقیق رواناب برای مدیریت سیلاب، بهینه سازی استفاده از اراضی و برنامه ریزی منابع آب ضروری است. در این تحقیق، از مدل SCS-CN برای ارزیابی رواناب با استفاده از گوگل ارث انجین در حوزه آبخیز بیرجند استفاده شده است. مدل SCS-CN با استفاده از داده های بافت خاک، کاربری اراضی، گروه های هیدرولوژیکی خاک و بارش ماهواره ای، میزان رواناب دشت بیرجند را برآورد کرده است. نتایج نشان می دهد که چهار نوع بافت خاک در منطقه وجود دارد که مستقیماً بر مقدار رواناب تأثیر می گذارند. تحلیل داده ها نشان داد که 27٪ منطقه رواناب بسیار کم (0-6 میلی متر) و 28٪ رواناب کم (6-12 میلی متر) دارد، درحالی که 25٪ دارای رواناب متوسط (12-20 میلی متر)، 13٪ رواناب زیاد (20-30 میلی متر) و 7٪ رواناب بسیار زیاد (30-51 میلی متر) است. بیشترین رواناب در نواحی شمال شرقی و مرکزی حوضه مشاهده شد که به بارش های شدیدتر و نفوذپذیری کمتر خاک مرتبط است. در مقابل، نواحی جنوب غربی، به دلیل نفوذپذیری بالای خاک و پوشش گیاهی بیشتر، کمترین رواناب را دارد. این تحقیق می تواند مبنای علمی مؤثری برای مدیریت منابع آب و پیش بینی سیلاب ها در مناطق مشابه باشد.

به منظور تدوین هرگونه برنامه ریزی در مدیریت منابع آب می بایست از توزیع های آماری بهره جست. از اهداف اساسی مدیریت آب می توان فعالیت های توسعه بهره برداری از منابع آب، بهبود راندمان مصرف، حفاظت از منابع آب و بهبود کمی و کیفی آن ها، حفظ محیط زیست و ارتقای سطح مدیریت را نام برد. در این پژوهش به منظور بررسی شرایط فوق، از داده های متوسط سالانه جریان 15 ایستگاه هیدرومتری در استان آذربایجان غربی در بازه زمانی 25 سال (1390 – 1365) استفاده شد. جهت بررسی روند نیز چهار روش ناپارامتری من-کندال، اسپیر- من، تایل- سن و سنس- تی لحاظ گردید. نتایج روند کاهشی معنی داری را در 4 ایستگاه هیدرومتری تازه کند، نظر آباد، تمر و یالقوزآغاج نشان داد. در این خصوص مقایسه نتایج هر چهار روش، نشان از دقت پایین روش سنس - تی در روند بوده است. همچنین در مورد تصادفی بودن داده ها از آزمون W-W Test و برای بررسی همگنی داده ها از آزمون Wilcoxon استفاده گردید و توزیع آماری برازش یافته مناسبی بر سری سالانه جریان ایستگاه های مورد نظر نیز با توجه به آماره کلموگروف - اسمیرنف انجام گردید. نتایج نشان داد که داده ها با توزیع های چندپارامتری از جمله GEV، Normal، Pearson 6، Wakeby تطابق بیشتر و بهتری داشته اند.

یکی از مهم ترین منابع تأمین آب برای مصارف مختلف از جمله آشامیدن، کشاورزی و فعالیت های صنعتی، آب های زیرزمینی می-باشند که نقش مهمی در تأمین نیازهای مردم ایفا می کنند. به دلیل اهمیت بالای این موضوع، هر ساله پژوهش های گسترده ای اعم از کمی و کیفی در خصوص این موضوع انجام می شود. هدف از این پژوهش پیش بینی میزان آبدهی قنات های بلده فردوس می باشد. روش و داده ها: در این پژوهش از روش های پایه در سری های زمانی استفاده شده که شامل مدل های خودبرگشتی (AR)، میانگین متحرک (MA) و ترکیبی از این دو (ARMA) می باشد. داده های مورد مطالعه از اداره جهاد کشاورزی استان خراسان جنوبی، شهرستان بیرجند تهیه و مورد بررسی قرار گرفته است و در نهایت بعد از بررسی مانایی داده ها به ایستاسازی آن ها به روش تفاضل گیری با وقفه 1 پرداخته شد. نتیجه گیری: در ادامه به منظور اطمینان از مناسب بودن بهترین مدل انتخاب شده، از نمودارهایACF و PACF استفاده گردید و در نهایت مدل انتخابی AR(2) به عنوان بهترین مدل برای پیش بینی میزان آبدهی قنات بلده با استفاده از ضریب معیار آکائیک و همچنین با استفاده از نرم افزار Minitab انتخاب شد و به وسیله آن میزان تغییرات آبدهی برای 10 سال بعدی پیش بینی گردید. با توجه به افت چشم گیر این مقدار در سال های آتی، تصمیم گیری برای مدیریت آب این منطقه الزامی است.

این پژوهش با هدف ارزیابی وضعیت هیدروشیمی و آلودگی نیتراته آبخوان شهری ایذه انجام شد. با توجه به عدم وجود شبکه جمع آوری فاضلاب و نفوذ فاضلاب شهری از طریق چاه های جذبی به آبخوان، همراه با فعالیت های کشاورزی، تعیین کیفیت آب و ریسک های بهداشتی ناشی از نیترات از اهداف اصلی این مطالعه بود. از 9 حلقه چاه بهره برداری آب در 6 دوره نمونه برداری (آذر 1402 تا آبان 1403) نمونه برداری شد. پارامترهای فیزیکوشیمیایی شامل هدایت الکتریکی، یون های اصلی، نیترات، نیتریت، آمونیوم، COD، BOD و pH مورد سنجش قرار گرفت. با استفاده از نمودارهای دورو، گیبس و نمایه کلروآلکالین، سازوکارهای کنترل کننده شیمی آب بررسی شد. شاخص کیفیت آب (CCMEWQI) برای ارزیابی کیفیت آب در مصارف مختلف، شاخص خطر سلامتی (HQ) برای گروه های سنی مختلف (نوزادان، کودکان، نوجوانان، بزرگسالان) بر اساس مواجهه با نیترات تعیین، و شاخص آلودگی نیترات (NPI) برای بررسی شدت آلودگی و توزیع مکانی نیترات استفاده شد.شاخص WQI مشخص نمود که کیفیت آب برای مصارف آشامیدنی و کشاورزی در محدوده خوب تا عالی است. میانگین نیترات نمونه های آب برداشت شده در آبخوان شهری ایذه (53.35 میلی گرم بر لیتر)، از حد مجاز (50 میلی گرم بر لیتر) فراتر بود. 39 درصدنمونه ها دارای NPI>1.5 (آلوده) و 20 درصد در آستانه بحرانی (NPI=0.75–1.5) بودند.در 54 درصد نمونه ها برای نوزادان و 46 درصد برای کودکان، شاخص HQ > 1 بود. در نهایت راهکارهایی جهت کاهش غلظت نیترات در آب زیرزمینی شهر ایذه پیشنهاد گردید، و پیشگیری از نفوذ آلاینده ها به عنوان راهکار کلیدی برای حفظ کیفیت آبخوان ضروری دانسته شد.