آب های زیرزمینی منبع بسیار مهمی برای تامین آب مصرفی در بخش های کشاورزی، صنعت و شرب دشت اردبیل است. از این رو، بررسی تغییرات منابع آب زیرزمینی در برنامه ریزی و مدیریت پایدار این منابع اهمیت فراوانی دارد. در این پژوهش، هدف سطح بندی وضعیت دهستان های موجود در دشت اردبیل به لحاظ بحران آب زیرزمینی و تغییرات آن طی سال های 1360 و 1391 است. بنابراین، از اطلاعات 39 چاه پیزومتری موجود در سطح دشت اردبیل (اخذ شده از سازمان آب منطقه ای) استفاده شد. با استفاده از تکنیک وزن دهی جمعی ساده فازی و روش های درون یابی، سطح ایستابی پیزومترها درون یابی و نحوه تغییرات سطح ایستابی آن ها طی این دو دوره نمایش داده شدند. سپس، نقشه نهایی فازی شده و وزن دار از دو نقشه سال 60 و سال 91 تهیه گردید. نتایج تحلیل، کاهش تقریبا 47 درصدی سطح ایستابی را در سال 1391 نسبت به سال 1360 نشان می دهد. سرانجام، با استفاده از اطلاعات به دست آمده می توان گفت که دهستان های شرقی، ویلکیج مرکزی و فولادلوی شمالی بیشترین تغییرات را به لحاظ افت سطح آب زیرزمینی داشته اند که قسمت شرق و جنوب شرق دشت را شامل می شوند. همچنین، دهستان های شمالی دشت نیز به سمت بحران پیش می روند که، با توجه به نقشه سطح کشت و تراکم چاه عمیق، برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی را در این ناحیه می توان عامل اصلی بحران قلمداد کرد.

سابقه و هدف: رابطه بین عمق سطح ایستابی و تبخیر از سطح خاک در اغلب مناطق خشک و نیمه خشک بسیار مهم است. در این مناطق به علت آبیاری بیش از حد نیاز، اغلب سطح ایستابی نزدیک زمین بوده که باعث شوری خاک می شود. با توجه به اهمیت تبخیر از ستون خاک در حضور سطح ایستابی توجه زیادی را در دههای گذشته به خود معطوف کرده است. فرآیند خشک شدن خاک پدیده فیزیکی تبخیر از سطح خاک در سه مرحله اجرا می شود. مرحله اول، تبخیر با شدت ثابت است. مرحله دوم، تبخیر با شدت نزولی است. مرحله سوم، تبخیر باقیمانده با شدت کم است که بعد از خشک شدن بیش از حد لایه سطحی خاک و تاثیر آن در کاهش هدایت هیدرولیکی خاک آغاز می شود. با توجه به اهمیت مقدار تبخیر از سطح ایستابی در مناطق خشک و نیمه خشک، لازم است این پارامتر به طور دقیق اندازه گیری شود. در نتیجه این پژوهش با هدف تاثیر عمق سطح ایستابی بر روی مقدار تبخیر و همچنین تعیین مراحل مختلف تبخیر انجام گرفت. مواد و روش ها: خاک مورد استفاده از در این آزمایش لومی با چگالی 32/1 گرم بر سانتی متر مکعب بوده است. محل آزمایش گلخانه و مدت زمان آزمایش 74 روز بود. خاکها از الک 2 میلی متری عبور داده شد و سپس با استفاده از قیف خاکها درون لوله های آزمایش ریخته شد. برای تهیه ستون های آزمایش از لوله های پی وی سی با قطر 250 میلی متر استفاده شد. سطوح ایستابی در عمق های 400، 600 و 800 میلی متری از سطح خاک ثابت نگه داشته شد. برای ثابت نگه داشتن سطح ایستابی در عمق های مختلف از بطری هایی استفاده شد که در کنار ستون های آزمایش قرار گرفته و به وسیله لوله ای از انتها، آب را وارد ستون خاک می شد. اندازه گیری تلفات آب از ستون خاک با استفاده از اندازه گیری رطوبت خاک در عمق های مختلف با استفاده رطوبت سنج مدل دلتا انجام شد. یافته ها: نتایج نشان داد حرکت آب در نزدیکی سطح ایستابی به صورت مایع و هرچه به سطح خاک نزدیک می شویم به صورت بخار است. به طور کلی رطوبت در عمق های بین صفر تا 160 میلی متری ستون خاک در طول زمان آزمایش کاهش یافته و لایه های پایینی اشباع باقی می ماند. در حالت ماندگار مقدار تبخیر از سطح خاک برابر است با مقدار تلفات آب از سطح ایستابی و در شرایط غیر ماندگار مقدار تبخیر از سطح خاک برابر است با مجموع تلفات آب از سطح ایستابی و آب از دست رفته از پروفیل خاک. مقدار تبخیر تجمعی در بازه 74 روز از سطح ایستابی، 400، 600 و 800 میلی متری به ترتیب برابر با 6/384، 2/331 و 4/293 میلیمتر بود. بیشترین تلفات آب از پروفیل خاک مربوط به عمق سطح ایستابی 800 میلی متری و مقدار 3/51 میلیمتر بوده است. با افزایش عمق سطح ایستابی از 400 میلی متر به 800 میلی متر (100% افزایش) مقدار تبخیر از سطح ایستابی 24% و مقدار کل تبخیر از سطح خاک 5/16% کاهش یافته است. طول مراحل اول تبخیر برای عمق سطح ایستابی 400 میلی متر دو روز، برای عمق سطح ایستابی 60 سانتی متری یک روز و برای 800 میلی متری کمتر از یک روز بود. نتیجه گیری: نتایج این پژوهش به ما اطلاعاتی در رابطه با فرآیند جریان آب در بالای سطح ایستابی کم عمق آب داد. تغییرات رطوبتی در خاک سطحی خیلی بیشتر از خاک های نزدیک به سطح ایستابی است. در نزدیکی سطح ایستابی به صورت مایع و در نزدیک به سطح خاک حرکت آب به صورت بخار است. با افزایش سطح ایستابی طول مرحله اول تبخیر کاهش یافته است. به طور کلی می توان نتیجه-گیری کرد که تبخیر از سطح ایستابی می تواند بخش زیادی از آب مورد نیاز گیاهان را فراهم کند.

نشست زمین به عنوان یکی از پرمخاطره ترین پدیده های زیست محیطی می تواند به دلایل متعددی از جمله خالی شدن سفره آب و افت سطح آب های زیرزمینی رخ دهد. نشست با جابجایی های قایم زمین شروع شده و اغلب باعث ایجاد گودی، گودال یا شکاف های عمیق در سطح زمین می شود. وقوع این پدیده در اکثر موارد باعث ایجاد خساراتی می شود که عمدتا برگشت ناپذیر و پرهزینه اند. لذا بسیار مهم است که به منظور توسعه پایدار منطقه، قبل از وقوع نشست آن را بتوان به نحوی دقیق پیش بینی و کنترل نمود. در چند دهه اخیر، خشکسالی و برداشت بیش از حد منابع آب زیرزمینی و در نتیجه افت سطح ایستابی، به ویژه در مناطق خشک و کم باران، علت اصلی این پدیده در اغلب دشت های ایران بوده است. هدف از انجام این تحقیق محاسبه میزان نشست زمین ناشی از افت سطح ایستابی در دشت کاشان بوده است. بدین منظور با جمع آوری اطلاعات مورد نیاز، مدل سازی آب زیرزمینی به کمک نرم افزار GMS انجام شده و در نهایت میزان نشست طی 15 سال اخیر تعیین شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که نشست در منطقه مورد مطالعه، هم از نظر مقدار (از چند میلی متر تا چند سانتی متر) و هم از نظر وسعت روند افزایشی دارد. حداکثر میزان نشست برابر با 95/5 سانتی متر به دست آمده است. لذا بسیار ضروری است با مدیریت صحیح و نظارت بیشتر در خصوص برداشت آب های زیرزمینی منطقه، مطالعات علمی و اقدامات سریع به منظور تامین آب شرب و کشاورزی مورد نیاز از سایر روش های نظیر انتقال آب از دیگر مناطق انجام گیرد.

تغییراقلیم یکی از مهمترین چالش های پیش روی مدیریت منابع آب اعم از آب های سطح و آب های زیرزمینی است. هدف اساسی این تحقیق آشکارسازی تاثیر خشکسالی های ناشی از تغییراقلیم بر منابع آب زیرزمینی دشت بیرجند می باشد. در این راستا با استفاده از دو تست تحلیل روند ناپارامتریک تخمینگر شیب Sens و Man-Kendal برای آشکارسازی روند سطح ایستابی آب های زیرزمینی شهرستان بیرجند طی دوره آماری 1370-1395 بر اساس آمار سطح ایستابی 47 چاه مشاهداتی منطقه(سرشماری منابع آب) استفاده گردید. با استفاده از ماتریس همبستگی پیرسون، همبستگی بین عناصر اقلیمی (ایستگاه بیرجند) دما، بارش و تبخیر و تعرق پتانسیل با سطح ایستابی شهرستان بیرجند محاسبه گردید و براساس آن یک مدل رگرسیونی چندمتغییره برای مدل کردن سری زمانی سالانه سطح ایستابی در سطح اطمینان 95/0 توسعه داده شد. فاکتورهای اقلیمی دوره 2080-2065 با استفاده از خروجی مدل HadGEM2-Es از طریق مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG برای موقعیت ایستگاه بیرجند تحت دو سناریوی RCP8. 5 و RCp2. 6 شبیه سازی گردید و براساس مدل رگرسیون توسعه داده شده، سطح ایستابی آب شهرستان بیرجند شبیه سازی گردید. نتایج بیانگر آن بود که اولا در دوره پایه (1370-1395) سطح ایستابی آب منطقه با شیب سالانه 47 سانتیمتر در سال روند کاهشی داشته است. آنالیز همبستگی بیانگر آن بود که سه عنصر اقلیمی بارش، دما و تبخیر و تعرق در یک ترکیب خطی 75/0 از تغییرات سالانه آب زیرزمینی را مدلسازی کرده اند. نتایج مدل ریزمقیاس نمایی اجرا شده روی داده های HadGEM2-Es بیانگر آن بود که در دوره 2035-2065 تحت هر دو سناریوی مذکور سطح آب زیرزمینی منطقه بین 10 تا 13 متر نسبت به دوره پایه افت خواهد داشت که ناشی از افزایش تبخیر و تعرق و به تبع آن کاهش بارش موثر خواهد بود.

در مناطق مرطوب، ایجاد سطح ایستابی و حفظ آن در طول دوره رشد به منظور استفاده بهینه از آب آبیاری و ایجاد رطوبت در منطقه ریشه ها روشی متداول است. اما در مناطق خشک و نیمه خشک، بالا آمدن نمک به همراه آب در اثر جریان مویینه ای به دلیل تبخیر و تعرق زیاد، می تواند عامل بازدارنده ای برای استفاده از این روش محسوب شود. در این تحقیق امکان استفاده از روش های کنترل سطح ایستابی (زهکشی کنترل شده و آبیاری زیرزمینی) با اعمال مدیریت آبشویی در مناطق خشک و نیمه خشک (مانند ایران) بررسی شد. به این منظور سه تیمار با شرایط مختلف کنترل سطح ایستابی شامل زهکشی آزاد، زهکشی کنترل شده، و آبیاری زیرزمینی در چهار تکرار در 12عدد لایسیمتر (ارتفاع 90 و قطر 57 سانتی متر) در نظر گرفته شد. سطح ایستابی با EC آب برابر 5.1 دسی زیمنس بر متر در عمق 55 سانتی متری از سطح خاک در دو تیمار زهکشی کنترل شده و آبیاری زیرزمینی ایجاد شد. گیاه آزمایشی گوجه فرنگی بود. آبشویی خاک زمانی در نظر گرفته شده که میزان تجمع نمک در منطقه ریشه به حد آستانه شوری می رسید. نتایج نشان دهنده امکان استفاده از این روش ها در شرایط خشک و نیمه خشک است. پروفیل خاک از نظر شوری (عصاره اشباع) بررسی و مشاهده شد که توزیع نمک در عمق بین 10 تا 50 سانتی متر در هر سه تیمار حدودا نزدیک به هم و کمتر از 3 دسی زیمنس بر متر است. فقط در تیمار آبیاری زیرزمینی میزان شوری یا ECe در سطح خاک بسیار بالا بود. این افزایش تاثیر منفی بر میزان محصول نداشت بلکه محصول بیشتری نیز نسبت به زهکشی آزاد به دست آمد. در مجموع، مقدار محصول در تیمار زهکشی کنترل شده 73 درصد بیشتر از زهکشی آزاد و 12 درصد بیشتر از آبیاری زیرزمینی بود. ولی متوسط وزن میوه در روش آبیاری زیرزمینی بالاتر بود که نشان از یکنواختی وزن میوه ها دارد. تعداد میوه نیز در هر تیمار به دست آمد که در تیمار زهکشی کنترل شده نسبت به دو تیمار دیگر بیشتر بود. از نظر میزان آب مصرفی، در آبیاری زیرزمینی نصف دو تیمار دیگر آب مصرف شود و بنابراین کارایی مصرف آب در آن بیشتر بود. با توجه به اینکه میزان شوری در منطقه ریشه و در آبیاری زیرزمینی کمتر از 3 دسی زیمنس بر متر بود هیچگونه شستشویی صورت نگرفت. لذا نتایج فوق کارایی این سیستم را در مناطق خشک و نیمه خشک مشخص می کند. اما در دراز مدت در این روش نیاز به آبشویی ادواری در طول فصل رشد وجود دارد.