
تعداد نشریات | 43 |
تعداد شمارهها | 1,685 |
تعداد مقالات | 13,846 |
تعداد مشاهده مقاله | 32,779,246 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 12,961,890 |
بررسی نقش چینه شناسی در پتانسیل تغذیه در حوضۀ نکارود | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
پژوهش های چینه نگاری و رسوب شناسی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقاله 3، دوره 40، شماره 1 - شماره پیاپی 94، فروردین 1403، صفحه 29-44 اصل مقاله (2.74 M) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/jssr.2024.139951.1275 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نویسندگان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نرگس نبی زاده چمازکتی1؛ غلامحسین کرمی* 2؛ عزیزاله طاهری3؛ رمضان رمضانی اومالی4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1دانشجوی دکتری، گروه آبشناسی و زمینشناسی زیستمحیطی، دانشکدۀ علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2دانشیار، گروه زمین شناسی کاربردی، دانشکدۀ علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، کرج، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3استاد، گروه زمین شناسی کاربردی، دانشکدۀ علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4دانشیار، گروه زمین شناسی کاربردی، دانشکدۀ علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
چکیده | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
حوضۀ نکارود با وسعت 2275 کیلومترمربع در شمال ایران قرار دارد. بخش عمدۀ آهکها در حوضۀ نکارود، شامل آهکهای ضخیملایه و تودهای لار و آهکهای کرتاسه است و به مقدار کمتری آهکهای الیکا، دلیچای و آهکهای روته نیز وجود دارد. خصوصیات مختلفی از قبیل میزان رخنمون، ضخامت و خصوصیات لیتولوژیکی سنگهای کارستی و ارتباط با لیتولوژیهای دیگر در مقیاس ناحیهای، کنترلکنندههای زمینشناسی توسعۀ کارست را تشکیل میدهند. از میان این عوامل، ضخامت و لیتولوژی سازندهای موجود در منطقۀ مطالعهشده، از اهمیت بالایی برخوردار است، بهگونهای که اگر سنگآهک رخنمونیافته ضخیملایه و تودهای باشد، معمولاً پدیدۀ کارستیشدن با سرعت و شدت بیشتری انجام میشود. چینهشناسی منطقه و گسترش آهک لار در منطقه، یکی از دلایل غالببودن سیستم جریان مجرایی در این حوضه است. چینهشناسی در توسعۀ کارست و گسترش مکانی مقدار تغذیه در سازندهای منطقۀ مطالعهشده، نقش مؤثری دارد و با در نظر گرفتن تأثیر عوامل مؤثر بر تغذیه با استفاده از GIS و سنجش از دور، وضعیت بیلان هیدروژئولوژیکی کارست در منطقه بررسی میشود. تعیین بیلان هیدروژئولوژیکی آبخوانها، بهویژه در مناطق کارستی، از اهمیت بالایی برخوردار است. تخمین مقدار تغذیه نیز، یکی از مهمترین پارامترهای مطالعات هیدروژئولوژیکی برای محاسبۀ بیلان است. تغذیۀ آبخوان کارستی ازنظر کمیت و پراکندگی مکانی، به عوامل طبیعی مختلف مانند آب و هوا، توپوگرافی، پوشش گیاهی، خاک و زمینشناسی بستگی دارد. نقشۀ پهنهبندی پتانسیل تغذیه، با استفاده از چند لایۀ اطلاعاتی شامل لیتولوژی، مقدار شیب، جهت شیب، تراکم آبراههها، بارش، تراکم شکستگیها و اپی کارست، پس از وزندهی به روش کارشناسی و تلفیق اطلاعات در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی، تهیه شد. با توجه به نتایج حاصلشده، منطقۀ مدنظر به 5 بخش با پتانسیل تغذیۀ 12، 20، 28، 36 و 48درصد تقسیم شده است و مساحت مربوط به هر بخش به ترتیب 50، 360، 877،817، 5 کیلومترمربع است. متوسط تغذیه در کل محدوده، حدود 29% برآورد شد. براساس میزان تغذیه و متوسط بارش سالانه (430 میلیمتر)، مقدار کل تغذیه در حوضۀ کارستی نکارود حدود 261 میلیون مترمکعب برآورد میشود که از این مقدار، حدود 64 میلیون مترمکعب بهوسیلۀ چشمه و چاههای موجود در حوضۀ کارستی تخلیه است؛ بنابراین حجم تخلیۀ سالانه در این منطقه در مقایسه با حجم تخلیۀ سالانه، حدود 197 میلیون مترمکعب بیشتر است. با توجه به قرارگیری حوضۀ کارستی نکارود در نزدیکی دریای مازندران و وجود گسلهای این منطقه، اینچنین اظهار میشود که به احتمال زیاد بخشی از آبهای تغذیهشده در این حوضه، موجب تغذیۀ آبخوان مجاور و بخشی نیز به دریا تخلیه میشود. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
کلیدواژهها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
کارست؛ چینهشناسی؛ پتانسیل تغذیه؛ تخلیه به دریا | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
اصل مقاله | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقدمه براساس تعریف فورد و ویلیامز، کارست حوضهای با هیدرولوژی و مورفولوژی خاص است که در اثر انحلال زیاد سنگ و توسعۀ بالای تخلخل ثانویه به وجود آمده است (Ford and Williams 2007). نواحی کارستی بهوسیلۀ عوارضی از قبیل مجاری انحلالی، گودیهای مسدود، فروچالهها، درههای خشک و غارها مشخص میشوند (Jenning 1985; White 1988). آب زیرزمینی کارست، یکی از مهمترین منابع آب زیرزمینی در سراسر جهان است. با توجه به گسترش و تنوع سازندهای کربناته، بیش از 25درصد از جمعیت جهان، آب آشامیدنی خود را از سفرههای زیرزمینی کارست تأمین میکنند (Ford & Williams 2007; Hao et al. 2021; Liu et al. 2019). در توسعۀ کارست، عوامل مختلفی نظیر لیتولوژی، مقدار نزولات آسمانی، خصوصیات چینهشناسی و عوامل ساختاری دخالت دارند که عموماً بهصورت تلفیقی عمل میکنند. خصوصیات مختلفی از قبیل میزان رخنمون، ضخامت و خصوصیات لیتولوژیکی سنگهای کارستی و ارتباط لیتولوژیهای دیگر در مقیاس ناحیهای، کنترلکنندههای زمینشناسی توسعۀ کارست را تشکیل میدهند (Karimi verdenjani et al. 2010). از میان این عوامل، ضخامت و لیتولوژی سازندهای موجود در منطقۀ مطالعهشده از اهمیت بالایی برخوردار است، بهگونهای که اگر سنگآهک رخنمونیافته، ضخیملایه و تودهای باشد، معمولاً پدیدۀ کارستیشدن با سرعت و شدت بیشتری انجام میشود (Dreybrodt 1988; Zuber and Motyka 1996). آب زیرزمینی مهمترین منبع آب آشامیدنی در مناطق خشک و نیمهخشک، مانند کشور ایران است. برآوردنکردن دقیق از مقدار تغذیه در بسیاری از آبخوانهای ایران و برداشت بیش از مقدار تغذیه، باعث افت شدید سطح آب زیرزمینی شده است. برآورد مقدار تغذیه در سفرههای کارستی، بهدلیل ناهمگنی، به اطلاعات و آمار متعدد و شناخت دقیق عوامل مؤثر بر تغذیه نیاز دارد (Karami et al. 2016; Freeze and Cherry 1979). سازندهای سخت (بهویژه سازندهای آهکی)، یکی از منابع اصلی تخلیه و انتقال آب به آبرفتها و دشتهای مجاور خودند. در برخی از مناطق ساحلی، سازندهای سخت بهصورت ارتفاعاتی در مجاورت دریا قرار گرفتهاند. بررسی بیلان آب در این مناطق در بیشتر موارد نشاندهندۀ زهکشی آب زیرزمینی از سازندهای سخت به دریاست.
تاریخچۀ موضوع و پیشینۀ پژوهش برآورد مقدار تغذیه با روشهای متعددی ازجمله معادلۀ بیلان، بررسی هیدروگراف چشمهها، نفوذسنج، ردیابی شیمیایی، ایزوتوپی، سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی انجام میشود (Scanlon et al. 2006; Milanovic 1981; Bonacci 2001). استفاده از روش سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی بهدلیل در نظر گرفتن چندین متغیر، هزینۀ کم و کاربردیبودن در مقیاس وسیع و ناحیهای در مناطقی که امکان انجام عملیات صحرایی و آزمایشگاهی نیست، در بسیاری از مناطق استفاده شده است (Milewski et al. 2009; Shaban et al. 2006). فاکتورهایی مانند زمینشناسی، مقدار شیب، جهت شیب توپوگرافی، پوشش گیاهی، بارش، نوع بارش، تراکم آبراههها، تراکم شکستگیها، عوارض کارستی، اپی کارست و ... از عوامل مؤثر بر مقدار تغذیه در یک سفرۀ کارستیاند.(Ford and Williams 2007; Ayalon et al. 1998; Singhal and Goyal 2012) با وزندهی و همپوشانی لایههای اطلاعاتی عوامل مؤثر بر تغذیه در محیط GIS[1]، عدم قطعیت اطلاعات هیدروژئولوژیکی بهطور درخور توجهی کاهش مییابد و از این اطلاعات برای بیلان آب زیرزمینی استفاده میشود (Radulovic et al. 2012) .(Tweed et al. 2007) برای ارزیابی توزیع مکانی تغذیه در منطقۀ کارستی مونته نگرو، از سیستم اطلاعات جغرافیایی استفاده کردند. میزان تغذیه در این منطقه، بین 60 تا 80درصد از بارش سالانه برآورد شده است. (Patil and Mohite 2014) نقشۀ پتانسیل تغذیه را به روش وزندهی در حوضۀ آبریزی در هندوستان تهیه کردند و کلاسهای تغذیۀ این منطقه را در سه دستۀ نامناسب، متوسط و خیلی خوب جای دادند. (Waikar and Nilawar 2014) با استفاده از سنجش از دور و GIS، زونهای پتانسیل آب زیرزمینی را در منطقۀ کاراتانای[2] هندوستان در 5 دستۀ خیلی ضعیف، ضعیف، متوسط، خوب و عالی ارزیابی کردند. (Karami et al. 2016) پتانسیل تغذیه در منطقۀ چالدران در باختر ایران را با استفاده از GIS و سنجش از دور ارزیابی و مقدار درصد تغذیه را در حدود 80درصد این منطقه بهطور متوسط 63درصد برآورد کردند. (Shamsi et al. 2019) تغذیۀ سالانه را در واحدهای کربناتۀ کوه هراز در شمال کشور بررسی و ارزیابی و بر این اساس، مقدار پتانسیل تغذیه در آهکهای منطقه را بین 30 تا 90درصد برآورد کردهاند. حوضۀ کارستی نکارود، یک سفرۀ کارستی ساحلی است که آب خود را ازطریق آبرفت، گسل و مجاری انحلالی عمیق به دریای خزر تخلیه میکند. چشمههای زیردریایی آب شیرین نیز در سواحل دریای خزر مشاهده شده است. با توجه به شرایط اقلیمی (بارش زیاد) و چینهشناسی در این منطقه، تاکنون برآوردی از مقدار تغذیه در این حوضه انجام نشده است. هدف اصلی این تحقیق، بررسی نقش چینهشناسی در توسعۀ کارست و گسترش مکانی مقدار تغذیه در سازندهای منطقۀ مطالعهشده، با در نظر گرفتن تأثیر عوامل مؤثر بر تغذیه با استفاده از GIS و سنجش از دور است تا براساس آن وضعیت بیلان هیدروژئولوژیکی کارست در این منطقه و مقدار تغذیه بررسی شود.
روش کار و شیوۀ انجام مطالعه موقعیت جغرافیایی حوضۀ نکارود با وسعت 2275 کیلومترمربع در شمال ایران قرار دارد. شهر ساری واقع در 30 کیلومتری و شهر بهشهر واقع در 28 کیلومتری شهر نکا، مهمترین مرکز جمعیتی محدودۀ مطالعاتی بوده و به ترتیب در بخش غربی و شرقی آن قرار گرفتهاند. ازنظر مختصات جغرافیایی، این محدوده در عرض جغرافیایی '30 ◦36 تا '15 ◦37 و طول جغرافیایی '00 ◦53 تا '45 ◦54 واقع شده است (شکل 1). حداکثر و حداقل ارتفاع این حوضه، 3836 و 52- متر از سطح دریاست. متوسط بارش سالانه در این حوضه، 430 میلیمتر و متوسط دمای سالانه 14 درجۀ سانتیگراد است. این ناحیه براساس روش دمارتن ازنظر اقلیمی، در اقلیم مدیترانهای قرار میگیرد.
زمینشناسی و هیدروژئولوژی این محدوده ازنظر جایگاه زمینشناسی، جزئی از زون البرز است. از نگاه زمینریختشناسی، مرز شمالی البرز منطبق بر تپهماهورهای متشکل از نهشتههای نئوژن و دشت ساحلی خزر است. در این منطقه نهشتههای پالئوزوئیک تا عهد حاضر، متشکل از سازندهای غالب منطقه ازجمله الیکا، لار و آهکهای کرتاسه رخنمون دارند. بهلحاظ ساختاری نیز، در شمال این حوضه گسل خزر و در مرز جنوبی گسل شمال البرز از نوع معکوس قرار دارد، همچنین گسل نکارود، گسل اصلی است و در مرکز این حوضه قرار دارد و گسلهای فراوانی آن را قطع میکنند که رودخانۀ نکارود نیز واقع بر این گسل جریان دارد. نقشۀ زمینشناسی موجود در شکل 1 و2، محدودۀ مطالعاتی حوضۀ نکارود را نشان میدهد.
شکل 1- نقشۀ زمینشناسی منطقۀ مطالعهشده (برگرفته از نقشۀ 1:250000 ساری و گرگان، سازمان زمینشناسی کشور) Fig 1- Geological map of the studied area (taken from the 1:250,000 map of Sari and Gorgan, Geological Survey of Iran)
شکل 2- مقطع زمینشناسی در محدودۀ مطالعهشده Fig 2- Geology section in the study area
در این حوضه در سال آبی 1400 تا 1401، حدود 716 چشمه وجود دارد که حدود 15 چشمه آبدهی بیشتر از 10 لیتر بر ثانیه دارند. بیشترین مقدار آبدهی نیز، حدود 170 لیتر بر ثانیه است. هدایت الکتریکی این چشمهها از حداقل 270 تا حداکثر 850 میکروموس بر سانتیمتر متغیرند. در این محدوده، حدود 65 حلقه چاه بهرهبرداری و 716 چشمه شناسایی شد که مجموع دبی تخلیهشده از این منابع آبی در شهریورماه سال 1401، حدود 15 میلیون مترمکعب برآورد شده است.
روش تحقیق بهمنظور بررسی نقش چینهشناسی بر توسعۀ کارست در حوضۀ نکارود، در ابتدا بررسیهای صحرایی دربارۀ چینهشناسی و سازندهای منطقه و سپس بررسی هیدروژئولوژیکی در این حوضه انجام شد. همچنین در ادامه با استفاده از نقشههای زمینشناسی و بررسی صحرایی، گسترش واحدهای سنگی و شرایط هیدروژئولوژیکی آنها مشخص و با استفاده از عکسهای هوایی، دادههای ماهوارهای لندست و مدل رقومی ارتفاعی منطقه (DEM)[3] با توان تفکیک 15*15 متر برای تهیۀ نقشههای شیب، زمینشناسی، تراکم شکستگیها و گسترش شبکۀ آبراهۀ منطقه تهیه شد. لایههای اطلاعاتی مهم تأثیرگذار بر تغذیه، شامل لیتولوژی، مقدار شیب، جهت شیب، شبکۀ آبراههای، بارش، تراکم شکستگی، پوشش خاک و عوارض کارستی تهیه و با توجه به ماهیت هریک از عوامل، نقش آنها در مقدار تغذیه مشخص شده است. این لایههای اطلاعاتی، پس از وزندهی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) تلفیق شده است، همچنین نقشۀ پهنهبندی پتانسیل تغذیه نیز تهیه و سپس با توجه به مقدار تغذیه، بارش و مقدار تخلیه، بیلان آبی حوضۀ کارستی برآورد شده است.
بحث و تحلیل یافتههای پژوهش بخش عمدۀ آهکها در حوضۀ نکارود، شامل آهکهای ضخیملایه و تودهای لار و آهکهای کرتاسه است و به مقدار کمتری آهکهای دولومیتی الیکا، دلیچای و آهکهای روته نیز وجود دارد. در این حوضه حدود 716 چشمه وجود دارد که 4 چشمه (سنبی، اسپهاو، جزی و کعوچشمه) آبدهی بیشتر از 10 لیتر بر ثانیه دارند و در سازند لار و در این حوضهاند (شکل15). سازند آهکی لار در این حوضه، از آهکهای ضخیملایه تا تودهایشکل تشکیل میشود و بهلحاظ هیدروژئولوژیکی، پتانسیل بالایی برای کارستیشدن دارد. همچنین گسترش درز و شکستگیهای انحلالی در این آهکها، باعث به وجود آمدن غار در این سازند شده است. این آهکها بخش اساسی لایۀ آبدار کارستی منطقه را شامل میشوند. البته وجود سه گسل مهم در این حوضه، به نامهای گسل خزر، گسل شمال البرز و گسل نکارود نیز، یکی از عوامل مهم در توسعۀ کارست در این حوضه بوده است. با توجه به سیستمهای جریان موجود در کارست، که از نوع افشان یا مجراییاند (شکل3)، سیستم جریان در سازند لار، که لیتولوژی غالب آن را آهک ضخیملایه و تودهای تشکیل میدهد، از نوع مجرایی است. عموماً آهکهای ضخیملایه و تودهای برای ایجاد مجاری و فضای انحلالی بسیار مستعد است و سیستمهای کارستی با جریان مجرایی در آنها ایجاد میشود. بررسی تغییرات زمانی خصوصیات فیزیکی (مانند دبی) و شیمیایی (هدایت الکتریکی) نیز نشان میدهد که تغییرپذیری این پارامترها برای چشمههای مذکور بالاست که بیانگر سیستم غالب مجرایی در این حوضه و توسعۀ پدیدۀ کارست در این منطقه است. نمودار شکل 4، رفتار چشمۀ سن بی را بهعنوان سیستم غالب مجرایی در این حوضه و برای نمونه نمایش داده است.
شکل 3- سیستمهای جریان در کارست (Karami 2002) Fig 3- Flow systems in karst (Karami 2002)
شکل4 - نمودار رابطۀ تغییرات زمانی دبی با هدایت الکتریکی چشمۀ سن بی Fig 4- The relationship between flow time changes and electrical conductivity
حال با بررسی چینهشناسی منطقه و تعیین نوع سیستم جریان، میزان توسعۀ کارست در این حوضه مشخص شده است. با توجه به میزان توسعۀ کارست، با استفاده از دیگر پارامترها، میزان تغذیه در این حوضه را با دقت پذیرفتنی برآورد میکند (شکل 4).
شکل 5- آهکهای چشمههای مجرایی با آبدهی بالا و آهک لار در حوضۀ مطالعهشده Fig 5- Conduit springs with high water flow in Lar limestone and Lar limestones in the studied basin
بهمنظور برآورد درصد تغذیۀ سالانه در حوضۀ کارستی نکارود، 8 فاکتور تأثیرگذار در نرخ تغذیۀ آب زیرزمینی شامل لیتولوژی، مقدار شیب، جهت شیب، تراکم آبراههها، بارش، تراکم شکستگیها، پوشش خاک و عوارض کارستی بررسی و ارزیابی شد. مقادیر وزن هر فاکتور در تغذیۀ آب زیرزمینی از عکسهای هوایی، نقشههای زمینشناسی و بازدیدهای صحرایی مشخص و دستهبندی فاکتورهای مؤثر بر پتانسیل تغذیه، از قبیل مقادیر تأثیر و وزن هر واحد در حوضۀ کارستی نکارود برآورد شد (جدول 1). به بالاترین درجۀ تأثیر عدد 8 و به کمترین درجۀ تأثیر عدد 2 داده شد؛ برای مثال برای مناطق دارای شیب کمتر، از 10 درجه بهدلیل تغذیۀ بالا امتیاز 8 و برای مناطق دارای شیب بیش از 30 درجه امتیاز 2 در نظر گرفته شد. براساس بازدیدهای صحرایی انجامشده، مهمترین پارامترهای تأثیرگذار بر تغذیه، شامل عوارض کارستی، پوشش خاک، تراکم شکستگی و درزهها، لیتولوژی، بارش، جهت شیب، مقدار شیب و شبکۀ آبراهههاست. با توجه به بارش زیاد منطقه، در صورتی که سنگها برهنه باشند، تجمع بارش بر این سنگها انجام میشود و مقدار نفوذ افزایش مییابد.
جدول1- ارزش لایههای مختلف و وزن هر دسته براساس روش کارشناسی Table 1- The value of different layers and the weight of each category based on the expert method
عوامل مؤثر بر تغذیه لیتولوژی: مشخصات سنگشناسی نقش مؤثری در مقدار تغذیه، قابلیت ذخیرۀ آب و توسعۀ کارست دارد .(Shaban et al. 2006) مهمترین واحدهای سنگی رخنمونیافته در این محدوده، شامل سنگآهک، دولومیت، سنگآهک مارنی، شیل، سنگهای ولکانیکی و رسوبات آبرفتی است که بهلحاظ پتانسیل نفوذپذیری در 5 گروه قرار داده شدهاند (شکل 6). سنگهای کربناته بهدلیل نفوذپذیری بالا (آهکهای لار و کرتاسه)، بیشترین امتیاز و شیلها و مارنها بهدلیل نفوذپذیری پایین، کمترین امتیاز را به خود اختصاص دادند (جدول 1). شیب توپوگرافی: شیب توپوگرافی یکی از مهمترین فاکتورهای تأثیرگذار بر نفوذ و نرخ تغذیه است. در نواحی با مقدار شیب زیاد، بهدلیل ایجاد رواناب مقدار نفوذ کاهش و در شیبهای کم بهدلیل وجود زمان کافی برای نفوذ، مقدار نفوذ افزایش مییابد. نقشۀ مقدار شیب محدودۀ مطالعهشده با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی منطقۀ (DEM) تهیه شده است (شکل7). منطقۀ مطالعهشده براساس مقدار شیب به 4 گروه تقسیم شد و شیبهای کمتر، امتیاز بیشتر و شیبهای زیاد، امتیاز کمتری را ازنظر مقدار نفوذ به خود اختصاص دادند. با توجه به نقشۀ به دست آمده، بیشترین شیب در قسمت غربی حوضه است که بهسمت شرق کاهش مییابد و در مرکز حوضه کمترین شیب وجود دارد. جهت شیب توپوگرافی: زاویۀ تابش خورشید در شیبهای رو به شمال و شمال شرقی نسبتبه جنوب متفاوت است. در نیمکرۀ شمالی مقدار تابش خورشید در دامنههای جنوبی بیشتر است، بنابراین مقدار تبخیر در دامنۀ جنوبی بیشتر و مقدار تغذیه کمتر است؛ از این رو بیشترین امتیاز را دامنههای شمالی به خود اختصاص میدهند. نقشۀ جهت شیب با استفاده از مدل الکترونیکی ارتفاعی منطقه (DEM) تهیه شده است (شکل 8). تراکم گسلها و شکستگیها: گسلها و شکستگیها باعث انتقال آب به درون آبخوانها، افزایش توسعۀ کارست و ذخیرۀ آب شدهاند. گسلهای نرمال که در شرایط کششی ایجاد میشوند، نسبتبه گسلهای معکوس و تراستی که در ساختار فشاری شکل میگیرند، نقش بیشتری در انتقال آب زیرزمینی دارند .(Kastning 1977) با استفاده از تصاویر ماهوارهای، نقشههای زمینشناسی و کنترل زمینی، نقشۀ شکستگیها و گسلههای منطقه (گسل خزر، شال البرز و نکارود) رسم و بر مبنای تراکم شکستگیها امتیازبندی شد. مناطقی که تراکم شکستگیها و گسلهای بالایی دارند، امتیاز بیشتری را در تغذیه به خود اختصاص دادند. نقشۀ گسلها و شکستگیها در حوضۀ نکارود در شکل 9 نشان داده شده است. بارش: بارش یکی از مهمترین فاکتورهای تأثیرگذار بر کارستیشدن و تغذیه است. مقدار و نوع بارش، بسته به شرایط اقلیمی و ارتفاع در حوضههای کارستی تغییر میکنند. نوع و شدت بارش بر نرخ تغذیه تأثیر مستقیم دارد؛ بهطوری که بارانهای سیلآسا و ناگهانی فرصت کمتری برای نفوذ دارند و مقدار تغذیه از این بارشها کم است، در صورتی که برف و بارانهای با شدت کم، فرصت نفوذ بیشتری دارند و مقدار نفوذ از آن بیشتر است. با توجه به رابطۀ ارتفاع - بارش در 9 ایستگاه منطقه، نقشۀ همبارش تهیه و بر مبنای ارتفاع بارش امتیازدهی شد. مناطق با بارش بیشتر، امتیاز بیشتری را به خود اختصاص دادند. شکل 10، نقشۀ همبارش حوضۀ نکارود را نشان میدهد. همانطور که نقشه نشان میدهد، مقدار بارش از غرب به شرق حوضه افزایش مییابد. نقشۀ تراکم آبراههها: بهطور کلی آبراههها نمایانگر ساختمانها، لیتولوژی و نفوذپذیری سنگهای زیریناند. تراکم آبراهه نسبت عکس با نفوذپذیری دارد. هرچه در یک منطقه آبراهه بیشتر باشد، مقدار رواناب بیشتر و مقدار تغذیه کمتر میشود. نقشۀ شبکۀ آبراههها با استفاده از مدل الکترونیکی ارتفاعی منطقه (DEM) تهیه و با استفاده از نرمافزار GIS امتیازبندی شد. مناطق با تراکم آبراهههای بیشتر، امتیاز کمتر و مناطق با تراکم آبراهههای کمتر، امتیاز بیشتری را به خود اختصاص دادند. شکل 11، نقشۀ تراکم آبراههها را در حوضۀ نکارود نشان میدهد که بیشترین تراکم آبراههها در دامنۀ رو به شمال قرار دارند. پوشش خاک: پوشش خاک نقش مهمی در نفوذ دارد. لایۀ پوشش خاک، یک لایۀ اطلاعاتی در نظر گرفته شده است که در مناطق دارای پوشش خاک گسترده و نسبتاً ضخیم، مقدار نگهداشت بارش بیشتر و مقدار نفوذ مؤثر، کمتر میشود. در نواحی که سنگها برهنهاند، تجمع بارش زیادتر و مقدار نفوذ ازطریق درز و شکافها بیشتر میشود. شیب زیاد و بارش کم سبب شده است تا بخش وسیعی از این منطقه فاقد پوشش خاک و سنگها برهنه باشد. منطقۀ مطالعهشده بهدلیل قرارگیری در شمال کشور، در بیشتر مناطق پوشیده از گیاه و دارای پوشش خاک است. شکل12، نقشۀ پوشش خاک حوضۀ نکارود را نشان میدهد که میزان پوشش خاک و گیاه از غرب بهسمت شرق حوضه افزایش یافته است و بیشترین پوشش نیز در بخشهای پایانی حوضه قرار دارد. عوارض کارستی: با توجه به اینکه قسمت اعظم نزولات جوی در منطقه بهصورت باران رخ میدهد، بنابراین این مسئله موجب شده است تا درجۀ توسعهیافتگی کارستهای منطقه نسبتاً اندک باشد. مهمترین عوارض کارستی موجود در منطقه، شامل سنگهای برهنه، کارن و غار میشود. عوارض کارستی در منطقه با استفاده از تصاویر ماهوارهای و بازدیدهای صحرایی تهیه شد. بر این اساس، عوارض کارستی به 4 گروه شامل عوارض مهم کارستی (کارن)، کارست برهنه (اپی کارست کم)، کارست پوشیده (اپی کارست زیاد) و واحدهای سنگی غیر کارستی تقسیم شد. شکل 13، نقشۀ عوارض کارستی حوضۀ نکارود را نشان میدهد.
شکل 6- لایۀ اطلاعاتی لیتولوژی Fig 6- lithology information layer
شکل 7- لایۀ اطلاعاتی شیب توپوگرافی Fig 7- Slope information layer
شکل 8- لایۀ اطلاعاتی جهت شیب توپوگرافی Fig 8 - Aspect information layer
شکل9 - لایۀ اطلاعاتی نقشۀ تراکم شکستگیها Fig 9 - Density fractures information layer
شکل 10- لایۀ اطلاعاتی بارش Fig 10- Precipitation information layer
شکل 11- لایۀ اطلاعاتی تراکم آبراههها Fig 11- Drainage density information layer
شکل 12- لایۀ اطلاعاتی پوشش خاک و اپی کارست Fig 12- Epikarst information layer
شکل13 - لایۀ اطلاعاتی عوارض کارستی Fig 13- karst features information layer
وزندهی و آنالیز دادهها برای تعیین پتانسیل تغذیه در ناحیۀ مطالعهشده، فاکتورهای مؤثر بر تغذیه طبقهبندی شدند و براساس قضاوت کارشناسی، امتیاز از 2 تا 8 برای آنها در نظر گرفته شد. بر مبنای این طبقهبندی، هر جا فاکتور دارای امتیاز 8 باشد، بیشترین تأثیر را بر تغذیه دارد و جایی که امتیاز 2 باشد، کمترین تأثیر را بر آن میگذارد (جدول 1). امتیازات و فاکتورهای مؤثر بر تغذیۀ پیشنهادی آورده شده است. ارزیابی هر فاکتور بهتنهایی کارایی لازم را بر پتانسیل تغذیه ندارد و یک مقدار واقعی از مقدار تغذیه را به دست نمیآورد. همپوشانی وزنی، یک ابزار برای مقادیر و ورودیهای متفاوت بهمنظور ایجاد یک آنالیز یکپارچه با یک مقیاس اندازهگیری مشترک است. نقشههای به دست آمده برای هر فاکتور، یک لایۀ منفرد در نظر گرفته میشود. وقتی این لایهها با توجه به وزن آنها در سیستم GIS روی هم قرار داده میشوند، محدودههایی را ایجاد میکنند که مشخصات متفاوتی ازنظر تغذیه دارند. برای به دست آوردن وزن و امتیاز هر منطقه، فاکتورهای مؤثر روی هم قرار گرفتند و نقشۀ پتانسیل تغذیه تهیه شد. نقشۀ نهایی تولیدشده نشاندهندۀ زونهای تغذیه در 5 محدوده است که درصد تغذیه و مقادیر هر محدوده در شکل 14 و جدول 2 آورده شده است. متوسط درصد تغذیه در این حوضه، حدود 29درصد برآورد شده است (معادله1).
جدول 2- درصد تغذیه و مساحت هر منطقه Table 2- recharge percentage and area of each region
با توجه به شکل 14، بیشترین میزان تغذیه در بخش غربی در آهکهای برهنه و در بخش شرقی، در آهکهای لار حوضه وجود دارد. همچنین همخوانی مناطق با پتانسیل تغذیۀ بالا، با رخنمون آهکهای لار و کرتاسه نیز در حوضه نشاندهندۀ توسعۀ کارست در این رخنمون است (شکل 15).
شکل 14- نقشۀ پتانسیل تغذیۀ منطقۀ مطالعهشده Fig 14- Recharge potential map of the studied area
شکل 15- رخنمون آهکهای لار و کرتاسه و چشمههای با آبدهی بالا در منطقۀ مطالعهشده Fig 15- Outcrop of Lar and Cretaceous limestones and high water springs in the studied area
بیلان آبی (اجمالی) حوضۀ کارستی نکارود بیلان آبی، تغییر ذخیرۀ آب در سفره (تفاوت بین آب ورودی و خروجی) است. مساحت رخنمون سنگی حوضۀ نکارود 2100 کیلومترمربع است. با توجه به مقدار متوسط تغذیۀ محاسبهشده 29% و متوسط بارش سالیانه 430 میلیمتر، حجم کل تغذیۀ سالیانه 261 میلیون مترمکعب برآورد شد. از 716 دهنه چشمه و 65 چاه بهرهبرداری این رشتهکوه، سالیانه حدود 64 میلیون مترمکعب تخلیه میشود و حدود 197 میلیون مترمکعب، سبب تغذیۀ آبخوانهای مجاور و یا وارد مسیر گسلهای پیسنگی میشود و درنهایت به دریا تخلیه میشوند.
نتیجه براساس بررسیهای انجامشده در منطقۀ کارستی نکارود، ملاحظه میشود که در بخشهایی از این حوضۀ کارستی که آهکهای لار و کرتاسه رخنمون دارند، درجۀ توسعهیافتگی کارست مشهودتر و سیستم غالب جریان مجرایی است؛ بنابراین، عامل اصلی توسعهیافتگی کارست و غالببودن سیستم جریان مجرایی در بخشهایی از این حوضه، به چینهشناسی آن مربوط میشود. بهمنظور برآورد درصد پتانسیل تغذیۀ سالانه بهعنوان نخستین گام در مطالعات بیلان هیدروژئولوژیکی، ضمن توجه ویژه به عامل چینهشناسی، از عوامل تأثیرگذار تراکم گسلها و شکستگیها، بارش، مقدار شیب، جهت شیب، عوارض کارستی، تراکم آبراههها و پوشش خاک نیز استفاده شده است. با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، عوامل تأثیرگذار در پتانسیل تغذیه ارزشدهی و وزندهی و درنهایت نقشۀ پتانسیل تغذیه تهیه شده است. نقشۀ پتانسیل تغذیه نشان میدهد 5 کیلومترمربع دارای تغذیۀ 45%، 817 کیلومترمربع دارای تغذیۀ 36%، 877 کیلومترمربع (بیشترین میزان تغذیه مربوط به آهکهای ضخیملایۀ سازندهای لار و کرتاسه است که حدود 36 تا 45درصد پتانسیل تغذیه را شامل میشوند) دارای متوسط تغذیۀ 28%، 364 کیلومترمربع دارای متوسط تغذیۀ 20% و 50 کیلومترمربع دارای متوسط تغذیۀ 12%درصد است. برای محاسبه و برآورد بیلان هیدروژئولوژیکی این منطقه، مساحت رخنمون سازندهای آهکی کارستی، میانگین بارندگی و درصد تغذیه مشخص شد. میزان حجم تغذیۀ سالانه در این منطقه حدوداً 261 میلیون مترمکعب بوده است. مجموع حجم تخلیۀ سالیانۀ چشمهها و چاهها حدوداً 64 میلیون مترمکعب بوده است که تفاوت میزان تغذیه و تخلیه حدود 197 میلیون مترمکعب است. نظر به اینکه آبهای زیرزمینی تمایل دارند بهسمت سطح اساس فرسایش حرکت کنند و با توجه به شکل حوضه و همچنین وجود گسلهای بزرگ و پیسنگی در منطقه، به احتمال زیاد بخشی از آبهای تغذیهشده به آبرفت و دریای خزر تخلیه میشوند؛ بنابراین اینچنین اظهارنظر میشود که کوههای منطقه علاوه بر تأمین آب چشمهها، ذخیرۀ بیشتری نیز دارد که تأییدی بر وجود تخلیۀ آب زیرزمینی زیردریایی به دریای مازندران است. اگرچه برآورد مقدار تغذیه با توجه به فاکتورهای مؤثر بر تغذیه با عدم قطعیت همراه است، با وجود این عدم قطعیت باید تحقیقات در این باره انجام شود. همچنین با استفاده از نمونههای ایزوتوپی و هیدروژئوشیمیایی در محدودۀ خروجی آب از حوضه، این عدم قطعیت کاهش مییابد و به نتیجۀ مطلوبی میرسد. بنابراین، روش ارائهشده برای تعیین مقدار تغذیه استفاده و سبب کاهش عدم قطعیت و رسیدن به اطلاعات دقیقتر میشود.
[1] Geographic information system [2] Charthana [3] Digital elevation model | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مراجع | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bonacci O. 2001. Analysis of the maximum discharge of karst springs. J. Hydrol., 9 (4):328–338. Ford D.C. and Williams P.W. 2007. Karst Hydrogeology and Geomorphology, John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, p. 1-10. Ghandchi M. Afsharianzadeh A. and Manochehri M. 1990. Geological Organization of the country, geological map 1:250000 of Sari and Gorgan. [In Persian] Freeze R. A. and Cherry J. A. 1979. Groundwater. Prentice-Hall, Englewood Cliffs: 604 p. Jennings J. N. 1985. Karst geomorphology. 2 edition, Basil Blackwell, Oxford, 293 p. Karimi Verdenjani H. Afsharianzadeh A. and Manochehri M. 2010. Karst Hydrogeology Concepts and Methods, Eram Shiraz Publications, p. 36-37. [In Persian] Karami G.H. 2002. Assessment of heterogeneity and flow systems in karstic aquifers using pumping test data: Ph.D. Thesis, Univ. of Newcastle upon Tyne, Newcastle upon Tyne, 180 p. Kastning E. H. 1977. Faults as positive and negative influence on groundwater flow and conduit enlargement, In: R. R. Dilamarter and Csallany S. C. (Eds.) hydrologic problem in karst regions, Western Kentucky University. Bowling Green Kentucky, p.193-201. Milanovic P. T. 1981. Karst hydrogeology. Water Resources Publications. 434 p. White W. B. 1988. Geomorphology and hydrology of karst terrains. Oxford University Press, 464 p. Zuber A. and Motyka J. 1996. Hydraulic conductivity and solute transport parameters of karstic-fractured-porous aquifers. In: proceedings of international conference on karst-fractured aquifers – vulnerability and sustainability, Katowice-Ustron, Poland, June 10-13, 1996, p. 282-289. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 140 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 90 |