تماس با ما
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
پروژه
مبانی مدل سازی کیفی آب های زیرزمینی - انواع منشأء آلودگی
مدل ریاضی در آلودگی آب های زیرزمینی در واقع فرم ریاضی معادلات بیلان و حرکت و انتقال مواد محلول را در یک محیط آب زیرزمینی نشان می دهد که با تلفیق آنها و با فرض پیوستگی محیط، معادلاتی به صورت معادلات دیفرانسیل جزیی نتیجه می شود. این معادلات در نقاط مختلف یک آبخوان نوشته شده و از طریق روش های مختلف، برای مکان ها و زمان های گوناگون حل می شوند.
مدل های ریاضی در آلودگی آب های زیرزمینی و یا به عبارت دیگر حل معادلات دیفرانسیل جزیی در سامانه کیفی آبخوان می تواند به دو صورت تحلیلی و عددی انجام شود. با این که روش دقیق حل معادلات روش تحلیلی می باشد، ولی پیچیدگی سامانه آبخوان، غیرهمگنی سازندهای زمین شناسی، برداشت و تغذیه های متفاوت چه به صورت طبیعی و چه مصنوعی و به خصوص وجود آلاینده های مختلف باعث می شوند که حل تحلیلی معادلات به جز در شرایط ساده و حالت خاص، امکان پذیر نباشد. به همین جهت استفاده از روش های عددی در تهیه مدل های ریاضی در آب های زیرزمینی به دلیل قابلیت های ویژه ای که دارند، بیش تر از سایر روش ها معمول می باشد.
قبل از تهیه مدل یک آبخوان لازم است از سامانه آلاینده های آن شناخت کافی به دست آوریم. لذا با توجه به متغیر بودن و تنوع آلودگی های آبخوان، ابتدا در مورد انواع آلاینده ها و چگونگی آلوده شدن آبخوان به طور خلاصه در زیر بحث می شود.
آلودگی غیرمتمرکز یا توزیعی یا آلودگی با منبع غیرنقطه ای
در آلودگی با منبع غیر نقطه ای، آلاینده ها در سطح آبخوان و یا دشت به طور گسترده، توزیع و آلودگی در سراسر آبخوان به صورت غیرمتمرکز پخش می شود. به طور مثال م یتوان آلاینده هایی که در بخش کشاورزی به صورت استفاده از کود های شیمیایی، علف کش ها و سموم دفع بیماری های گیاهی رخ می دهد را نام برد.
فرآیند این نوع آلایندگی به خصوص زمانی که آبخوان نزدیک به سطح زمین و کم عمق باشد به مراتب سریع تر به آب زیرزمینی منتقل می شود. در نتیجه این فرآیند، آبخوان در مدت زمان کوتاهی آلوده شده و در پی آن خطرات جبران ناپذیری را به محیط زیست وارد می سازد. به عنوان مثال می توان مناطقی چون ساحل دریای خزر در شمال، دشت هایی مانند دشت سیستان، دشت سلماس، دشت جنوب تهران، بعضی از مناطق غرب و جنوب کشور را نام برد.
از طرف دیگر فرهنگ غیرعلمی و غیرمنطقی استفاده از کودهای شیمیایی به منظور تولید بیش تر که در کشاورزان رایج می باشد، باعث شده است که استفاده از مواد شیمیایی در کشاورزی به طور تصاعدی رشد کرده و باعث افزایش روزافزون آلودگی آب زیرزمینی شود.
علاوه بر مساله فوق که عامل اصلی آن انسان و بخش کشاورزی می باشد، جنس سنگ کف آبخوان، می تواند در بعضی از مناطق به عنوان یک آلاینده غیرمتمرکز و توزیعی عمل کند. به طور مثال در صورتی که نوع سنگ کف از نئوژن واریزه ای حاوی املاح تبخیری می باشد، ارتباط آن با آب های زیرزمینی باعث می شود که بر اثر فعل و انفعالات شیمیایی به طور مداوم آب آبخوان شور شده و در نتیجه از کیفیت آن کاسته شود. ضمن این که افزایش بهره برداری از آبخوان و تخلیه بیش از حد آن، می تواند این آلودگی را تسریع بخشد.
در سال های اخیر به دلیل آلودگی هوا در شهرهای بزرگ، به خصوص در شهرهایی که به طور غیر اصولی گسترش یافته اند و مسایل عدیده ای مانند ترافیک و ازدیاد جمعیت را به وجود آورده اند، مانند شهر های تهران، مشهد، اصفهان، تبریز و... پس از بارندگی های طولانی، این آلودگی ها به همراه آب برگشتی ناشی از بارندگی به آب زیرزمینی رسیده و در سطح آن پخش می شود. این نوع آلودگی به دلایل وجود عناصر شیمیایی خاص، در صورتی که سطح آبخوان نزدیک به سطح زمین باشد، آبخوان را سریعا تحت تاثیر قرار می دهد. با توجه به این که در اکثر شهر های بزرگ بخشی از آب شرب و یا اکثریت آن توسط آب زیرزمینی تامین می شود، لذا باعث کاهش کیفیت آب آبخوان شده و برای سلامتی انسان خطرناک می باشد.
آلودگی متمرکز یا موضعی یا آلودگی با منبع نقطه ای
برخلاف آلودگی های غیرمتمرکز و توزیعی، آلودگی های موضعی بر اثر وجود منبع آلاینده نقطه ای، به طور تدریجی آبخوان را آلوده کرده و فرآیند عملکرد آن به صورت ورود آلودگی از نقطه آلاینده به سمت آبخوان می باشد.
در این مورد شاید بتوان یکی از آلاینده های اصلی که از زمان های بسیار دور در اغلب شهرها و روستاهای ایران رایج است را سامانه دفع فاضلاب خانگی توسط چاه های جذبی و نشت آب آلوده از آن به داخل آبخوان دانست. به خصوص در مناطق پرجمعیت، این نوع آلودگی از آلاینده های اصلی آبخوان محسوب می شود. گرچه در حال حاضر پروژه های فاضلاب شهری در بعضی از شهر های بزرگ در ایران در دست مطالعه و اجرا می باشد ولی به دلیل طولانی بودن اجرای آن و همچنین گسترش بی رویه محدوده شهری، به سختی می توان شهری را به طور کامل از نظر شبکه فاضلاب پوشش داد. در نتیجه همیشه آبخوان های شهری در معرض خطر آلودگی های چاه های فاضلاب می باشند. این آلودگی با این که از نظر نوع سامانه آن، جز آلودگی متمرکز و نقطه ای محسوب می شود، ولی در جایی که تعداد زیادی از این نقاط وجود داشته و نوع آلاینده نیز یکسان باشد می توان این آلودگی را از نوع توزیعی نیز در نظر گرفت.
علاوه بر چاه های فاضلاب خانگی، در سال های اخیر با روند صنعتی شدن بعضی از شهرها مانند اراک، یزد، تبریز، اصفهان، قزوین ,...، پساب های صنعتی کارخانجات از طریق چاه های فاضلاب به داخل آبخوان هدایت می شود. این کار متاسفانه به علت عدم نظارت دقیق به وضعیت دفع پساب های کارخانجات روزبه روز در حال گسترش بوده و واضح و آشکار است که ادامه روند آلودگی به خصوص آلودگی های صنعتی خسارات شدیدی به پیکره کیفی آبخوان وارد کرده و در نتیجه پیامد های منفی زیست محیطی را به وجود خواهد آورد.
همچنین Septic Tank ها را نیز می توان از نوع آلودگی های موضعی دانست. این نوع مخازن کوچک که اخیرا در بسیاری از برج های ساختمانی و مجتمع های مسکونی در شهرهای بزرگ به منظور محلی برای انباشتن فاضلاب احداث می شوند، قاعدتا باید نفوذناپذیر بوده تا بتواند هدف نهایی از احداث آن را برآورده کند. با این وجود با توجه به نوع و فرهنگ بساز- بفروشی در جامعه به منظور کسب درآمد بیش تر و سریع تر، هیچ گونه تضمینی جهت اجرای کامل و فنی این نوع مخازن کوچک وجود ندارد، لذا در مواقعی به عنوان یک منبع آلاینده می تواند عمل کند.
از نوع آلاینده های متمرکز آبخوان، می توان مخازن کوچک سطحی را که به طور مثال برای ذخیره کردن مواد نفتی احداث می شوند، نام برد. این گونه مخازن سطحی کوچک، ممکن است جایگاهی برای انباشتن زباله های اتمی و سایر مواد آلاینده باشد. با اینکه فرآیند پدیده نشت از این نوع مخازن به حرکت آلودگی به سمت آبخوان بسیار کند صورت می گیرد، به طور کل در اثر گذشت سالیان متوالی، این نوع آلودگی می تواند در مناطقی با آب زیرزمینی کم عمق ظاهر شده و عوامل بسیار خطرناکی را برای انسان به وجود آورد.
در بعضی از مناطق و کشورها، ابتدا مخازنی ذخیره ای را در اعماق زمین ایجاد می کنند و سپس از طریق چاه های تزریق، مواد آلوده صنعتی را به این مخازن زیرزمینی هدایت می کنند. این مخازن به علت این که مستقیما و از سطوح جانبی مختلف در ارتباط با خاک هستند، لذا می توانند نقش بزرگی در آلودگی آبخوان ایفا کنند.
همان گونه که ذکر گردید، در اکثر موارد، آلودگی ها توسط انسان به آبخوان انتقال داده می شود و به عبارت دیگر می توان بیان داشت که اکثریت آلودگی های متمرکز، به طور مصنوعی انجام می شود. در بعضی از مواقع، در اثر وقوع حوادث غیرمترقبه مانند زلزله، حرکات تکتونیکی داخل زمین شکاف هایی به وجود آید که آلودگی را از یک محل به محل دیگر منتقل می کند که این امر ممکن است به صورت موضعی و یا توزیعی صورت پذیرد.
آلودگی خطی
علاوه بر دو نوع سامانه آلاینده توزیعی و موضعی، می توان آلودگی خطی را نیز نام برد. این نوع آلودگی زمانی رخ می دهد که رودخانه ای آلوده است (چه از نظر شوری و چه به عنوان دریافت کننده پساب کارخانجات و یا فاضلاب شهری) مانند رودخانه شور استان مرکزی، رودخانه قشلاق که هرزآب سنندج به آن اضافه م یشود و یا رودخانه کارون در حوالی شهر اهواز که دریافت کننده فاضلاب شهری و پساب های کارخانجات می باشد و یا نهر فیروزآباد در جنوب تهران که کلیه هرزآب های شهری و رواناب سطحی شهر تهران را دریافت می کنند. در این صورت در مسیر رودخانه به علت به وجود آمدن پدیده هیدرولیکی تداخل رودخانه آبخوان مرتبا آبخوان به صورت خطی در معرض آلودگی قرار می گیرد.
در سال های اخیر، در بعضی از شهر های ایران، به دلیل رهایی از فاضلاب کارخانجات و یا حتی هرزآب شهری هرزآب ها به داخل پوکه قنات های خشک و مترو هدایت شده و در طی عبور در مسیر قنات، آبخوان را آلوده می کنند.
از دیگر حالات آلودگی خطی آبخوان، می توان نشت آلودگی از طریق زهکش ها در پروژه های زهکشی را نام برد. زهکش ها که در حالت معمولی به علت بالا بودن سطح آب احداث می شوند، تا با تخلیه آب محیط را برای کشاورزی مساعد کنند و در اکثر مواقع دریافت کننده آب آلوده ناشی از فعالیت های کشاورزی و به کارگیری مواد شیمیایی می باشند. از طرف دیگر در خاک های شور، مقدار آبی را که به آب آبیاری اضافه کرده تا وظیفه آبشویی خاک را انجام دهند نیز به این زهکش ها منتقل می شود. در این صورت آب زهکش ها علاوه بر مواد شیمیایی کشاورزی، به شوری نیز آلوده م یباشند که در مسیر خود تا رسیدن به حوضچه های تبخیری (در صورت وجود) و یا رودخانه در ارتباط با آبخوان قرار گرفته و در نتیجه این آلودگی به آبخوان منتقل می شود.
از دیگر آلاینده های خطی می توان به پدیده تداخل آب شور و شیرین اشاره نمود. این نوع آلودگی خطی به صورت قائم و منحنی وار است و نه به صورتی که در مورد رودخانه و زهکش های حاوی آب آلوده گفته شد.
پدیده تداخل آب شور و شیرین یکی از مشکلات اساسی در آبخوان های ساحلی دنیا می باشد. به دلیل فراهم بودن امکانات زندگی و شغلی در بنادر و سواحل و در نتیجه تراکم جمعیت در آن، تامین آب شرب شهرهای ساحلی به صورت یک مشکل مهم بروز نموده است. باتوجه به اینکه تامین آب در این مناطق اکثرا توسط آب زیرزمینی صورت می گیرد، لذا بهره برداری بیش از حد، از آبخوان باعث تشدید پدیده تداخل شده و مرتبا پیش روی جبهه شوری به سمت آبخوان شیرین ساحل صورت م یگیرد. بدیهی است تداوم این مساله، باعث از دست رفتن تدریجی منابع آب شیرین در شهر های ساحلی خواهد شد.
از مناطق حاد متاثر از این پدیده را در ایران، می توان دشت شبستر واقع در ساحل شرقی دریاچه ارومیه، اطراف دریاچه های مرکزی به خصوص در حاشیه خط القعر کویرها، سواحل دریای خزر و سواحل جنوبی ایران نام برد. در بعضی از مناطق پیش روی شوری به حدی بوده که باعث خسارات جبران ناپذیری به بخش کشاورزی و باغات و در نتیجه به بار آمدن مسایل اقتصادی و اجتماعی شده است.
در کویر های مرکزی که به عنوان دریافت کننده کلیه جریانات سطحی و زیرزمینی دشت عمل می کنند، در سالیان گذشته گرادیان هیدرولیکی از اطراف به سمت دریاچه و مرکز کویر بوده، در سال های اخیر به علت عدم تغذیه کافی و تخلیه و بهره برداری زیاد از آبخوان، گرادیان هیدرولیکی از سمت کویر به سمت مناطق کشاورزی معکوس شده و در نتیجه احتمال تداخل آب شور و شیرین وجود دارد. گرچه یکی از عوامل پایین آمدن کیفیت آب زیرزمینی این گونه دشت ها، تشکیلات زمین شناسی منطقه نیز می باشد.
با توجه به مسایل فوق الذکر، بر اساس نوع آلودگی آبخوان باید برنامه ریزی مناسبی جهت حفاظت از آبخوان از منابع آلاینده صورت گیرد.
دریافت ویدئوهای آموزشی، شبیه سازی کیفیت و آلودگی آبخوان با مدل MT3DMS
شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@
نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
در منابع آب
نظرات (۰)