بررسی انواع روش ها در تعیین حریم کیفی نقطه ای چاه آب
چندین روش برای تعیین حریم چاه وجود دارد که از نظر روش کار و هزینه های اجرایی با هم متفاوت بوده و انتخاب هر یک از آنها با توجه به منابع موجود، شرایط هیدروژئولوژیکی و اهداف ویژه ای صورت می گیرد.
پیشرفته ترین و بهترین روش ها، روش هایی است که از مباحث تحلیلی و یا از مدل سازی کامپیوتری و یا ترکیبی از آن دو استفاده کند، که دراین صورت اگر برداشت های دقیق و کاملی از پارامترهای آبخوان مورد نیاز باشد، ممکن است حتی از همکاری مشاورین فنی نیز در این زمینه استفاده گردد.
روش شعاع ثابت دلخواه - Optional Fix Radial
در این روش در اطراف هر چاه موجود در محدوده مورد مطالعه یک دایره با شعاع مشخص رسم می شود که تعیین کننده حریم است (شکل را ببینید). به عنوان مثال در ایالت جورجیا این شعاع حدودا 450 متر برای هر چاه در نظر گرفته شده ولی در ایالت لوئیزیانا برای آبخوان های آزاد شعاع 3200 متر و برای آبخوان های محبوس شعاع 1600 متر به عنوان حریم هر چاه تعریف شده است. در ایران نیز بسته به نوع حریم مورد نظر می توان یک شعاع در نظر گرفت. ولی به طور کلی اندازه شعاع انتخابی بازتابی از خصوصیات هیدروژئولوژیکی منطقه است.
این روش ساده و ارزان بوده و انجام آن به مهارت فنی چندانی نیاز ندارد. انتخاب شعاع ثابت بزرگ در این روش می تواند اثرات حفاظتی آن را بر روی آبخوان افزایش داده و نقطه ضعف های تکنیکی این روش را جبران کند. هم چنین استفاده از این روش به عنوان یک روش سریع ولی موقتی (تا زمانی که روش دقیق تری استفاده شود) معمول است. البته این روش به ویژه زمانی مفید است که خطر آلودگی قری بالوقوعی منطقه را تهدید کند و اقدامات فوری ضروری باشد.
از معایب این روش این است که اساس این روش برپایه اصول هیدروژئولوژیکی استوار نیست و دیگر این که ممکن است اطلاعات کافی برای تعیین شعاع آستانه موجود نباشد. بنابراین، این روش به تنهایی ممکن است برای حفاظت منطقه تغذیه ناکافی باشد. هم چنین کاربرد این روش ممکن است هزینه های اضافی را بر مدیریت اراضی تحمیل کند (درصورتی که حریم پیشنهادی وسیع تر از مقدار کافی باشد)؛ به ویژه در مناطقی با زمین شناسی پیچیده که دارای مرزهای هیدرولوژیکی واقعی هستند. مضاف بر این ها پایه های علمی محدود این روش در مقایسه با سایر روش ها آن را از قابلیت دفاع کم تری برخوردار می سازد.
در استفاده از این روش توجه به منابع آلودگی بالقوه در نزدیکی و در داخل حریم تعیین شده می تواند در تعیین این که آیا استفاد از روش های پیچیده تر ضروری است یا نه، کمک کند.
تعیین حریم حفاظت کیفی چاه با استفاده از یک شعاع ثابت دلخواه
روش شعاع ثابت محاسبه شده - Calculated Fix Radial
در این روش برای هر زمان گذر ویژه یک مرز دایره ای شکل حول هر حلقه چاه رسم می شود که برای محاسبه شعاع دایره از معادله زیر استفاده می گردد.
R=(QT/nH)^0.5
که در این معادله:
شعاع دایره :R
نرخ پمپاژ چاه (مترمکعب بر سال) :Q
تخلخل آبخوان (درصد) :n
طول اسکرین چاه (متر) :H
زمان گذر تا چاه پمپاژ (سال) که براساس هیدروژئولوژی و موقعیت منبع آلاینده انتخاب می شود :T
در شکل زیر استفاده از روش شعاع ثابت محاسبه شده را نشان می دهد. معادله فوق با توجه به حجم آبی که در یک دوره زمانی معین از یک چاه می توان پمپاژ کرد تهیه شده است. این دوره زمانی براساس تخمین زمان لازم برای تصفیه آلودگی آب زیرزمینی قبل از این که به چاه برسد یا زمان لازم برای رقی قشدن و پخش آلودگی (برای مثال حدود 5 سال) تعیین می شود.
همان طور که از پارامترهای معادله مشخص است، معادله فوق شامل پارامترهای هیدرولوژیک پایه می باشد. حسن استفاده از این روش در سادگی کاربرد، هزینه کم و تا حدودی عدم نیاز آن به تکنسین های ماهر است. مشابه با روش شعاع ثابت دلخواه به وسیله این روش می توان محدوده حریم را برای تعداد زیادی از چاه در مدت زمان نسبتا کوتاهی تعیین کرد. البته این روش نسبت به روش قبل به لحاظ استفاده از فرمولی مشخص علمی تر بوده و از دقت بیش تری برخوردار است.
در زیر مثالی برای تعیین حریم چاه با استفاده از روش شعاع ثابت محاسبه شده ارائه شده است:
مثال: یک منطقه روستایی روی یک سفره محبوس واقع شده است. چاه موجود در این روستا با نرخ ثابت 370110 m3/year آب را پمپاژ می کند و طول اسکرین چاه نیز 30/5 متر است. براساس اطلاعات موجود، تخلخل آبخوان 25 درصد است. با انتخاب 5 سال به عنوان زمان گذر (TOT) حریم چاه 457 متر تعیین می گردد. بنابراین شعاع 457 متر به عنوان حریم کیفی (حفاظتی) نقطه ای برای چاه مورد نظر انتخاب می گردد.
گاهی برخی نتایج ممکن است اشتباه باشند و این به دلیل آن است که این تکنیک همه فاکتورهای موثر بر انتقال آلودگی را لحاظ نمیکند. به علاوه استفاده از آن در مناطقی که از نظر زمین شناسی پیچیده اند و مرزهای هیدرولوژیک وجود دارند محدودیت دارد.
از معایب دیگر این روش این است که حریم چندان مطمئنی برای چاه تعیین نمی کند و این به علت کلی نگری است که در محاسبه خصوصیات آبخوان انجام می دهد. به خصوص این خطا زمانی بارز می شود که سازندهای زیر سطحی ناهمگون باشند. در یک آبخوان آبرفتی رسوبات مجموع های از قلوه سنگ ها، سیلت و رس هستند که اغلب، شکل گیری آنها طوری است که مسیرهای ترجیحی را برای حرکت آب ایجاد می کنند و یا موانعی را برای آن به وجود م یآورند (بافت جهت یافته) . اگرچه این روش نسبتا ارزان است ولی ممکن است نسبت به روش قبلی هزینه های بیش تری داشته باشد و این به دلیل صرف زمان برای تعیین پارامترهای هیدروژئولوژیکی مورد نیاز در معادله است. بنابراین کاربرد تکنیک روش ثابت برای چاه هایی که کاملا در رسوبات آبرفتی حفر شده اند، ممکن است محدوده کاملا امنی را به منظور جلوگیری از ورودی آلودگی سطحی به چاه ایجاد نکند. به همین دلیل عامل ضریب امنیت برای این مدل در نظر گرفته می شود، که مقدار آن برای زمانی که همه پارامترها شناخته شده باشند معادل 1/3 و برای مواقعی که یکی یا بیش تر آنها مجهول باشند، 1/5 فرض می شود.
تعیین حریم حفاظت کیفی چاه با استفاده از یک شعاع ثابت محاسبه شده
روش اشکال مختلف ساده شده - Simpled Various Shapes
این روش از مدل های تحلیلی برای ایجاد شکل های استاندارد حریم کیفی چاه با توجه به معیارهای هیدروژئولوژیکی نمایانگر، زمان گذر (TOT) و مرزهای جریان (موقعیت عوارض هیدرولوژیک و فیزیکی کنترل کننده جریان آب زیرزمینی) استفاده می کن د. شکل این حریم ها متنوع بوده و برای مجموع ههای مختلفی از شرایط گوناگون هیدروژئولوژیکی محاسبه شده اند که برای هر مجموعه از این شرایط شکل های زیادی ممکن است به کار رود. با این حال این روش تعداد کمی از انواع عمومی آنها را پیشنهاد می کند. بهترین شکل برای حریم چاه شکلی است که با پارامترهای هیدروژئولوژیکی و شرایط زمین شناسی منطقه دقیقا هماهنگ باشد. یک شکل استاندارد شده زمانی قابل قبول است که به طور طبیعی در اطراف چاه و براساس جریان آب های زیرزمینی تعریف گردد.
گستردگی محدوده حریم در بالادست جریان با استفاده از معادله زمان گذر و وسعت منطقه تغذیه کننده به دست می آید و مرزهای پایین دست حریم نیز به وسیله حل معادله جریان یکنواخت محاسبه می شوند.
مزایای استفاده از این روش به شرح زیر است:
احتیاج به داده های صحرایی کمی دارد و پس از این که یک بار شکل استاندارد (برای یک چاه) محاسبه شد، برای سایر موارد محاسبه آن ساده است.
از نظر قیمت تمام شده، تنها با مختصر افزایشی در هزینه ها در مقایسه با روش شعاع ثابت می توان نتایج بسیار جامع تر و تکنیکی تری را به دست آورد. زیرا به منظور ترسیم شکل استاندارد شده داشتن اطلاعاتی نظیر نرخ پمپاژ چاه، جنس مواد سفره و جهت جریان آب زیرزمینی ضروری است.
معایب این روش نیز عبارتند از:
در شرایطی که تغییرات زمین شناسی زیاد و مرزهای هیدرولوژیکی متعدد وجود داشته باشد میزان خطا در تعیین حریم بالا می رود. به علاوه برای توسعه دقیق فر مهای استاندارد و تعیین الگوی مناسب جریان آب زیرزمینی در حریم چاه به حجم وسیعی از داده ها نیاز است.
به زبان ساده تر این روش نسبت به دو روش قبلی قابلیت ها و توانایی های بیش تری دارد ولی نتایج آن ممکن است با اندک خطایی در اطلاعات ورودی به مقدار زیادی از واقعیت دور شود. شکل مراحل این روش را به طور شماتیک نشان می دهد.
تعیین حریم حفاظت کیفی چاه با استفاده از شکل های مختلف ساده
این روش به طور کلی اشکالی را به عنوان حریم چاه تعریف می کند که نشان دهنده شرایط پمپاژ و شرایط هیدروژئولوژیکی منطقه هستند. این اشکال مختلف براساس محاسبه فاصله تا پایین دست جریان و گستره جانبی مرزهای آن حول یک چاه پمپاژ، به وسیله حل معادلات تحلیلی نظیر معادله جریان یکنواخت به دست می آیند. شکل پیشنهادی توسط مدل با شرایط هیدروژئولوژیکی و پمپاژ منطقه هماهنگ است و یا این که با اطلاعاتی که در بازدید صحرایی از محیط پیرامون چاه به دست می آید قابل ترسیم است. به طو ر کلی شکل مزبور منطبق با الگوی حرکت آب زیرزمینی در اطراف چاه می باشد.
جایی که مقادیر نسبتا دقیقی از هدایت هیدرولیکی و شیب هیدرولیکی اندازه گیری شده باشد (مثلا مقادیر متوسط آن موجود باشد و یا مقادیری که در گذشته اندازه گیری شده اند در دسترس بوده و به کل منطقه تعمیم داده شده باشند)، از این روش به خصوص برای مناطق روستایی و مناطقی که داده های صحرایی محدودند ولی اطلاعات تعمیم یافته یا ناحیه ای در دسترس است، بسیار مفید می باشد. در این روش یک ضریب ایمنی یا زون بافر در اطراف چاه تعریف می شود که چنان چه اطلاعات از دقت، اعتبار و جزییات بیش تری برخوردار باشند، می تواند به عنوان حریم مطمئنی برای هر چاه در نظر گرفته شود.
به عنوان مثال در تعیین WHPA با استفاده از معادلات جریان یکنواخت، منطقه آبگیری ممکن است به صورت نوار باریک و طویلی در بالادست چاه تعریف شود. با این حال اگر گرادیان هیدرولیک استفاده شده در این تعریف بیش تر از مقدار واقعی تخمین زده شده باشد، منطقه آبگیری به شکل دایره نزدیک تر شده و محدوده بیش تری از پایین دست و جوانب چاه را در بر می گیرد. در واقع تنها زمانی که گرادیان هیدرولیکی به صفر میل می کند (آب راکد) روش CFR (شعاع ثابت محاسبه شده) بهترین مقدار را برای منطقه آبگیری ارائه می کند. بنابراین، این روش برای شرایطی که گرادیان هیدرولیکی کم تر از مقدار واقعی باشد زون بافر را در بالادست و برای شرایطی که بیش تر از مقدار واقعی باشد آنرا در پایین دست جریان گسترش می دهد. هم چنین برای زمانی که خطوط جریان به طور نه چندان دقیقی برآورد شده باشند نیز به ازای هر 304/8 متر در بالادست جریان 76/2 متر در پایین دست را به عنوان حریم تعریف می کنند.
این زون های بافر به عنوان فاکتور اطمینانی که ضریب عدم قطعیت مقدار هدایت هیدرولیکی را تعیین می کند، نیز به کار می روند. کارکردن با این روش در مورد آبخوان های ناهمگون و آنهایی که شامل مرزهای هیدروژئولوژیک هستند (مانند کانال های آبیاری، دریاچه ها و رودخانه ها) نتایج قابل قبولی را ارائه نمی دهد.
تماس واتساپ: 09190622992 (98+)
شناسه تلگرام مدیر سایت: Basin_Ir_bot@
نشانی ایمیل: www.Basin.ir@Gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
تماس با ما
تماس واتساپ
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
سفارش پروژه
در منابع آب
نظرات (۰)