نمونه هایی واقعی در زمینه چگونگی پاسخ سیستم آبهای زیر زمینی به تغییر در تقاضای پمپاژ

لانگ آیلند از شمال به مناطقی معروف به همان ناحیه آیلند، از شرق و جنوب به اقیانوس اطلس و از غرب به خلیج نیویورک و رودخانه شرق محدود شده است. لانگ آیلند به چهار شهرستان تقسیم شده است. دو شهرستان های غربی، تحت عنوان Kings و Queens، بخشی از شهر نیویورک است.

بارشی که منجر به ارتشاح و نفوذ آب می شود تنها منبع طبیعی لانگ آیلند برای آب شیرین است. زیرا سیستم آب زیرزمینی در قسمت پایین توسط سنگ بستر نسبتا نفوذ ناپذیر و در دو طرف توسط آب شور یا خلیج و اقیانوس (شکل زیر) محدود شده است. حدود نیمی از بارش منجر به تغذیه آب در سیستم آب زیرزمینی می شود. بقیه جریان نیز به عنوان رواناب سطحی به شکل مستقیم به رودخانه ها وارد شده و یا از طریق تبخیر و تعرق از دست داده می شود (کوهن و همکاران، 1968). بسیاری از بارش هایی که به آبخوان در بالاترین بخش محصور نشده  می رید به سمت جانبی حرکت کرده و در نهایت به رودخانه ها و اطراف بخش های آب شور تخلیه می گردد؛ باقی مانده تراوش به سمت پایین سبب تغذیه سفره های آب عمیق تر است.آب وارد شده به این سفره های آب عمیق تر بسیار به آرامی در مناطقی که واحدهای محصور وجود دارند قرار می گیرد اما آزادانه به مناطق دیگری که در آن واحدهای محصور وجود ندارد نیز وارد می شود. آب در سفره های آب عمیق تر نیز حرکت می کند و در نهایت بسوی دریا و به سفره های دارای همپوشانی تراوش می کند. بیلان آب پیش از توسعه برای بسیاری از بخش های Nassau و Suffolk در شهرستان لانگ آیلند در شکل زیر نشان داده شده است.

در طول سه قرن گذشته، آب زیرزمینی این جزیره از طریق سه فاز مجزا توسعه داده شده است. در ابتدا، که با ورود مهاجران اروپایی در اواسط قرن 17 آغاز شد، تقریبا در هر خانه چاه کم عمق برای هر فرد وجود داشت، که منبع آن ذخایر آب در بالاترین رده ساختار زمین شناسی بود، و همچنین چاه فاضلاب های آنها که فاضلاب را به این ذخایر به شکل پساب با مقدار یکسان بازگشت می داد. از آنجا که با گذر زمان جمعیت پراکنده شد، این حالت از عملکرد تنها دارای اثر کمی بر کمیت و کیفیت آب زمین های کم عمق بود. در طول دو قرن بعدی، جمعیت به طور پیوسته افزایش یافته و در پایان قرن 19، چاه های انفرادی در برخی از مناطق به نفع چاه های عمومی بهره برداری کم عمق رها شده بود.

مرحله دوم با رشد سریع جمعیت و توسعه شهری که در طول نیمه اول قرن 20 رخ داده است، آغاز شد. نفوذپذیری و تراوایی بالا در ذخایر لانگ آیلند صاحبان را به استفاده گسترده از سیستم فاضلاب دفع داخلی تشویق کرد، و آلودگی ناشی از افزایش ترشحات فاضلاب منجر به رها سازی نهایی بسیاری از چاه های داخلی و چاه های عمومی کوچک و کم عمق به نفع موارد عمیق تر و چاه های با ظرفیت بالاتر شد. به طور کلی، پمپاژ چاه های عمیق تنها یک اثر کوچک در مقدار آب های زیرزمینی کم عمق و سیستم های آب سطحی مرتبط داشت چرا که بسیاری از آب مجددا به مخزن آب زیرزمینی، از طریق سیستم های دفع داخلی فاضلاب بازگردانده میشد.

تصویر اول در بالا را ببینید...

بیلان آب های زیر زمینی برای بخشی از Nassau و Suffolk در شهرستان لانگ آیلند نیویورک.

(اصلاح شده توسط کوهن و همکاران، 1968).

بلوک دیاگرام لانگ آیلند، نیویورک. و جداول فهرستی بیلان آب و بیلان کلی آب های زیر زمینی در شرایط پیش از توسعه. هر دو بودجه آب با فرض شرایط تعادل یا بدون تغییر در ذخیره می باشند.

اما مرحله سوم که در حال حاضر امتداد دارد با توسعه بهره برداری از آب زیر زمینی در لانگ آیلند در اوایل دهه 1950 با معرفی سیستم های فاضلاب در مقیاس بزرگ در بیشتر مناطق پر جمعیت آغاز شد. هدف از لوله گذاری های فاضلاب برای جلوگیری از ورود فاضلاب خانگی به سیستم آبخوان به دلیل منع گسترش آلودگی ناشی از این منبع در چاه های عمومی عمیق تامین آب تشخیص داده شد. حتی اگر آبخوان به این طریق از فاضلاب حفاظت شود، این امر و روش نیز خود باعث جلوگیری از دوباره پر شدن (تغذیه آب) آبخوان است؛ اتفاقی که در آن فاضلاب از طریق سیستم های فاضلاب دفع داخلی به مخزن آب زیرزمینی ارائه مجدد می شده است. فاضلاب در حال حاضر به گیاهان پالاینده فاضلاب سپرده می شود، که پساب خروجی آن هم به خلیج و اقیانوس برای تخلیه منحرف می گردد. کاهش تغذیه آب باعث شده است که آب در مناطق sewered بهخ شکل جدی کاهش داشته باشد، جریان پایه کاهش یافته و یا حذف شده است، و طول جریان رودخانه ها چند ساله نیز کاهش را نشان می دهد.

در بخش های Nassau و Suffolk، حدود 200 فوت مکعب در ثانیه فاضلاب (آب زیزمینی که پمپ شده و مورد استفاده واقع شده است) در سال 1985 توسط سه منطقه عمده فاضلاب به اجزاء آب شور اطراف تخلیه گردیده است (Spinello و Simmons سال 1992). همانطور که قبلا اشاره شد، تنها منبع آب شیرین به سوی سیستم بارش است. بنابراین، آب مورد نیاز برای تعادل از دست رفته سیستم آب های زیر زمینی باید در درجه اول از کاهش تخلیه آبهای زیر زمینی به رودخانه ها و به اجزاء آب شور نواحی اطراف بدست آید. جذب از کاهش تبخیر و تعرق آب زیرزمینی، جریان  های بهاری، و برخی از رواناب های سطحی نیز امکان پذیر است، اما هر یک از این منابع محدود به حداکثر حدود 25 فوت مکعب در ثانیه است (شکل). با کاهش حرکت جریان به رودخانه ها، سر چشمه جریان خشک شده و طول جریان کوتاه تر می شود. از آنجایی که تخلیه آب زمین به اطراف بدنه آب شور کاهش می یابد، زمین شور حرکت آب بسوی خشکی به صورت نفوذ آب شور. بنابراین، این مورد یک مثال است که در آن تعیین بازدهی سازگاری با محیط زیست نمی تواند تنها بر روی بیلان آب پیش از توسعه بنا شود. پاسخ خاصی از سیستم آب های زیر زمینی به توسعه باید در تعیین محدودیت های مناسب برای تنظیم و برنامه ریزی در استفاده از آب های زیر زمینی در نظر گرفته شود.

ادامه دارد (بخش چهارم)...

منبع: سایت زمین شناسی آمریکا

ترجمه: سایت بیسین

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح