بررسی انتشار آلودگی در محیط متخلخل آبخوان بابل با استفاده ازمدل های MODFLOW وMODPATH

با توجه به افت شدید آب های زیرزمینی دشت های کشور به دنبال برداشت بی رویه از آنها برای مصارف کشاورزی، مدیران به دنبال راهکارهای مدیریت و احیا سفره های آب زیرزمینی هستند. یکی از راهکارهای جبران افت سطح آب زیرزمینی که خود از موثرترین عوامل نابودی ظرفیت تغذیه و افزایش کیفیت در پهنه آب زیرزمینی است، سناریوهای کاهش برداشت از چاه های کشاورزی و تهیه طرح های ممنوعیت با کمترین عدم قطعیت براساس حساسیت ناحیه ای به آلودگی است. هدف از این تحقیق پیش-بینی شرایط انتشار جریان و آلودگی منطقه بر اساس مدل های عددی است. شبکه تراز و جهت جریان آب زیرزمینی دشت با استفاده از نرم افزار MODFLOW در یک دوره بلند مدت و توسعه مدل پیش بینی با استفاده از عملیات واسنجی و صحت سنجی بر دوره پایه مطالعاتی انجام شود تا بتوان به اجرای سناریوهای پیش بینی از طریق اعمال محدودیت و کاهش برداشت بر منابع بهره برداری آبخوان، و مشخصا چاه های کشاورزی، تا مرحله استخراج هیدروگراف پایدار دشت دست یافت.

روش پژوهش: 

این تحقیق با هدف تخمین و پیش بینی وضعیت آلودگی رخ داده در سایت آلودگی شهری، با استفاده از برنامه های رایانه ای MODFLOW و MODPATH در نرم افزار GMS انجام شد. برای رسیدن به این هدف در مرحله اول، مدل عددی جریان آبخوان بوسیله کد MODFLOW تهیه و کالیبره گردید. سپس کد MODPATH برای ردیابی ذرات آلوده به روش پیشرو در حالت ماندگار مورد استفاده قرار گرفت. در مرحله دوم، تاثیر سناریوی افزایش و کاهش پمپاژ از چاه های بهره برداری بر زمان سیر، طول مسیر و ناحیه گیرش ذرات شیرابه منتهی به آنها به روش پسرو پیش بینی و ارزیابی شد. در مرحله سوم، ردیابی ذرات منتهی به چاه-های نمونه برداری کیفی در دشت به روش پسرو در حالت ماندگار پیش بینی و ارزیابی شد.

مدل جریان آب زیرمینی با توجه به رویکرد خودکار واسنجی و صحت سنجی، کمترین انحراف آماری را بر روی پارامترهای بهینه سازی ایجاد نمود. همچنین مدل کیفیت انتقال ذرات بر روی مدل پیش بینی جریان آب های زیرزمینی به درستی اجرا شد. در آبخوان بابل، محدوده دفن پسماند در حیطه خارج از آبخوان تعیین شده، اشباع است. مشاهده شد، با تنظیم پارامترهای شبیه سازی انتقال ذرات ابر آلودگی پسماند، تخمینی از غلظت به مرزهای تراوا و شبکه آبراهه ای اطلاق گردید. به این معنی که در شبیه سازی انتقال ذرات، در اینجا منبع گسترش آلودگی، شبکه آبراهه ای و مرزهای تراوایی است که مستقیما در دوره های بارندگی و بخصوص طغیان های سیلابی، از آلودگی متاثر خواهند بود. حد غلظت به صورت ارقام متغیر بر پایه تغذیه و بارش در محدوده و برابر با آستانه پایدار اولیه مورد تحقیق (لندفیل) به مدل داده شد. بر اساس نمودار تجمعی غلظت خروجی از مرزهای تراوا و مسیل جریان در ناحیه جنوب شرقی نیز روند تغییرات نمودار غلظت ابر آلودگی، در مدل سازی کیفی دشت نشان می دهد که در دوره پیش بینی، افزایش غلظت به شکل خطی بالا خواهد رفت. با توجه به اینکه محل قرارگیری دفع پساب در محدوده خارج از دشت می باشد، سرعت افزایش آلودگی تا دوره پایانی شبیه سازی ابتدایی چندان بالا نبوده است. با این حال، علت بالا رفتن حجم انباشت غلظت را می توان به وجود مرزهای تراوا و افت شدید آب های زیرزمینی در این ناحیه ربط داد. به عبارتی دیگر، با پایین رفتن بیش از اندازه تراز آب زیرزمینی در محدوده اشباع دشت، جهت جریان به سمت آبخوان با سرعت بالاتری حجم آب آلوده را منتقل خواهد کرد.

چنانچه وضعیت برداشت های آب های زیرزمینی به همین صورت ادامه یابد، علاوه بر کاسته شدن از ذخایر آب های زیرزمینی دشت، کیفیت ذخایر آب باقیمانده نیز کمتر خواهد شد. این امر موجب بروز مشکلات جدی تر در وضعیت کشاورزی منطقه می شود. نتایج اجرای مدل کمی و کیفی به منظور بررسی نفوذ آب آلوده لندفیل بر پایه تراکم آلودگی، نشان داد با احتمال بالا نفوذ ذرات آلوده از سمت دیواره جنوبی به سمت آبخوان در دوره های بارش رخدادی که جریان به صورت تصادفی و در مسیل ها جاری می شود و سپس گسترش تا دریا عملا به دلیل افت تراز آب دریای خزر رخ خواهد داد. نفوذ آب در نواحی شرقی محتمل تر از نواحی غربی است. دلیل انتخاب انتشار آلودگی محل دفع پسماند شرقی به جهت نمایش انباشت ذرات آلوده و پس زدگی از دریا نیز همین بود ه است. پیشنهاد می شود تا در حوزه سیاست گذاری، به منظور کنترل بحران شیرابه دشت، بسترسازی مناسب و دیواربندی محدوده انباشت زباله بر اساس جهت جریان اعمال شود.