بررسي تعادل‌بخشي آبخوان‌هاي به هم پيوسته ابهر- زنجان
16 03 2011
admin
0
بررسي تعادل‌بخشي آبخوان‌هاي به هم پيوسته ابهر- زنجان

 

 

رياض‌ا... ايقانيان1، محمدرضا محموديان بيدگلي2

1  - كارشناس ارشد آب‌هاي زيرزميني

2 - دكتراي مهندسي محيط زيست

 (ارائه كننده: شركت مهندسين مشاور مارون)

 

riazighanian@yahoo.com

چکیده

مخازن آب های زیرزمینی واحدهای هیدرولوژیک زنجان و ابهر به دو گروه کلی سازند سخت و رسوبات آبرفتی تقسیم می شوند. سازندهای سخت حدود 50 درصد مساحت دو حوضه را در قسمت شمال و جنوب منطقه پوشش می دهند. دشت زنجان – ابهر در اثر عوامل تکتونیکی که باعث ایجاد هورست و گرابن شده بوجود آمده است. این گرابن ها به وسیله رسوبات دریاچه ای پر شده و در آخرین فاز فعالیت تکتونیکی و ابتدای دوره فرسایش شدید و سریع، رسوبات زیادی به صورت پسروی و پیشروی بر روی سنگ کف قرار گرفته که مجموعه رسوبات آبرفتی دشت را بوجود آورده است. بر اساس مطالعات انجام شده، و به نظر نگارندگان این مقاله، آبخوان های ابرفتی در ایران را می توان به سه گروه آبخوان های تکتونیکی، مخروط افکنه ای، و دلتایی- ساحلی تقسیم بندی نموده و آبخوان ابهر - زنجان را در گروه اول جای داد.

با توجه به مطالب فوق، اگر چه این دو دشت از نظر هیدرولوژیکی جدا بوده، یکی در حوضه آبریز خزر و دیگری در حوزه آبریز دریاچه قم قرار دارد، ولی این دو از نظر هیدروژئولوژیکی بهم پیوسته بوده و حکم یک واحد آبخوان را دارند. نتایج مطالعات تعادل بخشی حاصل مجموعه ای از مطالعات زمبن شناسی، هیدروژئولوژی، هیدرولوژی، بررسی های ژئوفیزیک با 500 سونداژ با حداکثر AB برابر 4000 متر، حفر 9 حلقه چاه اکتشافی با عمق حداکثر 500 متر، آزمایشات پمپاژ، محاسبات بیلان منابع آب و تهیه مدل های کمی و کیفی بوده است. این بررسی ها نشان می دهد که مخازن آبرفتی این دو دشت از دو حوضه متفاوت ولی به شکل یک مخزن غیرسازه ای با حجم آبی حدود 6 تا 8  میلیارد متر مکعب بوجود آمده است که در حال حاضر حدود 600 میلیون متر مکعب در سال از آن برداشت می شود.. لذا این مخزن از نظر بهره برداری مشابه مخازن سدها که جریان آب های سطحی را کنترل می نمایند بوده و می توان چنین آبخوان های تکتونیکی را به عنوان مخازن طبیعی با حجمی عظیم از آب های زیرزمینی معرفی نمود.

واژگان کلیدی: هیدروژئولوژی، آبخوان پیوسته، تکتونیک، زنجان - ابهر

 

 

 

1-تاريخچه توسعه آبهاي زيرزميني در ايران

كشور ايران يكي از كهن‌‌ترين كشورهاي جهان است كه با تكنيك‌ خاص حفر قنات‌ آب مورد نياز خود براي توسعه را از منابع آبهاي زيرزميني تامين نموده است. نشانه‌هاي بهره‌برداري چندين هزار ساله از اين منابع را مي‌توان از تعداد بي‌شمار قنوات (بيش از 40 هزار رشته قنات) كه در تمام نقاط كشور پراكنده است مشاهده نمود.

قابل ذكر است كه اختراع قنات در ايران يكي از بي‌نظيرترين ابداعات بشري از لحاظ فني و علمي بوده و استادي ايرانيان را در استحصال آب زيرزميني در يكي از كهن‌ترين تمدن‌هاي بشري در يك سرزمين خشك نشان مي‌دهد.

تامين آب از منابع آبهاي زيرزميني تا قبل از سال 1340 توسط قنوات انجام مي‌شده صورت مي‌گرفته و از آن سال به بعد، با پيدايش تجهيزات حفاري مدرن روش بهره‌برداري از آبهاي زيرزميني تغيير پيدا كرده و حفر چاه‌ها متداول شده است. در طول سالها به علت سهولت عمل حفاري تعداد چاه‌هاي بهره‌برداري به طور ناگهاني بالا رفته و عمق كلي چاه‌ها نيز براي استفاده آب سفره‌هاي عميق‌تر افزايش يافته است.

اين مسئله باعث پائين‌ رفتن سطح آب و برداشت پيش از حد مجاز از مخزن آبهاي زيرزميني در بسياري از مناطق گرديد به طوري كه در حال حاضر حدود 90 درصد از قنات‌هاي دشتي از مدار خارج گرديده و خشك شده‌اند و هر قدر ميزان بهره‌برداري از آبهاي زيرزميني بيشتر مي‌شود افت سطح آب زيرزميني هم افزايش مي‌يابد. براي حل اين مشكل طرح «تعادل بخشي آبهاي زيرزميني» مورد توجه قرار گرفت تا بتوان در ضمن بهره‌برداري از آبهاي زيرزميني، سطح آب زيرزميني را در حد متعادل ثابت نگهداشت.

با توجه به سابقه مطالعات، برنامه‌هاي پيش‌بيني شده در طرح شامل بررسي‌هاي صحرايي و كارشناسي و عمليات اكتشافي شامل ژئوفيزيك، حفاري و پمپاژ با هماهنگي كامل در راستاي شناخت آبخوان انجام شد.

از نتايج اين طرح ارائه شكل جديدي از طبقه‌بندي آبخوان‌ها حاصل شد. به اين ترتيب الگوي آبخوان ابهر- زنجان به عنوان نمونه‌اي قابل تعميم به ديگر آبخوان‌هاي كشور معرفي مي‌گردد.

 

2- محدوده آبخوان به هم پيوسته دشت ابهر- زنجان:

دشت‌هاي ابهر و زنجان قسمت كوچكي از لبه شمال غربي پهنه بسيار وسيع ايران مركزي هستند كه در برخورد با سيستم البرز به صورت راندگي به زير اين سيستم فرو رفته‌اند. راستاي اين تصادم تقريباً شرقي- غربي و منطبق با گسل سراسري و مهم جنوب البرز (گسل مشا فشم، شمال تهران،‌ آبيك- شمال قزوين) است. دشت‌هاي فوق در دوره نئوژن به صورت حوزه‌هاي كوچك رسوب‌گذاري و پايابي نظير باتلاق قزوين درآمده كه پسروي و پيشروي در آنها تنوع رسوبات را سبب گرديده است.

سرانجام با آخرين فاز فعاليت تكتونيكي و آغاز دوره سريع و شديد فرسايشي،‌رسوبات بسيار زيادي به مرور بر روي رسوبات سنگ كف قرار گرفته و مجموعه رسوبات آبرفتي دشت را به وجود آورده است.

از آنجايي كه مهمترين بستر منابع آبهاي زيرزميني سازندهاي زمين‌شناسي و عوامل تكتونيكي مي‌باشد كه بتوانند مخازن غني يا ضعيف آبهاي زيرزميني را به وجود آورند. لذا شناخت مسائل مختلف زمين‌شناسي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است زيرا هدف بررسي و مطالعه زمين‌شناسي نمي‌باشد بلكه شرح پهنه‌اي از سازندهاست كه منابع آبهاي زيرزميني اعم از چاه، چشمه و قنات بر روي آن واقع شده‌اند. و عوارض زمين‌شناسي باعث مي‌شود كه دره‌هاي عميق و دشت‌هاي مسطح به وجود آيد. جنس طبقات زمين از نظر قابليت نفوذ و فرسايش‌پذيري و شرايط اقليمي منطقه باعث مي‌شود كه مراتع سرسبز و يا زمين‌هاي شوره‌زار ايجاد شود وجود منابع آبي و كيفيت مناسب باعث مي‌شود آبادي‌ها و شهرهاي بزرگ و مراكز صنعتي و تفريحي به وجود آيند. بنابراين شناخت و نحوه به وجود آمدن دوره‌هاي زمين‌شناسي و وضع موجود كمك شاياني در نحوه بهره‌برداري آن خواهد داشت.

قابل ذكر است پوسته زمين حدود 3 تا 4 ميليارد سال طول كشيد تا سرد شود سپس در اوايل دوران اول رخداد بزرگ زمين‌ساختي كاتانگاهي به وقوع پيوست كه نقش مهم و سازنده‌اي در زيرساختاري و روند اصلي تكتونيكي ايران داشته است. در طول دوران اول حيات پديدار گرديده و پهنه ايران زمين در آن عهد به صورت پوشش دريايي كم عمق تا پايابي وجود داشته و در اوايل دوران دوم جنبش‌هاي كوهزايي ريخت‌ زمين‌ساختي كلي و كنوني ايران را پي‌ريزي نموده است. و در دوران سوم بيشتر نقاط ايران از جمله البرز مركزي و جنوبي با رخداد مهم آلپي سبب فعاليت‌هاي وسيع كوهزايي و ماگمايي و بيشتر تبديل به محيط رسوب‌گذاري كم عمق و يا خشكي شده است.

آخرين پديده زمين‌ساختي Pasadenian مي‌باشد كه كمتر از يك ميليون سال پيش به وقوع پيوسته و پسمانده اثرات آن به صورت بالاآمدگي ‌ها فرونشيني‌ها، فعاليت‌ گسل‌ها و لغزش‌هاي زمين همراه با جنب و جوش ضعيف برخي از دهانه آتشفشاني مشاهده مي‌گردد. در عهد حاضر اواخر پليوسن و اوايل پليستوسن تقريباً همزمان با آخرين فعاليت‌هاي كوهزايي و آتشفشاني و تكتونيكي دوره شديد و سريع فرسايش آغاز شده كه با شدت كمتري ادامه دارد. اين فعاليت‌ها در تكوين آبخوان‌هاي آبرفتي نقش اساسي و بنيادي داشته‌اند.

در حال حاضر يكي از اين آبخوان‌هاي مهم منطقه‌، آبخوان دشت زنجان- ابهر مي‌باشد. كه حجم مخزن آن متجاوز از 6 ميليارد متر مكعب برآورد گرديده است. هر سال بيش از 400 ميليون متر مكعب آب از تعداد 2920 حلقه چاه و 183 رشته قنات برداشت مي‌گردد.

بر اساس تقسيمات حوزه‌هاي آبريز دشت ابهر و زنجان از نظر هيدرولوژي در دو حوزه آبريز جداگانه قرار گرفته‌اند. يعني دشت ابهر در حوزه‌ آبريز ابهررود از حوزه‌هاي آبريز ايران مركزي و دشت زنجان در حوزه آبريز زنجانرود سرشاخه‌ رودخانه قزل اوزن از حوزه‌هاي آبريز درياي خزر واقع شده‌اند. ولي نتايج بررسي‌ها و مطالعات انجام شده نشان مي‌دهد كه از نظر هيدروژئولوژي دو آبخوان ابهر و زنجان به هم پيوسته بوده و داراي دو معبر خروجي آبهاي زيرزميني در شرق و غرب منطقه هستند معبر خروجي غربي با ارتفاع مطلق سطح آب زيرزميني 1640 متر در محدوده شهر زنجان و معبر خروجي شرقي با ارتفاع 1440 متر در محدوده شهر ابهر واقع شده.  اين آبخوان پيوسته، با طول حدود 100 كيلومتر و عرض متوسط 15 كيلومتر سطحي برابر 1500 كيلومتر مربع را پوشش مي‌دهد. مطالعات اين محدوده در قالب طرح تعادل‌بخشي آبخوان‌هاي زنجان- ابهر انجام گرديده و نتايج بررسي‌ها نشان مي‌دهد.

كه حداكثر ضخامت آبخوان در نواحي سلطانيه و ابهر متجاوز از 500 متر مي‌باشد. ارتفاع مطلق سنگ كف آبخوان در ناحيه زنجان حدود 1550 متر و در ناحيه ابهر حدود 1200 متر از سطح دريا بوده كه نشان‌دهنده شيب سنگ كف از زنجان به ابهر مي‌باشد.

3- نتايج بررسي‌ها

3-1- كليات

در طول دوره مطالعات دشت ابهر و زنجان مورد بررسي‌‌هاي صحرايي كامل و جامع قرار گرفته و با توجه نقشه‌هاي زمين‌شناسي موجود با مقياس 1:100,000 نقشه زمين‌شناسي يكپارچه‌ محدوده در محيط GIS تهيه گرديده است. (نقشه‌هاي شماره 1 و 2)

در نقشه فوق مناطق بر اساس نفوذپذيري به دو گروه كلي سازندهاي سخت و آبرفت‌ها تقسيم‌بندي شده‌اند. همچنين منابع آب شامل چاه- چشمه- قنات- نهر بر اساس آخرين آمار (سال 1388) به علاوه كليه اطلاعات قبلي مانند سونداژهاي ژئوفيزيك، چاه‌هاي اكتشافي، منابع كمي و كيفي انتخابي بر نقشه فوق منتقل گرديدند.

نيازهاي مطالعات با بررسي و تجزيه و تحليل اطلاعات فوق مشخص گرديد و به جهت تكميل مطالعات تعداد 500 سونداژ ژئوالكتريك با AB برابر 2000 متر و 12 سونداژ ژئوالكتريك با AB برابر 4000 متر در منطقه انجام شد. بر اساس نتايج ژئوفيزيك تعداد 9 حلقه چاه اكتشافي با حداكثر عمق 512 متر حفاري گرديد. و با انجام عمليات چاه‌پيمايي و آزمايشات پمپاژ جنس لايه‌ها، سنگ كف و وضعيت آبدهي آنها مشخص شد. نتايج اين مطالعات در قالب نقشه‌، پروفيل‌ و مقطع تهيه گرديد. نقشه‌هاي هم ضخامت رسوبات آبرفتي، مقاومت عرضي، هم ارتفاع مطلق سنگ كف و مقاطع طولي و عرضي توانست وضعيت هندسي آبخوان را مشخص سازد و ارتباط آبخوان آبرفتي را با سازندهاي مجاور و آبخوان‌هاي دشت مجاور نظير دشت قزوين روشن نمايد.

3-2- بررسي‌هاي هيدروژئولوژي

نتايج مطالعات نشان مي‌دهد كه لايه‌هاي آبدار و تراوا تا عمق حدود 200 متر به صورت پيوسته و تا عمق حدود 500 متر به صورت متناوب از لايه‌هاي تراوا و ناتراو از شرق زنجان تا شرق ابهر وجود دارد. نقاط عميق آبخوان تا عمق حداكثر 500 متر به صورت مناطق محلي در نواحي سلطانيه، ولايش، صائين‌قلعه و ابهر پراكنده بوده و نقشه هم ضخامت رسوبات آبرفتي (نقشه شماره 3) و نقشه هم ارتفاع مطلق سنگ كف (نقشه شماره 4) ارتباط سفره آب زيرزميني دشت ابهر- زنجان را مشخص ساخته و ناهمواري‌هاي سنگ كف را نشان مي‌دهد.

نقشه هم ارتفاع مطلق سنگ كف نشان مي‌دهد كه حداكثر ارتفاع در ناحيه زنجان برابر حدود 1700 متر و حداقل در ناحيه قروه به 1200 متر مي‌رسد و نقشه‌هاي هم مقاومت ظاهري ويژه الكتريكي نشان مي‌دهد كه در كناره ارتفاعات و حاشيه دشت رسوبات واريزه‌اي و دانه درشت انباشته شده كه مخازن مناسب آب زيرزميني را به وجود آورده‌اند.

 

در مركز دشت و اطراف رودخانه‌هاي ابهررود و زنجان رود رسوبات آبرفتي از نوع دانه ريز رسي بوده و اين حالت مويد نحوه رسوب‌گذاري در يك محيط درياچه‌اي و آرام مي‌باشد كه هم زمان با فرسايش شديد و ذوب برف‌ها صورت گرفته است. مقاطع H ، B و Nاين وضعيت را به خوبي نشان مي‌دهند. (مقطع شماره 1) و (جدول شماره 1)

 

4- مقايسه مخزن طبيعي آبخوان ابهر- زنجان با سازه‌هاي مصنوعي

احداث سدهاي ذخيره‌اي و ديگر سازه‌هاي مصنوعي تامين و استحصال آب جهت بهره‌برداري از آبهاي سطحي براي مصارف شرب، صنعت و كشاورزي از قديم‌الايام مرسوم بوده است.  اين مخازن داراي حجمي معين و عمري محدود بوده و از نظر هزينه به دليل استفاده از محل‌هاي مناسب‌تر در گذشته بسيار گران و همينطور به دليل خطر عوارض طبيعي مانند زلزله يا خشكسالي بسيار حساس مي‌باشند. سدها علي‌رغم تمامي محدوديت‌ها منافع زيادي داشته و اغلب شهرهاي بزرگ و كارخانجات مهم در جوار اين نوع منابع بنا شده‌اند. در ايران از سدهاي بزرگي مانند: كرج، سفيدرود، دز، زرينه‌رود، لار،  كر و كرخه بهره‌برداري مي‌شود. در حال حاضر برخي از اين سدها مانند سد سفيدرود به نيمه دوم عمر خود رسيده‌اند.

حال سئوال اين است كه آيا مي‌توان از آبهاي زيرزميني به عنوان مخازن طبيعي بهره‌برداري نمود؟

همانطور كه مي‌دانيد نزولات آسماني كه به سطح زمين مي‌رسند به سه به جز تقسيم مي‌شوند بخشي به صورت رواناب در سطح زمين جاري شده و آبهاي سطحي را تشكيل مي‌دهند، بخش ديگر در زمين نفوذ كرده و مخازن آب زيرزميني را به وجود مي‌آورند و بخش سوم تبخير شده دوباره به جو برمي‌گردد.

به طور كلي مخازن آب زيرزميني در سازندها يا آبرفت‌ها تشكيل مي‌شوند در اين مقاله منحصراً راجع به آبخوان‌هاي آبرفتي صحبت شده است. در حال حاضر حدود 80 تا 90 درصد از آبهاي زيرزميني از طريق آبرفت‌ها مورد بهره‌برداري قرار مي‌گيرند.

5- انواع آبخوان‌ها:

نتايج مطالعات آبهاي زيرزميني در ايران در 50 سال اخير ايجاب مي‌كند كه تعريف جديدي براي طبقه‌بندي آبخوان‌ها ارائه شود. با اظهارنظر اساتيد و كارشناسان صاحب نظر بتوان اين طبقه‌بندي را در آينده تكميل نمود. در اين مقاله آبخوان‌هاي ايران در سه گروه تقسيم مي‌شوند.

الف- آبخوان‌هاي مخروط‌افكنه‌‌اي مانند «مخروط‌افكنه‌ جاجرود در دشت ورامين»

ب- آبخوان‌هاي دلتايي مانند «آبخوان‌هاي دلتايي نكا و تجن»

ج- آبخوان‌هاي تكتونيكي مانند «آبخوان‌هاي زنجان- ابهر- قزوين»

 

الف-آبخوان‌هاي مخروط افكنه‌‌اي:

اين آبخوان‌ها در رسوبات آبرفتي و در ابتداي دامنه ارتفاعات و محل ورود رودخانه‌ها به دشت تشكيل مي‌گردند جنس اين رسوبات در ابتداي مخروط افكنه دانه درشت بوده و از نفوذپذيري مناسبي برخوردارند و به تدريج كه وارد دشت مي‌شوند به ........