دانلود شناسایی و محاسبه حریم سفره های آب های زیر زمینی با تاكید برشناخت حریم با word

شناسایی‌‌و‌محاسبه‌حریم سفره های‌آبهای زیر زمینی‌با تاكید برشناخت حریم
چاه از نظر برداشت(پمپاژ‌)‌وآلودگی
چكیده
تمامی‌سفره‌های‌آب زیر زمینی اعم از سفره‌های‌ازاد و‌تحت‌فشار‌بر‌اساس قانون ظروف مرتبطه عمل‌میكنند. به‌این‌مفهوم‌كه اگر از‌یك‌نقطه‌ای ازین سفره‌براثر نیروی ثقل یا پمیاژ‌آبی‌برداشته شود،‌‌به عبارتی دیگر، اگر در روی یك سفره  كه چاه یا قنات ویاچشمه ای را تغذیه می كند،چاه جدیدی  حفر شود،چنانچه‌سفره‌تغذیه‌نگردد،كاهش‌اب‌تا محدوده خاصی برروی تمامی سطح سفره محسوس خواهد بود. به همین جهت‌برای هر چاه یا قناتی كه فعلا آب آن برداشت میشود، حریمی در نظر گرفته میشود.‌به عنوان نمونه اگر چاه یا قناتی در یك سفره كه چاه ویا قنات دیگری در ان قبلا فعال بوده،حفر گردد ، باید برای آنها تعیین حریم گردد،این‌حریم‌در گذشته به صورت محلی وبه شكل عرف‌و ‌باشیوه‌های‌خاصی انجام ‌می‌گردید اما امروزه در ارتباط با‌كمیت وكیفیت آب ونوع  وعمق وضخامت سفره ،نوع‌موتور(از‌نظر قدرت وتوان)مربوط به دو منبع استحصال آب ‌با نظر اداره‌آب‌های زیر زمینی محل از روشهای محلی واز روی تخمین تعیین می‌شود .چرا كه با‌توجه به تجربه قبلی كارشناس ،حریم 500متر تا 5000 متر یا بیشتر وكمتر اعلام می‌شود.اما درین تحقیق سعی گردیده كه با توجه به برداشت شدید وبی رویه آبهای زیر زمینی در ایران و تاحدودی عدم تغذیه مناسب آن از یكسو،وآلودگی شدید آبهای زیر زمینی در مخروط های افكنه (تمام شهر هایی كه بر روی مخروط های افكنه قرار گرفته‌اند نظیر تهران ،كرج،قزوین،ورامین ،سمنان. و ده‌هاشهر دیگر..)،حریم چاهها به روش علمی  با‌آخرین دستاوردها درین زمینه ، تعیین می‌گردد .این روشها كاربردی بوده ومی‌تواند‌الگویی نو برای محاسبه حریم  تمامی منابع آبی ‌به ویژه چاه باشد. (عاشوری ، 1367)
كلید  واژه ها :حریم سفره های آب زیر زمینی،حریم چاه،‌خط 50‌‌ روز

1- مقدمه:
یك جغرافیدان جهت مطالعه پراكندگی چشمه های موجود در یك منطقه و چاههای عمیق و نیمه عمیق و یا دستی پر آب وكم‌آب ونوسان آب آنها با توجه به برداشت زیاد ویا نوسان بارش،یك مهندس عمران درمطالعات مهندسی مربوط به ساخت وساز ها وتامین آب شرب‌واحدهای مسكونی و تجاری وصنعتی، ویك مهندس‌برنامه‌ریزی‌شهری وروستایی‌در مطالعات خود پیرامون آبرسانی شهری وروستایی‌وپیش بینی‌محدودیت  توسعه وگسترش آتی روستا یا شهر، ویك مهندس كشاورزی به جهت تدارك همه جانبه در   تامین‌آب‌زراعی‌محصولات سیفی و شتوی ویك متخصص تكتونیك‌در ارتباط‌با تغییرات‌زمین ساختی‌سفره های‌آب زیرزمینی وچگونگی جابجایی آب سفره ها درارتباط بافرایند های تكتونیكی ویك خاك شناس در ارتباط با نوسان آب زیرزمینی وتغییرات  پایداری وچسبندگی خاك،همگی نیاز شدید به مطالعه وبررسی حریم سفره های آب زیر زمینی دارند،كه در این مقوله بیشتر به محاسبه حریم آب چاهها پرداخته می شود.نوسان آب چاهها وقنوات در ارتباط مستقیم با تغییرات حریم سفره آنها میباشد.چون بیش از 95 درصد آب شرب شهر ها وروستاهها  وهمچنین‌آب‌ كشاورزی از طریق آبهای زیر زمینی‌تامین می‌گردد،پس شناسایی حریم چاهها از نظر میزان بر داشت آب‌وآلودگی‌آبها اهمیت فوق العادهای دارد.چرا كه اولا برداشت بیش ازحد آب  موجب بهم خوردن تعادل حریم چاه شده وسبب خشك شدن‌آن ویا سایر منابع آب مجاور می گردد.وبه این ترتیب بنیادواحدهای جغرافیای انسانی‌و جوامع انسانی وتجاری وصنعتی‌كه‌بر مبنای آب شكل گرفته بودند،متلاشی می گردد.
دوما،تقریبا تمامی شهر ها وروستاهای سراسركره زمین ازجمله كشور ایران، آب شرب خود را از طریق آبهای زیر زمینی بویژه چاهها تامین می كنند،به این ترتیب آب ها از نظر آلودگی می توانند مشكل جدی برای شهر وندان وروستائیان ایجاد كنند..‌ازین رو شناسایی حریم چاهها از نظر آلودگی نیزدر مطالعات برنامه ریزی شهری و روستایی وآمایش سرزمین نیز اهمیت میابند.در اصل مقاله ثابت خواهدشدكه تقریبا‌تمامی‌آب شرب شهرها وروستاهها ازنظر حریم آلودگی مراعات نمی شوند.درین مقاله سعی میگردد كه حریم چاهها هم از نظر میزان برداشت وهم ازنظر آلودگی شناسایی وبا اعداد وارقام وروابط ساده ریاضی تعیین گردند.این تحقیق كاملا كاربردی بوده می تواند از سوی مسئولان در مناطق مختلف شهرها و روستا اجرا گردد.    
2-حریم چاه
هنگامی كه چاه بهره برداری پمپاژ می شود ، آب درون چاه به بیرون هدایت    می شود و موجب می گردد كه سطح آب درون چاه در اوایل پمپاژ پائین آید . با توجه به ویژگیهای سفره ، پس از مدتی ، سطح آب در درون چاه ثابت می ماند . آنچه كه موجب ثابت ماندن سطح آب در درون چاه ، در حال پمپاژ می شود ، آبی است كه از بین فضاهای خالی سازندها ، در اثر نیروی ثقل از درون فضاها و خلل و فرج سنگها وارد چاه می گردد . چرا كه حجم آب رها شده از سفره آبدار به اندازه حجم آبی است كه از لوله آبده خارج می شود .‌ به این ترتیب بین آب وارد شده به چاه و آب پمپاژ شده از آن تعادلی برقرار گردیده و سبب ثابت ماندن سطح آب درون چاه می گردد . به این سطح ثابت سطح دینامیك آب   می گویند . آنچه كه سبب گردیده تا آب ، تحت تأثیر نیروی ثقل از درون سفره وارد چاه گردد ، اختلاف سطحی است كه بین سطح آب درون چاه و سطح آب زیرزمینی بوجود آمده است . به این ترتیب در اطراف چاه بهره برداری بهنگام پمپاژ ، سطح آب كمی پائینتر از سطح آب زیرزمینی قرار می گیرد كه اگر بخواهیم شكل آن را ترسیم نمائیم در رسوبات همگن و همروند به شكل مخروط متقارن معكوس دیده می شود (شكل شماره 1) كه به آن مخروط افت نیز اطلاق می شود . (صداقت ، 1372)
شكل شماره 1 - تغییرات شعاع و عمق مخروط افت در فواصل زمانی مساوی (یك ساعت) پس از شروع پمپاژ با دبی ثابت . (اندازه ها بر حسب مقیاس نیست)
هر اندازه مدت و مقدار آبكشی بیشتر گردد مخروط افت گسترش و عمق بیشتری پیدا می كند . با گذشت زمان ، سرعت بزرگ شدن و عمیق شدن مخروط افت كاهش می یابد .
به این ترتیب با توجه به دبی آبكشی و مشخصات لایه آبدار ، در هر لحظه  منطقه ای در اطراف چاه ، تحت تأثیر پمپاژ قرار می گیرد و خارج از آن ، سطح ایستابی نسبت به حالت قبل از پمپاژ تغییر نمی كند . حد این منطقه را كه سطح مخروط افت با ایستابی اولیه مماس می گردد ،‌دایره تأثیر ، و شعاع این دایره را شعاع تأثیر می نامند . شعاع مخروط افت (R) ، شعاع تأثیر یا حریم چاه نامیده می شود و اندازه‌ آن به میزان آبدهی چاه و قابلیت انتقال سفره بستگی دارد . هر اندازه میزان بهره برداری از چاه بیشتر باشد شعاع تأثیر نیز بزرگتر است . ارتفاع مخروط افت با ضریب قابلیت انتقال رابطه معكوس از خود نشان می دهد . ارتفاع مخروط افت در سازندهای دانه ریز بزرگتر از سازندهای دانه درشت است .
1-2 حریم چاه از نظر برداشت آب
برای محاسبه حریم چاه از نظر برداشت آب ، از روابط تجربی زیر استفاده می شود :
الف :‌ رابطه دوپویی و تیم  
دوپویی و تیم برای مطالعه شعاع تأثیر یا حریم چاه در ارتباط با پمپاژ در شرایط ماندگار تحقیقات زیادی انجام داده اند و روابط زیر را در رابطه با شكل شماره 3 ارائه داده اند .
برای سفره های آزاد
(1)
شكل شماره 2 – شماتیك چاه بهره برداری
برای سفره های تحت فشار
از طریق تغییر روابط و مساوی قرار دادن (R) رابطه زیر بدست می آید.
(2)
(3) 
در روابط فوق داریم :
Q : دبی چاه به متر مكعب در ثانیه
K : ضریب نفوذ پذیری به متر در ثانیه
H : فاصله سطح ایستابی تا سنگ كف به متر
h : فاصله سطح دینامیك تا سنگ كف به متر
R : شعاع تأثیر به متر
S : افت سطح در آب درون چاه به متر
K : ضریب نفوذ پذیری به متر بر ثانیه
ro: شعاع چاه به متر
شكل شماره 3 – چاه های مشاهده ای در اطراف چاه پمپاژ و افت سطح آب در آنها
ج – روش استفاده از منحنی های تراز آب در اطراف چاه
هنگامی كه حریم چاه در شرایطی كه مخروط افت نامتقارن است می توان ، در ارتباط با شكل شماره (3) و حفر تعدادی چاه مشاهده ای در اطراف چاه پمپاژ ، افت سطح آب را در اطراف چاه مشخص كرد . پس از آن با مقیاس معینی ، منحنی تراز آب را روی كاغذ به صورت نقشه ترسیم كرد . منحنی تراز آب در اطراف چاه پمپاژ از حالت طبیعی خارج شده و به طرف چاه و اطراف آن بسته می شود . چون در هنگام آبكشی سطح آب زیرزمینی پایین می افتد ، در یك محیط همروند فاصله اولین منحنی تراز كه بطرف چاه خمیده می شود ، تا محل چاه از هر طرف ، شعاع تأثیر یا حریم چاه قلمداد  می گردد . به این ترتیب می توان این منحنی ها را با منحنی های تراز آب زیر زمینی همان محل كه قبلاً آماده شده است  ، منتقل نمود و نقاط برخورد منحنی های تراز آب چاه پمپاژ و منحنی های تراز آب زیرزمینی را به صورت نقطه چین وصل كرد . (شكل شماره 4)
این محدوده ، افت سطح آب را در حین پمپاژ مشخص می كند . اما چون شعاع تأثیر چاه (R) نامتقارن است ، در طرف چپ (عكس جهت جریان آب زیرزمینی) كمی كوچكتر بوده و از نقطه اوج (K) بالاتر نمی رود به این ترتیب شعاع تأثیر چاه (حریم چاه) حد اكثر در محدوده c.b.a.k قرار می گیرد كه در شكل شماره 4 به صورت خط چین نشان داده می شود . (‌ عاشوری ، 1378 )
فاصله‌ نقطه K یا نقطه اوج تا چاه یا مقدار L تقریبا برابر   است . در اینجا B پهنای لایه آبدار سفره است . اگر T ضخامت سفره باشد طبق قانون دارسی Q برابر دبی و A مساوی سطح مقطع و I شیب ، V سرعت ظاهری و K ضریب نفوذ پذیری است .
(5) :
(6) :
(7) :
از سوی دیگر مقدار Q مزبور معادل دبی بوده كه وارد چاه فرضی با شعاع عمل R شده است .
(8) :
(9) :
از تركیب رابطه 7 و 8 رابطه زیر بدست می آید.
(10) :
(11) :
در رابطه فوق K ضریب نفوذ پذیری و A سطح مقطع و V سرعت ظاهری ،   شیب و T ضخامت سفره ، R شعاع تأثیر می باشد (ولایتی – س 1371)
شكل شماره 4 – مخروط افت نامتقارن در بالا و حریم چاه در پایین
2-2 حریم چاه از نظر آلودگی (شعاع تأثیر آلودگی )
آزمایشات باكتریولژیكی متعددی كه از آب چاه ها ، توسط ادارات بهداشت مناطق انجام گردیده ، نشان داده است كه آب تعدادی از چاهها آلوده است . آلودگی آب چاههای شرب غالباً به دلیل نزدیكی آنها با مخازن دفع زباله ها و یا اماكن آلوده و مجاورت با چاههای جذبی و فاضلابهای انسانی و بیمارستانی است . مناطقی كه در آنها چاههای بهره برداری شرب حفر می گردد ، بایستی در برابر آلوده سازهای دست بشر و یا مواد زاید و دفعی ، بویژه افزایش موادی همچون نیترات  ، نیتریت   آمونیاك   و فسفات   در امان باشد . علاوه بر آن مشاهده علائمی از كولی وكلی فرمها در آب ، دلالت بر آلودگی آب دارد . از آنجایی كه عمل میكروبهای بیماری زا طولانی نبوده و پس از مدت 50 روز در آب زیر زمینی از بین می روند ، به این ترتیب می توان با محاسبه سرعت آب زیر زمینی در پیرامون چاه بهره برداری ، حوزه ای تعیین نمود كه هر قطره آب حاوی باكتری مضر ، 50 روز یا بیشتر باید در زیرزمین بماند تا به چاه بهره برداری برسد . در آن حالت تمام باكتریها و عوامل بیماری زا از بین خواهد رفت. در واقع در دست داشتن سرعت حداكثر آب زیرزمینی در پیرامون چاه پمپاژ می تواند محقق را در انتخاب محل مناسب خط 50 روز راهنمایی كند . به عبارت دیگر خطی پیوسته پیرامون چاه پمپاژ كه در ارتباط با جریان آب زیرزمینی ، یك قطره آب 50 روز طول بكشد تا به چاه بهره برداری برسد . (عاشوری   1367)
البته تعیین سرعت آب ، كار بسیار مشكلی نخواهد بود . امروزه از طریق مواد ردیاب می توان سرعت آبهای زیرزمینی را تعیین و بر اساس آن خط 50 روز را ترسیم نمود . بعنوان مثال اگر سرعت آب زیرزمینی 10 متر در ساعت در میدان شوش تهران و یا در میدان سعدی شهر سمنان در كنار چاه پمپاژ باشد ، در آنصورت آب با سرعت 240 متر در شبانه روز ، در مدت 50 روز حدود 12 كیلومتر را طی خواهد نمود . به این ترتیب اگر یك چاه پمپاژ در میدان شوش تهران احداث شده باشد ، بایستی تا شعاع 12 كیلومتری میدان امام حسین هیچگونه چاه فاضلاب یا جذبی وجود نداشته باشد . با توجه به بحث فوق در می یابیم كه كلیه چاههای آب شرب كه در داخل و مجاورت شهرها و یا در روستاها قرار دارند ، و حتی در ارتباط با شیب ، چند كیلومتر نیز از شهر فاصله داشته باشد ، در آن صورت تقریباً تمامی آب روستاها و شهرها آلوده به میكروارگانیسم های بیماری زا هستند .
الف - تعیین خط 50 روز
برای تعیین خط 50 روز می توان روشهای زیر را بكار گرفت :
1 – الف - روش سیلندری
عموماً برای تعیین آلودگی سفره های آب موجود در سازندهای سخت و تعیین خط 50 روز در آنها از این روش استفاده می شود :
(12) :
                                                                      متر                      
در رابطه فوق   خط 50 روز به متر و   بهره برداری به مدت 50 روز به متر مكعب و   تخلخل مؤثر و   ضخامت سفره به متر است ...

منابع :
1-شمسایی ، ابوالفضل ، « هیدرولیك جریان آب در محیط های متخلخل » ، جلد اول ، 1376
2-صداقت ،‌محمود ، « زمین و منابع آبهای زیرزمینی » ، دانشگاه پیام نور ، 1372
3=عاشوری ، اسماعیل ، « فاز یك و دو تغذیه مصنوعی گنداب ایوانكی » ، اداره كل آب سمنان – وزارت نیرو ، 1372
4-عاشوری ، اسماعیل ، « درد بد آبی و بی آبی شهر گرمسار » ، فصلنامه جغرافی شماره 4 ، آستان قدس رضوی ، 1367
5-عاشوری ،‌اسماعیل ، « تكتونیك دره حبله رود شمال دشت گرمسار » ،‌ وزارت كشور ، فرمانداری گرمسار ، 1371
6-عاشوری ، اسماعیل ، « جزوه درسی منابع و مسایل آب در ایران » ، گروه جغرافیا ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد سمنان ، 1368
7-عاشوری ، اسماعیل ، « جزوه درسی مهندسی آبهای زیرزمینی » ،‌گروه عمران ، دانشگاه سمنان ،‌1378
8-عاشوری ، اسماعیل ، « مهندسی آبهای زیرزمینی » ، انتشارات كوشك ، 1380
9-علیزاده ، امین ، « هیدرولوژی كاربردی » ، آستان قدس رضوی ، 1368
10-ولایتی ، سعدالله ، « حریم منابع آب » ، انتشارات آستان قدس رضوی خراسان ، 1371