توسعه شاخص آلودگی منابع نقطه ای در سطوح گیرش چاه ها با رویکرد مدل سازی ریاضی (مطالعه موردی: آبخوان مشگین شهر)

مشخص ساختن سطوحی از دشت ها که دارای آسیب پذیری زیادی برای آلوده کردن چاه ها هستند، با مدل سازی، تلفیق و توسعه شاخص ها، امکان پذیر است. وجود نقاط آلاینده در این پهنه ها خطر آلودگی چاه ها را به همراه داشته و تشدید خواهد کرد. هدف اصلی این تحقیق توسعه و ارایه شاخص جدید برای تعیین سطوح آسیب پذیر اطراف چاه ها است که می توانند باعث آلودگی چاه-های شرب و کشاورزی موجود در دشت ها و به تبع آن آلودگی آبخوان گردند. در این تحقیق از ترکیب تراکم منابع نقطه ای آلاینده ها به عنوان شاخص ریسک و گیرش آلودگی چاه ها به عنوان شاخص آسیب پذیری استفاده شد. این روش نسبت به سایر روش ها دقیق تر است زیرا ویژگی هایی مانند تغذیه، میرایی طبیعی، خاک، رسانایی آبخوان، کاربری و پوشش اراضی و توزیع چاه ها را در نظر می گیرد و تلفیقی از شاخص آسیب پذیری و شاخص ریسک است.

روش تحقیق: 

در تحقیق حاضر، آسیب پذیری آبخوان دشت مشگین شهر به مساحت 614 کیلومترمربع با استفاده از تلفیق دو عامل تراکم منابع آلاینده در پهنه های حریم رودخانه ها و محدوده گیرش چاه ها برآورد شد. بدین منظور ابتدا تراکم منابع آلاینده نقطه ای مانند صنایع، روستاها، ایستگاه های پمپ بنزین به عنوان شاخص منابع بالقوه آلاینده در محدوده حریم رودخانه های دشت مشگین شهر به روش کرنال در محیط GIS مشخص گردید. سپس مدل سازی عددی برای تعیین مناطق گیرش چاه با استفاده از مدل MODFLOW و MODPATH انجام شد. داده های آماری 10 ساله از سال 1390 تا 1399 به دودسته تقسیم شد. 8 سال اول برای واسنجی و 2 سال آخر برای اعتبار سنجی و صحت سنجی مدل، در حالت پایدار استفاده شد. سپس پارامترهای هدایت هیدرولیکی، تغذیه و ناهمسانگردی، به منظور انجام دقیق تر و راحت تر واسنجی، تحلیل حساسیت شد. در مرحله بعد با استفاده از مدل MODPATH و بر پایه نتایج مدل MODFLOW سطوح گیرش چاه ها یا مناطق با آسیب پذیری بالا در دوره های زمانی مختلف، برآورد شد. با تلفیق لایه تراکم آلاینده های نقطه ای در حریم رودخانه ها و سطوح گیرش چاه، شاخص توسعه یافته آلودگی دشت به دست آمد.

مقدار پارامتر تراکم آلاینده ها در منطقه از صفرتا 998/0 مورد در کیلومترمربع متغیر بود به طوری که بیشترین مقدار تراکم در جنوب غربی دشت در اطراف شهرهای مهم منطقه قرار دارد. در 16 درصد از سطح کل دشت، هیچ گونه گیرش آلودگی توسط چاه ها وجود ندارد و گیرش نهایی با 25 درصد از سطح دشت، بیشترین سهم و گیرش 10 ساله با کمتر از یک درصد از سطح دشت، کمترین سهم را دارد. نتایج شاخص نهایی نشان داد کل سطح دشت در محدوده ریسک کم قرار داشته و حدود 50 درصد از سطح دشت مشگین در محدوده آسیب پذیری ناچیز قرار داشت. نتایج این شاخص بر اساس غلظت دو آلاینده مهم نیترات و کلراید اعتبارسنجی شد که همبستگی مثبتی با شاخص آسیب پذیری داشت. دو ماده آلاینده بالقوه به عنوان پارامترهای صحت سنج برای تایید نتیجه شاخص توسعه یافته در این تحقیق انتخاب شد. در مناطق روستایی و کشاورزی، که تحت تاثیر کود کشاورزی و فاضلاب است، نیترات به عنوان معیار در نظر گرفته شد. کلراید هم نشان دهنده آلودگی در مکان های صنعتی و تجاری است. نتایج نشان می دهد که رابطه  بین شاخص ارایه شده با دو پارامتر کلر و نیترات به صورت تقریبا خطی است، بطوریکه ضریب همبستگی پیرسون برابر 58/0 برای نیترات و 49/0 برای کلراید برآورد شد. 

نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که در مدیریت اراضی دشت ها، به منظور حفاظت از کیفیت آب چاه ها، ترکیب شاخص خطر آلاینده های نقطه ای در حریم رودخانه ها و آسیب پذیری سطوح گیرش چاه ها، نقش مهمی می تواند داشته باشد و در توسعه صنعتی دشت مشگین شهر، بایستی اولویت تخصیص با مناطقی باشد که دارای ریسک پایین تر هستند. با توجه به اینکه در دشت مشگین شهر، شهرک و واحدهای صنعتی وجود ندارد، ارزیابی طبقات ریسک این شاخص با تغییرات مکانی آلودگی آب های زیرزمینی مقدور نبود و توصیه می شود که این شاخص در دشت های صنعتی استفاده و ارزیابی گردد. شاخص ارایه شده در این تحقیق در مقایسه با شاخص های توسعه یافته ی دیگر درزمینه آلودگی های آبخوان، ساده تر بوده ولی می توان برای دقت بیشتر برای هر نوع آلاینده نقطه ای و یا غیر نقطه ای وزن اثر هم تعیین کرد و یا از پارامترهای دیگر دخیل در آلودگی آبخوان هم استفاده کرد.