نشریه زمین شناسی مهندسی

ارزیابی نفوذپذیری، پتانسیل توسعه کارست و مدل مفهومی کارست ساختگاه سد قره‌تیکان - خراسان رضوی

حسین محمدزاده

به دلیل پیچیدگی هیدروژئولوژی مناطق کارستی، آب٬بندی سدها در چنین مناطقی سخت ٬تر، طولانی٬ تر و پرهزینه٬ تر و احتمال فرار آب از آن٬ها بیشتر است. پس از آبگیری سد قره تیکان و ظهور چشمه ٬هایی در پایین دست و نشت آب از تکیه ٬گاه سازند آهکی تیرگان، امکان توسعه کارست مهم٬ ترین مشکل این سد به شمار می ٬رود. در این مقاله، با انجام مطالعات زمین ٬شناسی، زمین٬ شناسی ساختاری و درزه٬ نگاری، نفوذپذیری ژئوتکنیکی و روش تحلیل سلسله مراتبی٬پتانسیل توسعه کارست در محدوده و تکیه ٬گاه٬ های سد قره تیکان مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج، نشان می٬ دهد که حدود 14/6 درصد از محدوده سد قره تیکان، دارای پتانسیل بالایی در توسعه کارست می٬ باشد. محدوده سد قره تیکان تحت تأثیر سامانه پهنه گسلی سررود است که باعث به هم خوردگی جناح چپ محور سد شده است. درزه٬ نگاری در تکیه٬ گاه سد قره تیکان سه دسته درزه اصلی را نشان می ٬دهد. دو دسته از درزه٬ ها در تقاطع با محور سد و شیب دسته درزه دیگر به سمت حوضچه سد است. بررسی نتایج آزمایش٬ های نفوذپذیری لوژن در ساختگاه سد نشان می٬ دهد بیشترین نفوذپذیری در تکیه گاه چپ با جریان آشفته، و پس از آن در زیر بستر رودخانه با جریان خطی و آشفته دیده می ٬شود، اما در تکیه٬ گاه راست نفوذپذیری نداریم و جریان بیشتر خطی است. با توجه به مدل ساختاری– مفهومی تهیه شده از موقعیت سد قره تیکان و محل قرارگیری محور سد در سامانه گسلی سررود، و میزان بازشدگی و جهت شیب درزه٬ ها در ایستگاه ها، انتظار می٬ رود میزان نشت و فرار آب و امکان توسعه کارست از جناح چپ و بستر بیشتر از جناح راست سد باشد.

ارزیابی و پهنه بندی مکانی-زمانی خطر خشکسالی آب‌های زیرزمینی در آبخوان هشتگرد توسط شاخص منبع آب زیرزمینی

امین محبی تفرشی

افت شدید سطح آب های زیرزمینی در اثر استخراج بی رویه در درازمدت باعث خشک شدن جریان های آب زیرزمینی می شود که به آن پدیده خشکسالی آب های زیرزمینی می گویند. بر این مبنا هدف این تحقیق بررسی روند تغییرات و کاهش سطح آب های زیرزمینی است که با پدیده خشکسالی آب های زیرزمینی مشخص می شود. در این راستا از شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI) برای ارزیابی شرایط خشکسالی آب های زیرزمینی و همچنین تجزیه وتحلیل الگوهای مکانی و زمانی آن بر مبنای داده های سطح آب زیرزمینی ۲۱ چاه مشاهده ای در بازه سال های ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۹ استفاده شد. جهت تولید نقشه های پهنه بندی، نرم افزار ArcGIS مورداستفاده قرار گرفت. یافته های تحقیق خشکسالی متوسط تا شدید را در مناطق خاصی از منطقه موردمطالعه از سال ۲۰۰۱ نشان می دهد. علاوه بر این، همان طور که توسط نقشه های پهنه بندی GRI نشان داده شد، مناطق جنوبی و جنوب شرقی آبخوان حساسیت بیشتری نسبت به خشکسالی در مقایسه با سایر بخش های آن در طول بازه زمانی تعریف شده از خود نشان دادند. الگوی تغییرات مکانی - زمانی خشکسالی آب های زیرزمینی در آبخوان نشان می دهد به دنبال یک دوره خشکسالی متوسط از سال ۲۰۰۱ تا ۲۰۰۳، وضعیت آبخوان بهبود جزئی داشت و به طورکلی از سال ۲۰۰۱ تا ۲۰۱۰ شرایط پایداری برقرار شد، اما از سال ۲۰۱۱، وقوع خشکسالی تشدید شد و آبخوان در شرایط خشکسالی شدید تا بسیار شدید قرار گرفت. این شرایط نیاز به توجه دقیق و اجرای اقدامات مدیریتی را برجسته می کند. یکی از توصیه های این مطالعه استفاده از داده های ماهواره ای سطح آب های زیرزمینی برای ارزیابی پیشرفت خشکسالی و مقایسه آن با یافته های این تحقیق است.

بررسی خصوصیات هیدروژئولوژیکی و هیدروژئوشیمیائی چشمه کارستی ورسخواران در شهرستان فیروزکوه

سرور مزرعه اصل

چشمه کارستی ورسخواران با وسعت حوضه آبگیر حدود 50 کیلومتر مربع و میانگین آبدهی حدود 1/35 مترمکعب بر ثانیه یکی از مهم ترین چشمه‎های شهرستان فیروزکوه می‎باشد. به منظور ارزیابی خصوصیات هیدروژئولوژیکی و هیدروژئوشیمیایی چشمه، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب چشمه طی 17 ماه اندازه‎گیری و آنالیز شده است. نتایج این مطالعه نشان داد منحنی فرود چشمه دارای یک شیب بوده و مقدار ضریب بده آن حدود 0.003 می‎باشد. اندک بودن ضریب تغییرات آبدهی، هدایت الکتریکی و یون های اصلی و همچنین تک شیب بودن منحنی فرود چشمه عمدتاً به دلیل شکل کشیده آبخوان و وجود طولانی مدت برف در حوضه آبگیر چشمه می‎باشد. با توجه به آبدهی نسبتاً بالای چشمه و وجود فروچاله و گودی مسدود در حوضه آبگیر چشمه و هم‎چنین ضریب تغییرات اندک پارامتر‎های فیزیکی و شیمیایی چشمه، می‎توان این‎چنین اظهارنظر نمود که سیستم غالب جریان در آبخوان تغذیه کننده چشمه ورسخواران، از نوع مجرایی-افشان می‎باشد. با توجه به بازدیدهای صحرایی و ارزیابی درصد پوشش خاک، توسعه فضاهای انحلالی و سایر عوارض مورفولوژیکی کارست، درصد تغذیه سالیانه در محدوده مورد نظر برابر با 56 درصد برآورد شد. با داشتن مقادیر بارش، درصد تغذیه سالیانه، حجم تغذیه سالیانه حوضه آبگیر مقدماتی، برابر با 19/2 میلیون متر‎مکعب و حجم تخلیه سالیانه چشمه از طریق هیدروگراف سالیانه چشمه برابر با 20/1 میلیون مترمکعب محاسبه گردید. همچنین مشاهده گردید تیپ آب چشمه بیکربناته-کلسیک و لیتولوژی آبخوان آهکی ‎دولومیتی می باشد.

بررسی مقاومت برشی خاک ماسه‌ای مسلح شده با ضایعات بتنی

مسعود عامل سخی

در این پژوهش با استفاده از دستگاه برش مستقیم بزرگ به بررسی مقاومت برشی ماسه مسلح با استفاده از ضایعات بتنی در دو تراکم مختلف ماسه پرداخته شده است. بدین منظور از ضایعات بتنی با دانه ٬بندی 1/2 تا 1 اینچ استفاده شده است. در این مقاله به بررسی اثر استفاده از ضایعات بتنی با درصدهای وزنی 0، 10 ،20 و 30 بر روی خاک ماسه٬ ای خشک در دو تراکم مختلف ماسه پرداخته شده است. بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایش برش مستقیم بزرگ، افزودن ضایعات بتنی موجب افزایش مقاومت برشی و زاویه اصطکاک داخلی خاک شده است. نتایج آزمایشگاهی این تحقیق نشان داده است که نمونه٬ های با تراکم کمتر و مسلح شده با 30 درصد وزنی ضایعات بتنی دارای بیشترین تاثیر بودند به طوری که افزودن 30 درصد ضایعات بتنی به ماسه با تراکم کمتر، زاویه اصطکاک داخلی خاک مسلح را 32 درصد و مقاومت برشی را 42 درصد افزایش داد. همچنین افزودن 10 درصد ضایعات بتنی به ماسه با تراکم بیشتر، باعث افزایش زاویه اصطکاک داخلی خاک مسلح به میزان 4 درصد و مقاومت برشی به میزان 6 درصد گردید.

بررسی عددی نوسانات آب‌زیرزمینی متأثر از تغییرات اقلیمی در حوضه آبریز رودخانه خرم‌آباد

سید یحیی میرزایی

تغییر اقلیم می تواند اثرات قابل توجهی بر منابع آب های سطحی و زیرزمینی منطقه ای و جهانی داشته باشد. گرم شدن آب و هوا بزرگ ترین چالش آینده برای هیدروسفر و جامعه انسانی، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک است. این مطالعه اثر تغییر اقلیم را بر روی آبخوان دشت مرکزی خرم آباد موردبررسی قرار می دهد. بدین منظور متغیرهای اقلیمی دما و بارش با استفاده از مدل های GCM و LARS-WG برای یک دوره پایه 45 ساله (سال آبی 1351-1350 تا 1395-1394) بررسی و ریز مقیاس نمایی شد. سپس مقادیر دما و بارش برای یک دوره 30 ساله (1404-1403 تا 1433-1432) تحت سناریوهای اقلیمی ssp1.2.6، ssp2.4.5 و ssp5.8.5 پیش بینی شد. شبیه سازی بارش-رواناب در حوضه آبریز خرم آباد با استفاده از مدل IHACRES انجام شد. مدل جریان آب زیرزمینی دشت مرکزی خرم آباد نیز با استفاده از کد MODFLOW برای یک دوره 120 ماهه (مهر 1389- شهریور 1399) واسنجی و برای یک دوره 36 ماهه (مهر 1399 تا شهریور 1402) صحت سنجی شد. با توجه به نتایج میزان بارش در دوره آتی نسبت به دوره پایه در سناریوهای ssp1.2.6، ssp2.4.5 و ssp5.8.5 به ترتیب 42.6، 47 و 61.9 میلی متر کاهش می یابد. مقدار میانگین سالانه دماهای حداقل و حداکثر نیز در هر سه سناریو افزایش می یابد. پس از واسنجی مدل (IHACRES) ، NSE=0.74 ، RMSE=1.46 و 0.64=R² به دست آمد. طبق نتایج میزان دبی پیش بینی شده برای رودخانه خرم آباد در دوره آتی نسبت به دوره پایه تحت سناریوی (ssp1.2.6) 2.38 مترمکعب بر ثانیه افزایش و در سناریوهای ssp2.4.5 و ssp5.8.5 به ترتیب 0.42 و 0.94 مترمکعب بر ثانیه کاهش می یابد. میانگین بیلان 30 ساله آبخوان تحت سناریوهای ssp1.2.6، ssp2.4.5 و ssp5.8.5 به ترتیب 27494.5، -12335.3- و 41823.3- مترمکعب به دست آمد. سطح آب زیرزمینی آبخوان دشت مرکزی خرم آباد نیز در دوره آتی کاهش خواهد یافت.

ارزیابی آلودگی آب سطحی دشت شمیل تخت با استفاده از شاخص وراستیک و بهینه‌یابی شبکه پایش کیفی رودخانه

مسعود مرسلی

طراحی و بهینه یابی شبکه پایش کیفی در محدوده های با چند زیرحوضه نیازمند آگاهی از معیارهای مؤثر بر آن ها است به نحوی که در هر زیرحوضه، وجود یا عدم وجود ایستگاه پایش و پارامترهای لازم برای این عملیات تعیین گردد. در این راستا، استفاده از شاخص آلودگی آب سطحی وراستیک می تواند مفید واقع شود. مدل وراستیک روشی کاربردی و پیشرفته برای ارزیابی ریسک و پتانسیل آلودگی در زیر حوضه های آبریز است. پایش کیفی محدوده مطالعاتی شمیل تخت به دلیل تأمین آب آشامیدنی شهر بندرعباس از اهمیت بسیاری برخوردار است. ازاین رو، به منظور ارزیابی ریسک آلودگی در این دشت، ابتدا محدوده با استفاده از نرم افزار Global Mapper به 16 زیر حوضه تقسیم شده است. شاخص وراستیک به صورت لایه های اطلاعاتی مختلف ارائه و عدد آن برای هر زیرحوضه با رتبه دهی به روش قضاوت کارشناسانه، وزن دهی به روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و ادغام لایه ها با استفاده از همپوشانی وزنی محاسبه شد. نتایج نشان داد که سه زیرحوضه دارای ریسک بالا و سه زیرحوضه دارای ریسک پایین هستند. سپس، بر اساس وضعیت آبراهه های جاری در هر زیرحوضه، شاخص آلودگی در هر کدام و میزان اهمیت آن ها، تعداد ایستگاه های پایش کیفی و پارامترهای ضروری در این حیطه تعیین شدند. بر این اساس، 5 ایستگاه پیشنهادی در نقاط مختلف به 10 ایستگاه هیدرومتری موجود افزوده شد. در 15 ایستگاه نهایی، سنجش پارامترهای عمومی و یون های اصلی در دستور کار پیشنهادی قرار گرفت. همچنین، سنجش پارامترهایی نظیر فسفات/فسفر و نیترات/نیتریت در دستور کار 6 زیرحوضه و فلزات سنگین در دستور کار 3 زیرحوضه قرار گرفت.