نشریه زمین شناسی مهندسی

پتانسیل‌یابی مناطق مستعد احداث سد زیرزمینی در سطح کشور

امیر صابری نصر

از جمله روش های حفظ منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران، ساخت سدهای زیرزمینی است، اما یافتن مکان های مناسب برای ساخت این سازه های آبی همچنان یک چالش است. هدف این مقاله مکان یابی ساخت سد زیرزمینی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و سیستم های تصمیم گیری است. در ابتدا نقشه های موضوعی مشتمل بر وضعیت زمین شناسی، کاربری اراضی، پتانسیل زمین لغزش، توپوگرافی، تنش آبی، محدوده آبخوان ها و فاصله از سد، روستا، قنات، آبراهه، گسل، فرودگاه و جاده در محیط ArcGIS تهیه شدند و امتیازدهی آن ها با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و منطق فازی انجام گرفت. در نهایت، با حذف مناطق نامناسب و ممنوعه در ایجاد سد زیرزمینی، نقشه نهایی پتانسیل این سازه تهیه گردید. نتایج نشان می دهد که استان های خراسان رضوی و جنوبی، کرمان، یزد، سیستان و بلوچستان، همدان، قزوین، زنجان و تا حدودی استان های مرکزی و قم از پتانسیل بالاتری نسبت به سایر استان های کشور برای احداث سدهای زیرزمینی برخوردارند. در نهایت، نتایج ارائه شده جهت صحت سنجی با چندین پروژه موفق سد زیرزمینی در کشور تطبیق داده شد که حاکی از تطابق نسبتاً خوب نقشه پتانسیل با سازه های اجرا شده بود.

تعیین ساختار زیرسطحی کم عمق زمین شناسی با استفاده از روش های ژئوفیزیکی؛ مطالعه موردی ساختگاه عباس آباد

محمد داودی

در این مقاله دقت و کارایی روش های ژئوفیزیکی لرزه ای با منبع فعال و غیرفعال در تعیین ساختار زمین شناسی زیر سطحی یک ساختگاه منتخب در شهر عباس آباد واقع در شمال ایران مورد مطالعه قرار گرفته است. دراین راستا ابتدا با حفر چندین گمانه اکتشافی ساختار زمین شناسی زیرسطحی ساختگاه مورد مطالعه با استفاده از آزمایش های زمین شناسی مهندسی تعیین گردید. نتایج نشان داد که رسوبات سطحی ساختگاه عباس آباد از چهار لایه زمین شناسی مجزا با جنس غالب ماسه ای تشکیل یافته است. سپس با حفر دو گمانه مجزای دیگر آزمایش ژئوفیزیک لرزه ای با منبع فعال از نوع پایین چاهی به منظور تعیین دقیق پروفیل سرعت موج برشی در لایه های مختلف صورت پذیرفت. در بخش بعدی با استفاده از روش ثبت آرایه ای امواج خردلرزه یا میکروتریمور که یک روش ژئوفیزیک لرزه ای نوین و از نوع منبع غیرفعال می باشد، برای تعیین ساختار زمین شناسی زیرسطحی ساختگاه مورد مطالعه در قالب پروفیل سرعت موج برشی مورد استفاده قرار گرفت. برداشت آرایه ای خردلرزه ه ا با پانزده آرایش گوناگون گیرنده ها (با تعداد و فواصل مختلف گیرنده ها) و با دو روش F-K و SPAC مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که هر دو روش ژئوفیزیک لرزه ای با منبع فعال و غیرفعال کارایی قابل قبولی در تعیین لایه بندی زمین شناسی زیرسطحی ساختگاه داشته اند. همچین نتایج نشان داد روش پایین چاهی با دقت بالا سرعت موج برشی در هر لایه را نسبت به برداشت آرایه ای میکروترمور تعیین می کند اما نیاز به تولید مصنوعی امواج لرزه ای و حفر گمانه دارد. روش برداشت آرایه ای خردلرزه ها بدون نیاز به حفاری و تولید امواج لرزه ای مصنوعی کارایی بالایی هم در تعیین لایه بندی زمین و هم تخمین سرعت موج برشی هر لایه داشته و به طور کلی نتایج این مقاله نشان داد که در تخمین سرعت موج برشی نسبت به روش پایین چاهی تا حداکثر ۱۰ درصد خطا نشان می دهد.

مدل سازی کمی و کیفی سیستم پویای مخزن سد چند منظوره با استفاده از نرم‌افزار Vensim به روش شبیه‌سازی احتمالی

سمیه زارعی دودجی

بر اساس شرایط آب و هوایی ایران و کمبود منابع آبی، طرح های سدسازی اهمیت ویژه ای در توسعه و پیشرفت کشور دارند. مدیریت منابع آبی بر اساس پویایی سیستم ها قادر است سیستم های پیچیده منابع آب را شبیه سازی نماید. این مدل در شبیه سازی منابع آب دارای قابلیت های مختلف از قبیل افزایش سرعت در توسعه مدل، قابلیت توسعه گروهی مدل، ارتباط مؤثر با نتایج و افزایش اعتماد به مدل در اثر مشارکت کاربر می باشد. در این تحقیق مدل سیستم پویای سد چند منظوره کمشک واقع در استان هرمزگان به روش شبیه سازی احتمالی، شبیه سازی شده است. هدف از این مدل سازی تحقق نیازهای مختلف از سد (شرب، محیط زیست، صنعت و کشاورزی) پیش از ساخت آن و بررسی شرایط کیفی مخزن می باشد. مطالعه نتایج مدل سازی کمی پس از محاسبه درصد سالانه و ماهانه تأمین حجمی و زمانی نیازهای مختلف و منبع تأمین آن ها انجام گرفت. نتایج حاکی از آن است که درصد تأمین حجمی نیازهای شرب، محیط زیست، صنعت و کشاورزی سد به ترتیب 95/53، 95/02، 94/18 و 93/14 درصد می باشد و درصد تأمین زمانی نیاز های شرب، محیط زیست، صنعت و کشاورزی به ترتیب 95/19، 94/94، 93/67 و 92/19 درصد می باشد که همگی در محدوده قابل قبول وزارت نیرو می باشند. مدل سازی کیفی سد برای بدبینانه ترین حالت ممکن با هدایت الکتریکی رواناب 3000 و دبی پایه 10000 میکروموس بر سانتی متر انجام گردید که بر این اساس حداکثر هدایت الکتریکی مخزن 11900 میکروموس بر سانتی متر محاسبه گردید. بر اساس این پژوهش مشخص گردید، با مدل سازی بر اساس شاخص های ارزیابی مدل شامل درصد تأمین حجمی و درصد تأمین زمانی نیازهای مختلف، به راحتی می توان اثر سیاست های بهره برداری و مدیریتی را بر نحوه تعیین و تخصیص کمی، کیفی منابع آب مشاهده و بهینه ترین تصمیم را اتخاذ نمود.

بررسی واکنش قلیایی -سیلیسی سنگدانه های فعال با استفاده از پتروگرافی بتن و شاخص DRI

سید محمود فاطمی عقدا

واکنش قلیایی- سیلیسی (ASR) در سنگدانه ها، که نتیجه واکنش های شیمیایی بین مایعات قلیایی موجود در حفرات بتن و کانی های سیلیسی فعال در برخی سنگدانه ها است، یکی از عوامل اصلی تخریب سازه های بتنی در سراسر جهان محسوب می شود. با توجه به تأثیر قابل توجه سنگدانه ها بر ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بتن، نقش آن ها در بتن بسیار مهم است. هدف این پژوهش، بررسی انطباق مطالعات پتروگرافی سنگدانه ها و آزمایش ملات منشوری تسریع شده برای پیش بینی واکنش پذیری سنگدانه ها و تعیین شدت واکنش زایی آن ها با استفاده از شاخص DRI (یک تحلیل نیمه کمی سنگ نگاری مکمل) بود. این پژوهش با استفاده از آزمایش های ASTM C295، ASTM C1260 و ASTM C856-4 بر روی نمونه های آزمایشگاهی سنگدانه های معادن اطراف تهران انجام شد. نتایج نشان داد که سنگدانه های آذرآواری، از جمله توف ماسه ای، توف کریستال دار (داسیتیک آندزیت) و توف شیشه ای، به دلیل داشتن زمینه شیشه ای و سیلیس میکروکریستالین، پتانسیل ایجاد واکنش قلیایی- سیلیسی را دارند. نشانه های ژل ASR در ترک ها، حفره ها و همچنین در خمیره سیمان مشاهده شد که به واکنش قلیایی سنگدانه ها اشاره دارد. شاخص DRI نشان داد که سنگدانه های ریز در هر دو محدوده مطالعاتی در رده "کمی آسیب دیده" و سنگدانه های دانه درشت در رده "بسیار آسیب دیده" قرار می گیرند. در نهایت، این یافته ها با تاکید بر اهمیت واکنش پذیری سنگدانه ها در تخریب سازه های بتنی و با ترکیب مطالعات پتروگرافی و آزمایش های تسریع شده نشان می دهد که سنگدانه های آذرآواری دارای پتانسیل بالای واکنش قلیایی- سیلیسی هستند و ارزیابی واکنش پذیری آن ها با شاخص DRI می تواند به بهبود پیش بینی و مدیریت خطرات مرتبط با ASR در بتن کمک کند.

بررسی اثر نفت بر واگرایی خاکهای ریزدانه (مطالعه موردی: خاکهای منطقه پالایشگاه شازند اراک)

ابراهیم اصغری کلجاهی

با گسترش صنایع نفتی و همچنین با فرسودگی تاسیسات و خطوط لوله، نشت مواد نفتی بیشتر می شود. نشت نفت علاوه بر تأثیرات زیست محیطی، باعث ایجاد تغییراتی در خواص خمیری و واگرایی خاک می شود. به منظور بررسی پتانسیل واگرایی خاک های ریزدانه در اثر نفوذ نفت، نمونه خاکی از محدوده پالایشگاه شازند اراک برداشته شده و با نسبت های وزنی 0-5-10-15-20 درصد نفت خام مخلوط شده و نمونه سازی با دانسیته خشک حداکثر حاصل از آزمایش تراکم (به روش پروکتور) صورت گرفته و بعد از عمل آوری، آزمایشات پین هول و هیدرومتری مضاعف انجام شده است. نتایج آزمایش های مذکور نشان می دهد که با افزودن نفت تا 15 درصد، خاک ریزدانه تمایل به واگرایی دارد و در ادامه با افزایش آن تا 20 درصد، واگرایی خاک افزایش می یابد. تغییرات بافت خاک با افزایش مقدار نفت با استفاده از عکس های میکروسکوپ های الکترونی (SEM) بررسی شده و نتایج نشان می دهند که پراکندگی ذرات خاک (واگرایی) با افزایش مقدار نفت، بیشتر می شود.

ارزیابی پتانسیل آلودگی آبخوان دزفول اندیمشک شمالی با تأکید بر آسیب‌پذیری ذاتی و ویژه

سپیده شکور

یکی از روش های مناسب برای جلوگیری از آلودگی آب های زیرزمینی، شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان است. دشت دزفول اندیمشک دارای دو لندفیل با عدم رعایت استاندارهای کامل در دفن زباله و یک رودخانه تغذیه کنندهی آبخوان است که می توانند آلایندهای بالقوه برای آبخوان باشند، لذا ارزیابی پتانسیل آلودگی در این آبخوان، موضوعی ضروری و قابل توجه است. جهت تحقق این هدف برای نخستین بار در این منطقه ارزیابی پتانسیل آلودگی آبخوان با تکیه بر آسیب پذیری ذاتی (DRASTIC) و آسیب پذیری ویژه (DLR) انجام شد و در نهایت پتانسیل آلودگی (PC) در منطقه ارزیابی گردید. براساس نتایج مقدار شاخص آسیب پذیری ذاتی از 106 تا 162 متغیر است و دارای دو رده آسیب پذیری متوسط و زیاد است به طوری که آسیب پذیری زیاد مربوط به حاشیه غربی دشت و نزدیک به خروجی دشت و همچنین در میانه دشت با روند شمال شرقی - جنوب غربی است و آسیب پذیری کم مربوط به شمال و جنوب منطقه است. مقدار شاخص آسیب پذیری ویژه از ۲۵ تا ۷۵ متغیر است که براساس نظر کارشناسی در دو رده ی آسیب پذیری کم و متوسط قرار می گیرد. بیشترین آسیب پذیری ذاتی در میانه دشت و در اطراف رودخانه دز است. براساس نتایج، پتانسیل آلودگی (PC) آبخوان، بین 130 تا 207 متغیر است که ناشی از هر دو نوع آسیب پذیری ویژه و ذاتی است و در سه رده ی متوسط، زیاد و خیلی زیاد قرار می گیرد که عمدتاً متأثر از عوامل، رودخانه، کاربری اراضی، خاک و هدایت هیدرولیکی است.

تأثیر رودخانه سیاهرود بر آلودگی سرب و نیترات آب‌های زیرزمینی دشت قائمشهر-جویبار

حمیدرضا ناصری

مطالعه فرآیندهای هیدروژئوشیمیایی آبخوان و بررسی دقیق آلاینده های آب زیرزمینی برای کنترل آلودگی و جلوگیری از پیامدهای زیست محیطی آن دارای اهمیت ویژه ای است. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر رودخانه سیاهرود بر آلودگی سرب و نیترات آب های زیرزمینی دشت قائمشهر-جویبار است. بدین منظور دو نمونه آب سطحی از رودخانه سیاهرود، قبل و بعد از شهر قائمشهر و 13 نمونه آب زیرزمینی از 13 حلقه چاه، واقع در بستر رودخانه سیاهرود در سه دوره طی سال 1398 تا 1399 برداشت شده است. غلظت یون های نیترات، سرب و اکسیژن محلول نمونه ها در آزمایشگاه شرکت آب منطقه ای مازندران مورد سنجش قرار گرفته است. ارزیابی آلودگی منابع آبی گسترده، بیانگر آن است که تخلیه فاضلاب های شهری، روستایی و صنعتی و زه آب های کشاورزی به رودخانه سیاهرود، باعث افزایش غلظت یون های نیترات و سرب در آب های زیرزمینی شده است. با توجه به جهت جریان آب زیرزمینی و تبادلی که بین رودخانه و آبخوان وجود دارد و تخلیه مستقیم منابع آلاینده به آب سطحی، رودخانه سیاهرود بر آلودگی آب های زیرزمینی دشت قائمشهر در بالادست شهر و برخی از بخش های میانی گستره تأثیرگذار بوده است؛ اما در پایین دست شهر، منابع آلاینده به صورت مستقیم بر آلودگی آب زیرزمینی تأثیر می گذارد.