بررسي رابطه نشست پذيري ناشي از برداشت آب زيرزميني و مقاومت الكتريكي
كليد واژه ها
: نشست زمين، مقاومت مخصوص، ژئوالكتريك، تصحيح مقاومت الكتريكي۱
- مقدمهافزايش برداشت در بسياري از دشتها باعث نشست زمين و ايجاد ترك و شكافهاي متعدد شده است
.تمركز ترك و شكافها و نواحي نشست كاملا منطبق با مناطق افزايش بهره برداري و يا تغيير شرايط
هيدروژئولوژيكي آبخوان بوده و بخوبي گوياي ارتباط مابين افت سطح آب زيرزميني و رخداد پديده
نشست مي باشد
. ارائه روشي جهت پيش بيني امكان رخداد نشست از طريق پارامترهايي كه به سهولتقابل دستيابي باشند، راهكار مناسبي را جهت تشخيص دشتهاي آسيب پذير و كنترل بهر ه برداري از
مخازن آبرفتي اين نواحي ارائه نمايد
. در اين تحقيق، با بررسي حدود تغييرات مقاومت الكتريكي خاكدر دشتهاي دچار نشست، دامنه مقاومت مخصوص الكتريكي خاك در اين مناطق تعيين گرديده است
. امااز آنجايي كه هر يك از پديده هاي نشست پذيري و مقاومت مخصوص الكتري كي به علل و عوامل
متعددي وابسته است، ايجاد ارتباط منطقي مابين آنها نيازمند انجام اصلاحات متعدد و حذف اثر
پارامترهاي جنبي خواهد بود
.۲
- تئوري نشستبهره برداري بيش از اندازه از آبهاي زيرزميني و افت سطح آب ناشي از آن باعث مي گردد تا در
بخشي از خاك كه سطح آب در آن پايين افتاده است، فشار آب حفره اي حذ ف شود
. لذا با از بين رفتنخاصيت شناوري ذرات جامد در اين بخش از سفره تنش موثر وارد بر لايه هاي زيرين خاك، كه ناشي از
وزن طبقات فوقاني است ، افزايش مي يابد
. اين افزايش فشار باعث تراكم لايه هاي ريزدانه خاك و درنتيجه نشست زمين مي گردد
. از آنجايي كه از يك سو ميزان برداشت از منابع آبهاي زيرزميني و به تبعآن مقدار افت سطح آب و در نتيجه ميزان تغييرات فشار آب حفره اي و تنش موثر وارد بر خاك در
نقاط مختلف دشت متفاوت بوده و از ديگر سو جنس لايه هاي خاك و ضخامت لايه هاي ريزدانه و در
نتيجه تراكم پذيري خاك در نقاط مختلف متغير بوده، و گاها تفاوتهاي چشمگير و تغييرات ناگهاني
دارد، ميزان نشست نهايي خاك در نقاط مختلف دشت متفاوت بوده و اين تفاوت نشست مسلما باعث
ايجاد شكافها و شكستگيهايي در سطح زمين و سازه هاي مختلف موجود در آن مي گردد
.از آ نجايي كه زهكشي لايه هاي رسي، خصوصًا لايه هاي ضخيم و متراكم، به كندي و در طي زماني
طولاني روي مي دهد، نشست كامل زمين همزمان با افزايش سربار و يا افت سطح آب صورت نگرفته و
گاهًا تا دهها سال ادامه خواهد داشت
. اين مطلب نكته بسيار مهمي است كه همواره مي بايد در بر آوردميزان نشست بر اساس مشاهدات عيني مد نظر قرار گيرد
. چرا كه از يك سو بخشي از نشست قابلمشاهده به افت سطح آب در زمانهاي گذشته مربوط بوده و از ديگر سو ممكن است بخش اعظم نشست
ناشي از افت اخير سطح آب زيرزميني در سالهاي آتي رخ دهد
.با برداشت بي رويه از آبخوان هاي آبرفتي و افت شديد سطح آب زيرزميني، بخش تخليه شده آبخوان
كاهش مي يابد
. لذا در صورت (s) و يا به عبارت ديگر ضريب ذخيره آن (e) متراكم شده و نسبت منافذكنترل و كاهش بهره برداري و بهبود رژيم آب و هوايي
(افزايش ميزان بارش ) اين بخش از سفره نه تنهاقادر به جذب منابع آب اوليه نخواهد بود، بلكه به عنوان لايه كمتر نفوذپذير مانع از تغذيه كافي بخشهاي
زيرين سفره نيز مي گردد و لذا حتي در صورت تمديد كنترل بهره برداري و تداوم شرايط مناسب آب
وهوايي، آهنگ
(روند) افزايش سطح آب زيرزميني بسيار كندتر از حالت معمول خواهد بود.۳
- روش ژئوالكتريكدر تمام كاوشهاي الكتريكي سعي ميگردد تا با استفاده از تغييرات خواص الكتريكي مواد تشكيل
دهنده زمين
(خاك و سنگ ) در نقاط مختلف، برخي از خواص فيزيكي (همچون تغييرات جنس و دانهبندي و به تبع آن ضخامت و گسترش
) و شيميايي (همانند كيفيت آب بين ذره اي) اين مواد برآوردگردد .لذا مهمترين پارامترهاي موثر در اين كاوشها، مقاومت الكتريكي مواد مذكور و نحوه عبور جريان از آنها
مي باشد
.جريان الكتريكي در زمين به سه طريق الكتروني
(توسط الكترونهاي آزاد ) الكتروليتي (توسط يونهايمحلول در آب
) و دي الكتريكي (توسط حركت بسيا ر محدود الكترونها نسبت به هسته اتم ) انجام ميگيرد
. در سنگها و خاكها كه نارسانا و يا رساناهاي بسيار ضعيف هستند، جريان الكتريكي به روش ديالكتريك منتقل مي شود
. اما از آنجايي كه اين مواد اغلب متخلخل بوده و اين تخلخل عمدتًا توسط آبحاوي املاح
(يونهاي محلول ) پر شده است، بخش اعظم جريان توسط اين يونها و به روش الكتروليتيمنتقل شده و لذا مقاومت الكتريكي، علاوه بر جنس خاك يا سنگ به حجم
(درصد) و آرايش (ارتباط )خلل و فرج و ميزان و كيفيت شيميايي
(مقدار مواد محلول ) آب منفذي نيز بستگي دارد كه از اين مياندرصد و ارتباط خل ل و فرج در خاكها و خصوصا لايه هاي رسي تقريبا ثابت و همسان است
. اما اثر كيفيتشيميائي آب منفذي را ميتوان تا حدي اصلاح و نسبتًا حذف نمود
. در زير روشي كه در اين تحقيق جهتانجام اصلاح مذكور به كار گرفته شده است، تشريح ميگردد
.۱
- حذف اثر شوري (كيفيت آب) بر مقاومت مخصوص ظاهري -۳همانگونه كه عنوان گرديد، چنانچه اثر شوري
(كيفيت آب منفذي ) بر مقاومت مخصوص ظاهريحذف گردد، اين رقم خصوصًا در خاكهاي رسي تنها تابعي از جنس و دانه بندي خاك بوده و از آنجايي
كه مهمترين پارامتر موثر در پديده تحكيم و نشست ناشي از آن نيز دانه بندي خا ك است، با انجام اصلاح
مذكور ميتوان بين رقم مقاومت مخصوص ظاهري خاك و امكان رخداد پديده نشست ارتباط منطقي
برقرار نمود
.حذف اثر شوري بر مقادير مقاومت مخصوص ظاهري با استفاده از پارامترهاي باقي مانده املاح
صورت ميگيرد كه در ادامه هر يك از روشهاي
( EC ) و يا قابليت هدايت الكتريكي (T.D.S) خشكمذكور به تفكيك عنوان ميگردد
.(T.D.S)
۱- روش استفاده از باقي مانده املاح خشك -۱-۳بر اساس نمودار شلومبرژه به يك نمك
(T.D.S) در اين روش ابتدا مقادير باقي مانده املاح خشكبرحسب اين نمك طعام معادل
(ρ ) طعام معادل تبديل شده و سپس مقادير مقاومت مخصوص ظاهرياصلاح ميگردد
. بدين منظور مقدار هر يك از كاتيونها و آنيونهاي نمونه هاي آبي، با توجه به نمودارشلومبرژه در ضريب خاصي ضرب شده و با جمع اعداد حاصله، ميزان نمك طعام معادل محاسبه مي ش ود
و جهت اصلاح رقم مقاومت مخصوص ظاهري نيز اين رقم در نمك طعام معادل ضرب و بر رقم ثابتي
(
معمولأ ١۰۰۰ ) تقسيم م يگردد. در واقع در اين روش حذف اثر شوري به صورت اصلاح ارقام نسبت بهيك شوري معين صورت ميگيرد
.(EC)
۲- روش استفاده از قابليت هدايت الكتريكي -۱-۳در اين روش نيز نحوه اصلاح رقم مقاومت مخصوص ظاهري تقريبا مشابه روش نمك طعا م معادل
ضرب و بر رقم ثابتي
(EC) در رقم قابليت هدايت الكتريكي (ρ ) بوده و رقم مقاومت مخصوص ظاهري(
معمولأ ۱۰۰۰ ) تقسيم مي گردد. ارقام مقاومت مخصوص الكتريكي كه از هريك از روشهاي فوق الذكربراي تخمين دانه بندي محدوده بحراني خاك محاسبه شود، تنها با ارقام مقاومت مخ صوص الكتريكي
ديگر نقاط كه به روش مشابه اصلاح شده باشند قابل مقايسه مي باشد، چرا كه در واقع در اين روش،
حذف اثر شوري بصورت اصلاح ارقام نسبت به يك شوري معين
(كه در هر روش با ديگري متفاوتاست
) صورت مي گيرد..۴
- حدود تغييرات مقاومت مخصوص الكتريكي در دشتهاي بحراني۱٠
] ، مقادير مقاومت مخصوص - با ت وجه به نتايج تجزيه شيميايي منابع آب و مطالعات ژئوفيزيك [ ۱الكتريكي اصلاح شده نقاط مختلف خاك در نواحي نشت يافته دشتهاي بحراني
(دشتهاي رفسنجان ،سيرجان، كرمان، زرند، مشهد، مهيار و اردكان
) محاسبه و نتايج حاصل در نمودارهاي نشان دا ده شده درشكل هاي ۱ و ۲ ترسيم شده اند
.همانگونه كه در اين نمودارها مشاهده مي شود، برخي نقاط بطور پراكنده و با اختلاف فاحشي نسبت
به تمركز
(نسبي) ساير نقاط قرار گرفته اند كه اين اختلاف مي تواند ناشي از خطاهاي محاسباتي در رقممقاومت مخصوص ظاهري، خطاهاي آزمايش گاهي در تعيين پارامترهاي كيفي و يا عدم تطابق عمق
سونداژهاي ژئوفيزيك و نمونه برداري از منابع آب و تفاوت كيفيت آب در اعماق مختلف باشد
. در هرحال خطاي اين نقاط در حدي است كه حذف آنها را از نتيجه گيري نهايي توجيه مي نمايد
. با توجه بهنمودارهاي شماره ۱ و ۲ ، حدود تغييرات مقاومت مخصوص الكتريكي اصلاح شده نواحي نشست پذير
دشتهاي ايران با توجه به نتايج مستخرج از دشتهاي مورد مطالعه به ترتيب بي ن ١ تا ٩٥ اهم متر
(اصلاح بهروش هدايت الكتريكي
) و ۱ تا ۶۰ اهم متر (اصلاح به روش سختي كل) برآورد ميگردد.0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 10 20 30 40 50 60 70
مقاومت مخصوص ظاهري
(اهم متر)مقاومت مخصوص اصلاح شده
(اهم متر)Ec Method
در دشتهاي دچار نشست ايران
EC شكل ۱ : تغييرات مقاومت مخصوص اصلاح شده به روش0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70
مقاومت مخصوص ظاهري
(اهم متر)مقاومت مخصوص اصلاح شده
(اهم متر)TDC Method
در دشتهاي دچار نشست ايران
TDS شكل ۲ : تغييرات مقاومت مخصوص اصلاح شده به روش۵
- تغييرات مقاومت مخصوص الكتريكي در دشتهاي مصوندشت كرج، از جمله دشتهاي آب رفتي نسبتًا بزرگ كشور است كه در دهه هاي گذشته و خصوصا
سالهاي اخير، با افت قابل توجه سطح آب زيرزميني مواجه گرديده و عليرغم اين افت، تاكنون پديده
نشست در اين ناحيه گزارش نشده است و شايد بتوان اين دشت را جز دشتهاي مصون بحساب آورد
. لذابه عنوان مطالعه موردي تغ ييرات مقاومت مخصوص الكتريكي اصلاح شده اين دشت بررسي شده و با
توجه به حدود تعريف شده در قبل، مناطق مستعد نشست دشت مذكور تعيين مي گردد
.۱١
]، مقدار - بدين منظور نخست با توجه به نتايج تجزيه شيميايي و موقعيت منابع آب انتخابي [ ۱۲در نقاط مختلف ،
TDS و EC نمك طعام معادل و مقاومت مخصوص الكت ريكي اصلاح شده، به روشهايدشت محاسبه شده و سپس با توجه به نتايج بدست آمده، نقشه هاي هم مقاومت مخصوص الكتريكي
ترسيم شده اند
(شكل هاي ۳ و ۴) حال با توجه به نقشه TDS و EC اصلاح شده دشت به هر دو روشهاي مذكور و با استناد به حدود مقاومت مخصوص الكتريكي بحراني
(شكل هاي ۱و ۲) نواحي مستعدنشست اين دشت تعيين مي گردد
.همانگونه كه در نقشه هاي مذكور مشاهده ميشود، بخشهايي از نواحي شمال غرب و جنوب شرق
دشت از حساسيت و استعداد بيشتري جهت رخداد پديده نشست برخوردار است
(نواحي مشخص شده باهاشور بر روي شك ل هاي ۳ و ۴
) . اگر چه تاكنون شواهدي از بروز اين پديده در نواحي مذكور مشاهدهنشده است، اما يقينا در صورت ادامه برداشتهاي بي رويه از منابع آبهاي زيرزميني و افزايش افت سطح
آب زيرزميني امكان نشست و عواقب و عوارض تخريبي ناشي از آن در نواحي مذكور بيشتر و شديدتر
خواهد بود
.۶
- نتيجه گيريتحقيقات اخير به جهت بررسي پديده نشست از منظري نو و ارائه روشي جديد در پيش بيني امكان
رخداد پديده نشست ناشي از افت سطح آب در يك ناحيه و نيز امكان تشخيص دشتهاي آسيب پذير،
كاربردي تر از بررسي موردي پديده نشست در يك ناحيه بوده و از آنجايي كه بخش اعظم تقريب ها از
محدوديتهاي مالي ناشي مي گردد، در صورت رفع موانع مذكور و تكرار عمليات اين خطاها حذف شده
و يا تا حد قابل توجهي كاهش خواهند يافت، اين خطاها از ارزش عملي تحقيقات نكاسته و مطالعات
اخير مي تواند گام مفيد و موثري در بررسي هاي آتي و تحقيقات تكميلي باشد
.۷
- مراجع۱
] مهندسين مشاور ژنرال دو ژئوفيزيك، ”مطالعات ژئوفيزيكي مشهد به طريقه الكتريكي“، تهران، ۱۳۴۳ ]۲
] آب منطقه اي خراسان، ”مطالعات ژئوفيزيكي شمال كشف رود ( شرق مشهد) “، مشهد، ۱۳۶۶ ]۳
] دفتربررسيهاي منابع آب، ”مطالعات ژئوفيزيك دشت مهيار با روش الكتريكي“، تهران، ۱۳۶۰ ]۴
] دفتربررسيهاي منابع آب، ”مطالعات ژئوفيزيك منطقه شمال شرق سيرجان بطريقه الكتريكي“، تهران، ۱۳۶۵ ]۵
] دفتربررسيهاي منابع آب، ” مطالعات تكميلي ژئوفيزيك منطقه دشت جنوبي سيرجان بطريقه ژئوالكتريك “، تهران ، ]۱۳۶۶
۶
] شركت ژنرال دوژئوفيزيك، ”مطالعات ژئوفيزيك بوسيله متد الكتريك در منطقه زرند كرمان“، تهران، ۱۳۴۶ ]۷
] سازمان تحقيقات منابع آب، ”مطالعات ژئوالكتريك دشت زرند كرمان“، تهران، ۱۳۷۱ ]٨
] دانشگاه تهران، ”بررسي وضعيت هيدروژئولوژي منطقه يزد اردكان به روش ژئوالكتريك“، تهران، ۱۳۵۲ ]٩
] شركت مهندسي منابع آب و خاك، ”مطالعات ژئوالكتريك دشت مهيار شمالي“، تهران، ۱۳۷۵ ]١٠
] مهندسين مشاور آب و خاك، ”مطالعات و بررسي هاي ژئوالكتريك در منطقه رفسنجان“، تهران، ۱۳۵۰ ]١١
] اداره كل منابع آب، ”رژيم هيدروژئولوژيك منطقه كرج شهريار“، تهران، ۱۳۴۵ ]١٢
] سازمان آب منطقه اي تهران، ”نتايج تجزيه كامل شيميايي منابع آب انتخابي دشت كرج“، تهران، ۱۳۷۹ ]و حدود مناطق نشست پذير
EC شكل ۳ : تغييرات مقاومت مخصوص الكتريكي اصلاح شده دشت كرج به روش(
ρEC <90 , ρ<30)و حدود مناطق نشست پذير
TDS شكل ۴ : تغييرات مقاومت مخصوص الكتريكي اصلاح شده دشت كرج به روش(
ρTDS <90 , ρ<30)مطالب مشابه :
بررسي سرانه فضاي سبز شهر مشهد
در حال حاضر اين شهر داراي 13 منطقه شهري مي باشد . (نقشه مشهد به تفكيك نواحي با
مطالعات توانمند سازی ( ویرایش نشده )
متوسط رطوبت مشهد 4/54 4_3) ييلاقات نواحي مشهد : مساحت زير حوضه ها و كل حوضه ها به تفكيك
تجزیه و تحلیل فعالیتهای ناحیه سه شهرداری مشهد
تجزیه و تحلیل فعالیتهای ناحیه سه شهرداری مشهد به هاي ملي و منطقه اي به عنوان 4) تاسيس
بررسي رابطه نشست پذيري ناشي از برداشت آب زيرزميني و مقاومت الكتريكي
حال با توجه به نقشه tds و ec ژئوفيزيكي مشهد به منطقه يزد اردكان به
كاربرد سنجش از دور در مطالعات اقليمي مناطق خشك و بياباني
هر 10 تا 15 سال وسعت منطقه به بيش از به صورت نقشه تركيبي در ها مربوط به نواحي
انواع ماهواره‌ها و نقش سنجنده ها در سنجش از راه دور
هر عکس، منطقه‌اي به وسعت 60×60 قدرت تفكيك زميني 10 متر يا به عبارتي نقشه نواحي
شناسائي و كاهش آب بحساب نيامده در شبكه هاي آبرساني شهري
نامناسب به تفكيك در يك ولي در نواحي رو به توسعه نقشه منطقه مورد نظر به
ویژگی های جمعیتی واجتماعی سبزوار
درصد تغيير نسبت به دهه قبل . 91/4+ بطور كلي بر ضرورت در اختيار داشتن كل و تركيب جمعيت در منطقه
برچسب :
نقشه منطقه 4 مشهد به تفكيك نواحي