بررسی عوامل مؤثر بر بالاآمدگی سطح آب زیرزمینی در شهر مشهد

نویسندگان

چکیده

یکی از منابع اصلی تأمین آب شرب شهر مشهد، از سال ???? تاکنون، سد دوستی بوده است که طبق آخرین آمار، بیش از ??? میلیون مترمکعب آب را از خارج حوزه آبریز به این شهر انتقال داده است. با ورود این آب، برخی از چاه‌های شرب واقع در محدوده‌ی شهر از مدار بهره‌برداری خارج شده‌اند؛ از طرفی توسعه‌ی زیرساخت‌ها ازجمله شبکه‌ی جمع‌آوری فاضلاب شهری همگام با توسعه‌ی شهری صورت نگرفته است. به‌این‌ترتیب در برخی نقاط شهر، سطح آب زیرزمینی بالا آمده که این امر مشکلاتی را در پی داشته است. در تحقیق حاضر، تأثیر عوامل اصلی احتمالی در بالاآمدگی سطح آب زیرزمینی این شهر، طی سال‌های اخیر مورد مطالعه قرار گرفته است. برای تعیین میزان و نحوه‌ی ارتباط نوسانات سطح ایستابی با عوامل مؤثر بر آن، از روش‌های تحلیل همبستگی سری‌های زمانی در قلمروهای زمان و فرکانس استفاده شده است. در قلمروی زمان، ضریب همبستگی و زمان تأخیر بین تغییرات تراز آب زیرزمینی با سری‌های زمانی بارندگی، تبخیر، حجم منابع مختلف تأمین آب شرب شهر، توسعه‌ی شبکه فاضلاب، پساب انتقالی به تصفیه‌خانه‌ها، با استفاده از تابع همبستگی متقابل محاسبه گردیده و نمودارهای همبستگی‌نگار ترسیم شده است. در قلمروی فرکانس نیز، توابع چگالی طیفی، دامنه طیف متقابل، کوهرنسی و فاز برای سری‌های زمانی فوق، محاسبه گردیده است طبق محاسبات انجام‌شده در قلمروی زمان، میزان میانگین ضریب همبستگی و زمان تأخیر بین تغییرات تراز آب زیرزمینی با عامل بارش به ترتیب برابر با ???/? و ? ماه، با عامل تبخیر، برابر با ???/? و ? ماه، با عامل حجم آب انتقالی از خارج حوزه آبریز (عمدتاً سد دوستی) برابر با ??/? و ? تا ? ماه، با عامل حجم آب استخراجی از آبخوان (چاه‌های شرب) برابر با ??/?- و ? تا ? ماه، با عامل گسترش سالانه شبکه فاضلاب در مناطق با پوشش شبکه برابر با ??/?- و ? تا ? ماه و در مناطق فاقد پوشش شبکه ??/? و ? تا ? ماه، با عامل حجم پساب جمع‌آوری‌شده در مناطق با پوشش شبکه ??/?- و ? تا ? ماه و در مناطق فاقد پوشش شبکه برابر با ??/? و ? تا ? ماه می‌باشد. محاسبات در قلمروی فرکانس نیز نتایج فوق را تأیید می‌کند. همچنین تأثیر خارج نمودن خاک از طریق حفر تونل خط ? قطار شهری و گودبرداری مجتمع‌ها و هتل‌های دارای بیش از ? طبقه منفی، به‌خصوص در محدوده‌ی مرکزی شهر بر جریان طبیعی آب زیرزمینی و خصوصیات فیزیکی خاک این محدوده، بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که این مسئله، باعث کاهش ظرفیت نگهداری آب توسط خاک شده و افزایش سطح آب زیرزمینی به‌مقدار متوسط ??/? متر را در پی داشته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Factors affecting on the groundwater uplift in the Mashhad city, Iran

نویسندگان [English]

  • Reza Jahanshahi
  • Zahra Rajabian Moghadam
  • Naser Asadi
  • Valialah Behzadifar
چکیده [English]

In recent years, rising water table has been reported in many cities of the world. Groundwater and engineering structures are interconnected; therefore, water table fluctuations in these areas can affect structures. Mashhad city is one of the major metropolises in Iran and due to indigenous population and tourists, it needs various resources to supply water. The city water needs are supplied from the Mashhad aquifer, Dousti dam and other catchment areas. The water table uplift in Mashhad city created a problem when commercial and residential complexes with a depth of more than ?? meters of excavation with the arrival of significant amounts of water to the lower classes were encountered. In addition, due to the lack of necessary measures due to the declining groundwater level in the past years; the encroachment on water during the drill of the second metro tunnel has caused serious problems. The lack of full development of drainage systems and municipal sewage networks have led to an increase in rising groundwater levels in some parts of the city. Also, the development of urbanization and the ever-increasing depth of excavation in urban areas may sometimes have impacts on the ground water situation. Therefore, approach of this research is to assess the major factors effecting on the groundwater uplift in Mashhad city. In order to determine the relationship of these factors with water table fluctuations, time series analysis was used in both time and frequency domains. One way is to move up.
According to the groundwater hydrograph, a decreasing trend are observed during the years ????-????. While, from ???? to ????, these fluctuations followed the uptrend. Time series analysis shown, due to existence of impermeable surface in the city, low infiltration of rainfall in the soil and water table depth more than ?m, rainfall and evaporation did not have a tangible impact on the fluctuations in groundwater levels in these areas. The annual expansion of the sewage network and the transfer of wastewater collected to wastewater treatment plants with a lag tome ? to ? months have a significant effect on reducing the water table in areas with sewage network; While in areas without sewage network, due to the penetration of water from septic wells into ground water, it increases the level of water in these areas. The arrival of more than ??? million cubic meters of water from the Dousti dam and reduction of more than ?? percent of discharged groundwater in Mashahd aquifer with lag time ? to ? months, are the most influential factors in groundwater uplift. The lack of development of sewage networks in the southern regions and some parts of central Mashhad city has led to an increase in groundwater levels in these areas. Due to the extraction of soil from saturated and unsaturated zones during the drilling of the ?nd line of metro and the development of excavation and construction of civil engineering projects in the city's central area, especially around the Imam Reza's holy shrine, soil porosity has been decreased. This porosity was previously filled with water. But they are now occupied by impenetrable materials. Therefore, the water has been forced to migrate to other places.
The aim of this research is to assess the major factors affecting on the groundwater uplift in Mashhad city, Iran. In order to determine the relationship of these factors with water table fluctuations, time series analysis was used in both time and frequency domains. Results show lag times between water table with rainfall/evaporation, transferred water (Dousti Dam) to the town, discharged water from aquifer, expansion of sewage network in region with network and region without network were ?, ?-?, ?-?, ?-?, ?-?, ?-? and ?-? months respectively. In this study a calculated drawdown by exploitation from aquifer equals ?.? m, the calculated rising equals ?.?? m due to transferred water from Dousti Dam, the expected groundwater rising equals ?.? m in region without sewage network and an expected drawdown equals ? m (if no water was transferred from Dousti dam). Also, effects of excavation in line ? of subway and urban foundation digging on the groundwater and soil properties were studied. Results show that the water storage capacity in saturated/unsaturated zones have been reduced and water table raised about ?.?? m in the town aquifer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Time series analysis
  • Dousti dam
  • Sewage collection network
  • digging effect