مقایسه روش‌های استحصال آب زیرزمینی از سفره غیر متعارف پلایای خور و بیابانک با استفاده از مدل GMS

STUDENT

DEGREE

YEAR

Based on the studies, the Dashte Kavir of Iran contains valuable reserves of soluble potash in groundwater aquifers within the playas. The surface of all playas in Dashte Kavir is covered with a thick layer of salt crust. The brine which is saturated with sodium chloride has filled the space between crystals of salt crust. Brine, due to the high percentage of potassium ion, has been considered for exploitation and extraction of potash. The data of 47 observation wells and 28 exploratory wells were used for modeling of the study area; the 31 kilometers drainage canals convey the central region draining water out of the aquifer. To evaluate the GMS model in this study area, all effective parameters of the aquifer were considered as input data to the model. First, model has been run in steady state condition and then the calibration process of the model was performed and subsequently for unsteady state 12 stress periods. The statistical analysis of the obtained results in unsteady state condition pertaining to piezometers, the errors RMSE, MAE, MBE, had a maximum of 0.05, 0.5, 0.4 meters respectively. Finally, in verification stage performed based on 90 data, R 2 obtained 0.9216 and the slope of regression line is 1.18. Using GMS model, the Khoor-Biabanak playa is simulated in this study so that it is a true representative of the groundwater natural conditions in mentioned area. Then considering 2 scenarios, current and future condition of groundwater have been predicted. According to the results of the model in each scenario, the groundwater (brine) extraction methods compared with each other and finally, appropriate methods were suggested. At first scenario, current condition of groundwater has been predicted and specified that the water table is almost near the ground surface. Since the water table is high and the groundwater direction is into the center of playa (pumping stations), using canal has been determined as the main method of groundwater (brine) extraction. Since the groundwater is extensive and considerable in northern and south-eastern areas, ponds construction started at the end of canal lines in these areas. There are also some prepared points in the eastern of central playa caused drilling operating wells was suggested as an extraction method. Then the model ran assuming the continuation of operation of suggested methods to 15 years later. The results showed that in the areas with drainage canal and ponds, the water table has been decreased specially in the canals and ponds locations. The water table stands lower than depth of drainage canals in the majority of playa. This will avoid the groundwater (brine) extraction from salt crust. Finally, to extract groundwater (brine) again from playa aquifer, either hot water must be injected to enhance the groundwater or some wells must be drilled with various depths. Keywords : GMS model, playa, simulation, groundwater aquifer, drainage canal.

براساس تحقیقات انجام شده کویر بزرگ ایران دارای ذخایر با ارزش پتاس محلول در سفره آب‌های زیرزمینی محدوده پلایاها است. سطح کلیه پلایاها در کویر بزرگ پوشیده شده از یک لایه نسبتاً ضخیم به نام پوسته نمکی است. شورابه اشباع از کلرور سدیم (NaCl) فضای خالی بین بلورهای این پوسته نمکی را پر کرده است. شورابه به دلیل وجود درصد نسبتاً بالای یون پتاسیم (K + ) درآن جهت بهره برداری و استحصال پتاس مورد توجه قرار گرفته است. در منطقه مورد مطالعه از اطلاعات 47 حلقه چاه مشاهده ای و 28 چاه اکتشافی موجود استفاده شده است و همچنین در محدوده میانی طرح، کانال‌های زهکشی که به مسافت 31 کیلومتر حفاری گردیده‌اند به عنوان زهکش نقش اصلی آب خروجی از سفره را دارند. برای ارزیابی مدل GMS، در منطقه مورد مطالعه، کلیه پارامترهای مؤثر در مدل سازی سفره به عنوان ورودی برای مدل بررسی و تعریف شدند. مدل ابتدا در شرایط ماندگار اجرا شده و پس از آن با واسنجی مدل در حالت ماندگار، مدل در شرایط ناماندگار در 12 دوره زمانی در سفره مورد مطالعه اجرا شد. با تحلیل‌های آماری بر نتایج محاسبه شده در حالت ناماندگار توسط مدل به تفکیک پیزومترها، خطای RMSE در بازه 0 تا 05/0، خطای MAE در بازه 0 تا 5/0 و خطای MBE در بازه 0 تا 4/0 متر برآورد شدند. پس از اجرای مدل در بخش صحت سنجی مقادیر مشاهداتی سال 90 مبنا در نظر گرفته شدند و ضریب نکویی برازش 92/0 بین داده‌های مشاهداتی و محاسباتی و شیب خط رگرسیون 18/1 برآورد گردید. در این تحقیق، ابتدا آبخوان پلایای خور و بیابانک با استفاده از مدل ریاضی GMS شبیه سازی شده به نحوی که بیانگر شرایط و خصوصیات طبیعی سفره آب زیرزمینی آن منطقه باشد. سپس با فرض دو سناریو، وضعیت کنونی و آینده آبخوان پیش بینی و با توجه به نتایج مدل در هر سناریو، روش‌های استحصال آب زیرزمینی (شورابه) با یکدیگر مقایسه و در نهایت برای هر منطقه از پلایا پیشنهاد شدند. در سناریوی اول وضعیت کنونی سطح ایستابی آبخوان شبیه سازی شد که با توجه به نتایج بدست آمده، تقریباً سطح ایستابی آبخوان به سطح زمین نزدیک بوده است. همچنین به دلیل سطح بالای آب در آبخوان و جهت حرکت آب به سمت مرکز پلایا (ایستگاه‌های پمپاژ)، حفرکانال های زهکشی به عنوان روش اصلی برای برداشت از آب زیرزمینی (شورابه) در عمده مناطق پلایا پیشنهاد گردید. قابل توجه است که در مناطق مستعد شمالی و جنوب شرقی، به دلیل پراکندگی و گستردگی منابع زیرزمینی، حفر حوضچه‌های برداشت در منتهی الیه مسیر کانال‌های زهکشی در دستورکار قرار گرفت. همچنین درشرق پلایای مرکزی مناطق مستعدی قابل رویت است که به دلیل تمرکز نقطه ای منابع زیرزمینی در این مناطق، روش حفر چاه بهره برداری ارائه و پیشنهاد شد. در گام بعدی مدل با فرض سناریوی ادامه عملیات بهره برداری با روش‌های پیشنهاد شده تا 15 سال آینده اجرا شد که نتایج نشان دادند در مناطقی که کانال‌های زهکشی و حوضچه‌های برداشت حفر شده‌اند افت سطح آب زیرزمینی وجود دارد، البته در مناطقی که حوضچه‌ها حفر شده‌اند این افت بیشتر نمایان می‌باشد. تقریباً سطح ایستابی عمده مناطق پلایا، پایین تر از عمق کانال‌های زهکشی قرار خواهد گرفت که این امر مانع از برداشت آب زیرزمینی (شورابه) از پوسته نمکی خواهد شد نهایتاً برای برداشت دوباره از آب زیرزمینی (شورابه) آبخوان پلایا، پیشنهاد تزریق داغآب برای بالا آمدن سطح ایستابی تا حد مورد نیاز و یا حفر چاه در اعماق مختلف برای بهره برداری مجدد شورابه باید در دستور کار قرار گیرد. کلمات کلیدی: مدل GMS، پلایا، شبیه سازی، سفره آب زیرزمینی، استحصال آب زیرزمینی