بررسي اثر گنبد هاي نمکي  بر روي منابع آب در منطقه دهرم استان فارس

سعيد بوستاني¹-مزدا كمپاني زارع²-مسعود نوشادي^٣

1 - كارشناس ارشد اداره كل منابع طبيعي وآبخيزداري استان فارس، 2- استاديار بخش مديريت مناطق بياباني دانشگاه شيراز‏، ٣- استاديار بخش مهندسي آب دانشگاه شيراز

1- مقدمه

يكي از منابع آلاينده منابع آب سطحي و زيرزميني گنبد هاي نمكي هستند. گنبد هاي نمكي مي توانند بصورت هاي مختلف منابع آب سطحي و زيرزميني را آلوده نمايند.آلوده کنندگی گنبد های نمکی در حد حجم ها و دبی های بسیار زیاد میباشد. در مناطق خشک و نیمه خشکی مانند ایران که منابع آب از اهمیت زیادی برخوردار هستند بررسی شدت و نحوه آلودگی توسط گنبد های نمکی کمک زیادی در مدیریت کیفی این منابع خواهد نمود. نظر باینکه تعداد گنبد های نمکی در ایران زیاد و در حدود315 است ، ارائه راهکار مناسب برای تعیین مقادیر و نحوه آلودگی منابع آب توسط گنبد های نمکی راهکارهای مناسبی را برای سایر نقاط ارائه خواهد داد. احمدزاده و همکاران ]2[115 گنبد نمکی را در جنوب ایران نام برده اند که 101 گنبد محدوده بین بندرعباس- سروستان و 14 گنبد در جنوب کازرون قرار دارند. گنبدهای نمکی کوه نمک، جهانی و خورآب (یا کوه گچ ) در میان 101 گنبد نمکی مورد نظر ایشان قرار می‎گیرد. در مورد نقش واهمیت گنبدهای نمکی واراضی  شوردرتخریب منابع پایه وتشدید بیابان زایی مطالعات زیادی مخصوصا در ایران انجام شده است ‌] 1[.

خیابانی ]2[ وضعیت هیدروژئولوژی منطقه شیراز را بررسی نموده و علل شوری آب در این منطقه را مربوط به وجود گنبدهای نمکی نفوذ کرده در میان لایه‎های زمین‎شناسی منطقه مورد مطالعه می‎داند. باقری ]3[ آب چاه‎ها و قنات‎های منطقه لار را از نظر فیزیکی- شیمیایی بررسی و به وجود گنبدهای نمکی به عنوان عامل مؤثر در شوری آب قنات‎های منطقه اشاره نموده است. فیض‎نیا ] 4[ بیابان‎زایی ناشی از ویژگی‎های زمین‎ْشناسی ایران را مطالعه نموده و گنبدهای نمکی را به عنوان منابع منفرد و مجزا (Point source) در تخریب منابع طبیعی ایران می‎داند از شش منطقه معرفی شده به عنوان مناطق اصلی تجمع گنبدهای نمکی ایران دو منطقه آن در استان فارس نام برده شده است. پاک‎پرور و ابطحی ]5[ با پردازش داده‎های ماهواره‎ای، مناطق تحت تاثیر بیابان‎زایی ناشی از شوری در دشت کاشان را بررسی و تعیین نموده‎اند. نتایج بررسی کاهش 5/7 درصدی مساحت اراضی بدون شوری و افزایش اراضی شور را در یک فاصله زمانی 22 ساله نشان داده است . سبوکی ]6[ هیدروژئولوژی گنبد نمکی سروستان را بررسی نموده است. در این راستا مورفولوژی، لیتولوژی و هیدرولوژی آن نیز مورد بررسی قرار گرفته است. رئیسی ]7[ تأثیر گنبد نمکی گزطویله را بر روی آب‎های کارستی و آبرفتی در منطقه داراب در استان فارس مورد بررسی قرار داده و نفوذ آب‎های شور حاصل از گنبد نمکی به درون تاقدیس پايین دست را عامل شور شدن چاه‎های منطقه دانسته است. بررسی‎های فیض‎نیا ]8[ بر روی تغییرات کیفیت آب در سرشاخه‎ها و مقاطع مختلف رودهای غرب حوزه مرکزی (قم-کاشان) و تعیین علل زمین‎شناسی مؤثر در شوری منابع آب سطحی و زیر زمینی نشان داد که از مهمترین عوامل مؤثر در شوری آب رودخانه‎های این حوزه، مارن‎های تبخیری، گنبدهای نمکی، معادن گچ و نمک می‎باشد. ولی در برخی مناطق افزون بر سازندهای زمین‎شناسی، تخریب کننده کیفیت منابع آب علل دیگری برای تغلیظ نمک و شوری وجود دارد. پیروان و همکاران ]13[ تأثیر سازندهای مختلف زمین‎شناسی را بر کیفیت آب مورد توجه قرار داده و بر اساس مقاومت آنها در برابر هوازدگی و فرسایش و در نتیجه مواد حاصل شده مؤثر در تغییر کیفیت آب، دو گروه سازندی مطلوب و نامطلوب را تفکیک نموده‎اند. طهماسبی ]9[ به بررسی عوامل مؤثر در شور شدن منابع آب و خاک در حوزه رودخانه اشتهارد پرداخته و با نمونه‎برداری از آب‎های سطحی در بالا دست و پایین دست، سازندهای مختلف، گنبدهای نمکی، سازندهای مارنی و معادن گچ و نمک را از عوامل اصلی زمین‎شناسی تخریب کننده کیفیت آب‎های سطحی معرفی نموده است. دهقان ]10[ نقش گنبد نمکی دشتی بوشهر در بیابان‎زایی را بررسی نموده است. در این مطالعه تأثیر مستقیم گنبد نمکی دشتی بر کیفیت آب و خاک منطقه مطرح گردیده است. مهندسین مشاور صدراب فارس] 11[ در بررسی علل شوری رودخانه فیروزآباد بر اساس اندازه‎گیری دبی و کیفیت آب رودخانه فیروزآباد و شعبه‎های شور آن منشاء شوری رودخانه را اغلب چشمه‎های آب گرم معدنی عنوان نمود که در مسیر عبور از گنبدهای نمکی، غلظت آنها افزایش یافته و همراه با چشمه‎های شور فصلی باعث تخریب کیفیت آب رودخانه فیروزآباد می‎گردند. در ضمن هر يك از منابع آب شور محدوده‎هاي گنبدهاي نمكي جهاني، كنار سياه، خوراب و زهكش دشت دهرم به ترتيب 1/31، 2/18، 8/22 و 9/25 درصد تاثير را در تخريب كيفيت آب رودخانه عهده دار مي‎باشند. در اكثر موارد به خاطر وجود پيچيدگيهاي زمين شناسي و توپوگرافي موجود در منطقه تعيين اثر آلوده كنندگي گنبد ها بر روي منابع آب به سادگي امكان پذير نيست.

در اين تحقيق سعي گرديده با استفاده از تنها داده هاي شيميايي منابع آب و روند تغييرات آنها مقدار تاثير گنبد هاي نمكي بر منابع آب بررسي گردد. لذا با استفاده از رو شهاي آماری داده هاي استاندارد وغیر استاندارد و روند تغييرات آنها مورد بررسي قرار گرفته كه نتايج آن در ادامه ارائه گرديده است.همچنین با استفاده از روش هاي دسته بندي پيشرفته اثر گنبد هاي نمكي بر روي منابع آب موجود در منطقه دهرم مورد ارزيابي قرار گيرد.

2- مواد و روشها:

در این پژوهش آب ‎های زیرزمینی و آب‎های سطحی منطقه، مورد تجزیه شیمیایی قرار گرفت. همچنین، سعی شده منشاء آلودگی منابع آب براساس دسته بندی داده‎های شیمیايی تعیین گردد. غلظت يون‎هاي اصلي دردو ماه آبان و اسفند به دلیل داشتن حداکثر اختلاف در مقادیر در اکثر ایستگاهها بعنوان نماینده ماههای خشک و تر انتخاب گرديده‎‏اند.

برای هر یک از این ماه‎ها غلظت آنیون‎ها و کاتیون‎های اصلی برای ایستگاه‎ها مختلف با روش تحلیل خوشه‎ای دسته‏بندی شده‎اند. دسته‎بندی با روش مذکور  بر روی داده‎های استاندارد شده و استاندارد نشده (معمولی) انجام شده است. دسته‎بندی بر روی داده‎های استاندارد به منظور تشخیص منشاء آلودگی آب مورد استفاده قرار می گیرد، چون نسبت یون‎ها مد نظرقرار گرفته است. و در دسته‎بندی بر مبنای داده‎های استاندارد نشده به منظور تشخیص گروه‎ها از نظر شدت آلودگی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین دراين بررسي با بررسی روند تغییرات غلظت یونها در 26 ايستگاه  اثر گنبد هاي نمكي بر منابع آب موجود در منطقه بررسي گرديده است. داده نهايي موجود عبارتند از مقادیر EC، غلظت کاتیونها و آنیونهای اصلی(Mg, Na, Ca, Cl, SO₄, HCO₃)، كه اين داده ها در مدت زمان 9 ماه برداشت شده است. با استفاده از روشهاي آنالیز خوشه ای(Cluster analysis) وآنالیز عاملی(Factor analysis) برروی داده هاي استاندارد و غیر استاندارد و روند موجود در آنها دسته بندي صورت گرفته است. همچنين داده هاي آبان ماه و اسفندماه مربوط به فصل تروخشك بااستفاده از روشهاي آنالیزعاملی وفاکتوری دسته بندي گرديده اند.]12 و14[.

3- كليات منطقه:

منطقه مورد مطالعه در جنوب غرب ایران در استان فارس واقع شده است. مرکز این منطقه در فاصله 40 کیلومتری شهر فیروزآباد از استان فارس واقع شده است. حوزه مورد مطالعه یکی از زیر حوزه‎های آبخیزمند می‎باشد. رودخانه اصلی گذرنده از این حوزه قبل از برخورد با گنبد نمکی جهانی رودخانه فیروز آباد و پس از آن به نام‎های شوردهرم و رودخانه احمدآباد تغییر نام می دهد و در نهایت، وارد حوزه خیلج فارس می‎گردد.

منطقه مورد بررسی از نظر زمین شناسی در محدوده چین خورده زاگرس قرار دارد. در منطقه مورد مطالعه، سازندهای مختلفی از دوران پرکامبرین تا کواترنر رخنمون دارد. قدیمیترین واحد چینه‎شناسی که در منطقه رخنمون دارد «نمک هرمز» می‏باشد که به صورت گنبدهای نمکی در سطح زمین ظاهر شده است. بقيه سازندها و گروه های رخنمون يافته درمنطقه مورد مطالعه از قديم به جديد شامل گروه بنگستان، پا بده-گورپي، آسماري –جهرم، گچساران، ميشان، آغاجاري و بختیاری می باشد.

موقعیت منابع آب سطحی و زیر زمینی انتخاب شده در منطقه مورد مطالعه درشکل(1 )وموقعیت گنبدها بر روی تصویر ماهواره درشکل (1-الف) نشان داده شده است.

شکل-(1)-موقعیت منابع آب سطحی وزیر زمینی شامل 26 ایستگاه در منطقه مورد مطالعه

شکل-(1-الف)-موقعیت گنبدها برروی تصویر ماهواره ای

4- بررسی غلظت یونها در منابع آب منطقه

بررسی غلظت یونها شامل بررسی میانگین غلظت یونها، دسته بندی آبها بر اساس غلظت یونها در فصل تر و خشک، مقایسه روند تغییرات یونها و تغییرات نسبت یونها در ماههای متوالی مورد بررسی قرار گرفته است که در زیر توضیحات بیشتر ارائه شده است.

4-1– میانگین غلظت یونها در منابع آب

   میانگین غلظت یونها در ایستگاههای مختلف در شكل( 2 )نشان داده شده است. شكل( 2 )نشان می دهد که بیشتر آبهای منطقه از نوع سدیم –کلرید هستند. حداکثر غلظت سدیم در منابع آب بالا دست

شاخه کنار سیاه(ایستگاههای19 ،20 ،21و 24)، منابع موجود در دشت آزادگان ( ایستگاههای 12 و13) و منابع قرار گرفته در شاخه خوراب(1 ،3 ،4) است. در منابع آب بالادست شاخه کنار سیاه غلظت کلرید متناسب با سدیم افزايش يافته است.  حداکثر غلظت کلرید مربوط به چشمه جگر پز(ایستگاه1) است که بدلیل منشاء عمیق این چشمه است. در شاخه کنار سیاه بعدازيون کلرید بيشترين غلظت مربوط به یون بیکربنات است. که دلیل آن تامین آب دائم این شاخه از منابع کارستی است. در منابع موجود در بالادست شاخه خوراب و منطقه دشت آزادگان بیشترین غلظت بعد از یون های سدیم و کلرید مربوط به یون سولفات است.

شکل-(2)-میانگین غلظت یونهادرایستگاههای مختلف

برای بررسی اثر بارندگی درانتقال نمک از گنبدهای نمکی به منابع آب زیرزمینی، غلظت یونها وتغییر آن در دو فصل تر و خشک مورد بررسی قرار گرفت. در منطقه مورد مطالعه بارندگی معمولا از آبان ماه آغاز گردیده و تقریبا تا ماه های بهمن واسفند ادامه می يابد. بنابر این ماه های آبان واسفند می تواند بعنوان نماینده فصل های خشک و تر در نظر گرفته شود. برای انجام دسته بندی مناسبتر از داده های غلظت نرمال شده یا غلظت نسبی استفاده گردیده است.

4-2–دسته بندی آبها بر اساس غلظت یونهای اصلی در فصل خشک:

برای ماه آبان که به عنوان نماینده غلظت در فصل خشک در نظر گرفته شده، مقادیر غلظت نسبی ومطلق در نظر گرفته شده است. برای تعیین آنکه در فصل خشک غلظت کدام یونها در چه ایستگاههایی بیشتر است و چه ایستگاههایی در شرایط مشابه ترکیبی هستند، از روش دسته بندی خوشه ای استفاده گردید. نتایج بدست آمده از روش دسته بندی خوشه ای در جدول(1) آورده شده است. برای بدست آوردن عوامل اصلی در دسته بندی انجام شده از روش آنالیزفاکتوری استفاده شده که نتایج آن در شکل (3)ارائه شده است. بر اساس دسته بندی انجام شده در فصل خشک مهمترین یونها برای تقسیم بندی آبها یونهای سولفات، منیزیم و کلسیم می باشند. فاکتور های دیگر بترتیب غلظت 2،3،4 هستند. ایستگاههای موجود در دشت آزادگان (12و13) دارای حداکثر سولفات و ایستگاههای شاخه خوراب و پایین دست این شاخه (1 ،3 ،4 ، 6 ،7، 8)  و چاههای 10 و11 در دشت چکاب دارای غلظت سولفات و کلسیم متوسط هستند . ولی غلظت کلر در ایستگاههای شاخه خوراب (1 ،3 ،4) بیشتر از غلظت کلر در چاههای دشت چکاب است. که دلیل آن وجود چشمه جگر پز (ایستگاه 1) با غلظت کلر بالا در بالادست شاخه خوراب است. گروه دیگر ایستگاههای شاخه قرار گرفته در حوزه شاخه کنار سیاه (19،20،21و24) با غلظت سدیم و بیکربنات بالا هستند. بقیه ایستگاههای منطقه را می توان در یک گروه مجزا قرارداد.

جدول-(1)- نتایج روش تحلیل عاملی با چرخش اکواماکس بر روی داده‎های غلظت یونهای اصلی استاندارد شده آبان ماه

C

A3

A2

B1

B2

D

A1

F

E

 

شکل-3- دسته بندی آبها بر اساس غلظت یونهای اصلی در فصل خشک براساس دسته بندی از روش آنالیزفاکتوری

4- 3– دسته بندی آبها بر اساس غلظت یونهای اصلی در فصل مرطوب:

برای ماه اسفند که به عنوان نماینده غلظت در فصل تر در نظر گرفته شده است، مقادیر غلظت نسبی ومطلق یونهای اصلی مبنای تقسیم بندی در نظر گرفته شد. برای تعیین آنکه در فصل مرطوب غلظت کدام یونها در چه ایستگاههایی بیشتر است و چه ایستگاههایی در شرایط مشابه ترکیبی هستند از روش دسته بندی خوشه ای استفاده گردیده است. نتایج بدست آمده از روش دسته بندی خوشه ای در جدول(2) آورده شده است. برای بدست آوردن عوامل اصلی در دسته بندی از روش آنالیزفاکتوری استفاده شده که نتایج آن در شکل (4)ارائه شده است.

بررسی هادر فصل مرطوب نشان می دهد که غلظت مطلق سولفات در اکثر منابع افزایش می يابد. که دلیل افزایش غلظت یون سولفات در فصل تر ، داخل شدن آب جاری از سطح گنبد ها به منابع آب است. بر اساس تقسیم بندی انجام شده در فصل مرطوب اصلی ترین فاکتور برای تقسیم بندی آبها غلظت سدیم و کلرید و فاکتور دوم غلظت سولفات و کلسیم می باشد. بر اساس این تقسیم بندی منابع بالادست گنبد کنار سیاه (ایستگاههای 19 ، 21و24 ) بدلیل غلظت بسیار بالای کلرید و سدیم از سایر منابع جدا می شوند. و ایستگاههای موجود دردشت آزادگان (12 ،13 و 14) بدلیل داشتن غلظت بالای یون سولفات ازسایرایستگاهها مجزا می شوند(شکل4).

جدول-2-نتایج روش تحلیل عاملی با چرخش اکواماکس بر روی داده‎های غلظت یونهای اصلی استاندارد شده اسفندماه