پایاننامه عمران هیدروژئولوژی نقشه هم تراز هم عمق آب زیرزمینی

۱۵۵ هزار تومان ۱۱۵ هزار تومان
افزودن به سبد خرید

جهت خرید و دانلود پایاننامه عمران هیدروژئولوژی نقشه هم تراز هم عمق آب زیرزمینی روی آیکون افزودن به سبد خرید یا با ایمیل زیر در ارتباط باشید.

sellthesis@gmail.com


پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران سازه بررسی هیدروژئولوژی منطقه و تهیه نقشه های موضوعی نظیر نقشه های هم تراز و هم عمق آب زیرزمینی


پایاننامه عمران هیدروژئولوژی نقشه هم تراز هم عمق آب زیرزمینی


چکیده

محدوده مطالعاتی بابل-بابلسر با مساحت 1817 کیلومترمربع، زیر حوزه محدوده بابل – آمل می باشد که در استان مازندران واقع شده است. حدود 898 کیلومترمربع از محدوده را دشت و 919 کیلومترمربع را ارتفاعات دامنه شمالی البرز تشکیل می دهد. رودخانه بابلرود، منبع اصلی آب سطحی در محدوده می باشد.. اقلیم دشت بابل-بابلسر بر اساس روش آمبرژه خیلی مرطوب می باشد. محدوده بابل-بابلسر از نظر تقسیمات زمین شناسی در زون البرز قرار گرفته است. سنگ بستر آبخوان بابل-بابلسر شامل رسوبات دریایی حاوی آب شور فسیل می باشد. براساس نتایج ژئوفیزیک و ژئوالکتریک می توان نتیجه گرفت که قسمت عمده آبخوان محدوده ی مطالعاتی بابل – بابلسر از نوع آزاد می باشد. قابلیت انتقال آبخوان در محدوده از (d/m2) 1500 در نواحی جنوبی تا (d/m2)100 در نواحی شمالی متغیر می باشد. هدف عمده از این تحقیق، بررسی و مطالعه ی دراز مدت کیفیت آب زیرزمینی محدوده (سال های آبی 81-80 تا 91-90) و پهنه بندی مختلف کیفی آب زیرزمینی دشت با استفاده از قابلیت های سیستم اطلاعات جغرافیایی (ArcGIS) بوده است. در متوسط دوره خشک و مرطوب از لحاظ شرب، به ترتیب 9/71 و 9/75 درصد از محدوده دارای کیفیت قابل قبول، و 8/21 و 2/16 درصد دارای کیفیت نامناسب می باشد. از لحاظ کشاورزی، به ترتیب 8/88 و 2/87 درصد از محدوده در کلاس C3S1 واقع شده اند. تیپ غالب آب زیرزمینی محدوده، بی کربناته کلسیک می باشد. تقسیم بندی محدوده براساس باقیمانده خشک در متوسط دوره های خشک و مرطوب، بیش از 80 درصد از کل وسعت محدوده دارای آب شیرین و بقیه آن دارای آب لب شور می باشد. از لحاظ سختی، آب زیرزمینی محدوده در اکثر چاه های نمونه برداری دارای کیفیت کاملا سخت است. با بررسی روند تغییرات کیفی آب زیرزمینی منطقه در طول دوره 11 سال متفاوت بوده، بطوریکه تنزل کیفیت آب در سال های اخیر مشاهده می شود.

کلمات کلیدی: بابل-بابلسر، آب زیرزمینی، کیفیت آب، سیستم اطلاعات جغرافیایی


فهرست مطالب

عنوان    صفحه

چکیده    7
فصل اول    8
کلیات تحقیق    8
1-1- مقدمه    9
1-2- بیان مسأله و ضرورت انجام تحقیق    9
1-3- اهداف تحقیق    10
1-4- فرضيه‏هاي تحقیق    10
فصل دوم    11
مروری بر تحقیقات انجام شده    11
2-1- موقعیت جغرافیایی محدوده مطالعاتی    12
2-2- شهرستانهای مهم منطقه    14
2-3- راههای ارتباطی    14
2-4- مطالعات انجام شده در داخل و خارج از کشور    15
2-5- زمینشناسی منطقه    17
2-6- زمين ساخت    18
2-6-1- گسل البرز    20
2-6-2- گسل مازندران    20
فصل سوم    21
مواد و روشها    21
3-1- مطالعه هواشناسی و اقلیمشناسی    22
3-2- مطالعه هیدرولوژی    22
3-3- مطالعه هیدروژئولوژی    23
3-4- بررسی کیفی آبزیرزمینی    24
3-5- جمعآوری اطلاعات لازم جهت بررسی کیفی آب زیرزمینی منطقه    26
3-6- بررسی صحت و تعیین مشاهدات استثنایی در سری دادهها    26
3-7- معرفی سیستم اطلاعات جغرافیایی    29
3-8- تعریف GIS    29
3-9- ایجاد پایگاه اطلاعاتی و تهیه نقشههای کیفی    31
3-10- پارامترهای مورد نیاز جهت بررسی کیفی آبزیرزمینی منطقه    31
3-10-1- آنیونها و کاتیونها    32
3-10-2- کل مواد جامد محلول (TDS)    33
3-10-3- هدایت الکتریکی آب (EC)    34
3-10-4- نسبت جذب سدیم (SAR)    34
3-12- بررسی و تهیه نقشه کیفی آبزیرزمینی از نظر مصارف کشاورزی    36
3-13- بررسی و تهیه نقشه کیفی آبزیرزمینی از نظر مصارف شرب    38
3-14- بررسی كيفيت آب جهت مصارف صنعتي    40
فصل چهارم    42
نتایج    42
4-1- هواشناسی و اقلیمشناسی محدوده بابل- بابلسر    43
4-1-1- درجه حرارت    43
4-1-2- رطوبت نسبی    44
4-1-3- تعداد ساعات آفتابی    46
4-1-4- باد    46
4-1-5- ریزشهای جوی    47
4-1-6- تعداد روزهای بارانی    49
4-1-7- بررسی دورههای خشکسالی و ترسالی    49
4-1-8- تبخیر    50
4-1-9- تبخیر و تعرق پتانسیل    50
4-1-10- طبقهبندی اقلیمی توسط فرمولها و ضرایب اقلیمی    52
4-1-10-1- سیستم طبقهبندی کوپن    52
4-1-10-2- روش دومارتن    52
4-1-11- نمودارهای اقلیمی    53
4-1-11-1- نمودار آمبروترمیک    54
4-1-11-2- اقلیمنمای آمبرژه    54
4-2- هیدرولوژی محدوده بابل-بابلسر    55
4-2-1- شبکه هیدروگرافی    56
4-2-1-1- رودخانه بابلرود    58
4-2-1-2- رودخانه سجادرود    58
4-2-1-3- رودخانه آبندان    58
4-2-1-4- رودخانه پولک    58
4-2-1-5- رودخانه کلارود    59
4-2-1-6- رودخانه تاره (تررود)    59
4-2-1-7- رودخانه تالون (متالون رود)    59
4-2-1-8- رودخانه کاری (کاری رود)    59
4-2-1-9- رودخانه خوش (خوش رود)    59
4-2-2- آبدهی محدوده مطالعاتی بابل – بابلسر    60
4-3- هیدروژئولوژی محدوده بابل-بابلسر    61
4-3-1- ساختمان و خصوصيات آبخوان آبرفتي    61
4-3-2- بررسیهای ژئوفیزیکی    64
4-3-3- تغییرات مقاومت ویژه الکتریکی    64
4-3-4- تغییرات مقاومت عرضی آبخوان    67
4-3-5- بررسی رسوبات ناپیوسته آبخوان    67
4-3-5-1- رسوبات مخروط افکنهای    67
4-3-5-2- آبرفتهای میاندشتی    68
4-3-5-3- آبرفتهای پایان دشتی    68
4-3-5-4- واریزهها    68
4-3-5-5- ماسههای ساحلی    68
4-3-6- نوسانات سطح سفره آبزیرزمینی    71
4-3-7- تراز آب زیرزمینی    71
4-3-8- عمق آب زیرزمینی    76
4-3-9- ضرایب هیدرودینامیکی آبخوان    76
4-3-10- بهرهبرداری از آب زیرزمینی    80
4-3-11- بررسی کیفیت آبزیرزمینی محدوده بابل-بابلسر    81
4-3-12- اطلاعات اولیه جهت بررسی کیفیت آبزیرزمینی منطقه    81
4-3-13- بررسی فرایندهای ژئوشیمیایی حاکم بر آبخوان بابل – بابلسر    82
4-3-14- بررسی نقشههای هممیزان آنیون محدوده بابل- بابلسر    82
4-3-14-1- نقشههای هممیزان کلر    82
4-3-14-2- نقشههای هممیزان سولفات    83
4-3-15- بررسی نقشههای هممیزان کاتیون محدوده بابل- بابلسر    83
4-3-16- بررسی نقشه باقیمانده خشک (TDS)    92
4-3-17- بررسی نقشه قابلیت هدایت الکتریکی (EC)    97
4-3-18- بررسی نقشه هممیزان SAR    97
4-3-19- بررسی نقشه هممیزان pH    102
4-3-20- بررسی روند تغییرات زمانی پارامترهای کیفی آبزیرزمینی    102
4-3-21- تیپ و رخساره آبزیرزمینی محدوده بابل – بابلسر    110
4-3-22- تهیه نقشه کیفی آبزیرزمینی محدوده بابل- بابلسر از نظر مصارف کشاورزی    113
4-3-23- تهیه نقشه کیفی آبزیرزمینی محدوه بابل- بابلسر از نظر مصارف شرب    114
4-3-24- بررسی كيفيت آبزیرزمینی محدوه بابل- بابلسر جهت مصارف صنعتي    123
فصل پنجم    124
بحث و نتیجهگیری    124
5-1- بررسی نتایج هواشناسی و هیدرولوژی محدوده بابل-بابلسر    125
5-2- بررسی نتایج زمینشناسی و هیدروژئولوژی محدوده بابل – بابلسر    125
5-3- بررسی نتایج نمودارها و نقشههای کیفی محدوده بابل – بابلسر    126
5-4- پیشنهادات    127
فهرست منابع فارسی    128
Abstract    133


مطالعه هیدروژئولوژی

در این بخش خصوصيات هيدرو‍‍‍‍ژئولوژيكي آبخوان آبرفتي محدوده مورد بررسي قرار گرفته است، که شامل مطالعه و بررسی موارد ذیل می باشد:
– ساختمان و خصوصيات آبخوان آبرفتي: به منظور بررسی دقیق تر و شناخت وضعیت آبخوان از لاگ حفاري چاه هاي اكتشافي و بررسي هاي زمين شناسي در محدوده استفاده شده است. – بررسی های ژئوفیزیکی: روش ژئوالکتریک یکی از رایج ترین شیوه هاست که در بررسی منابع آب زیرزمینی از اهمیت زیادی برخوردار است. روش مذکور دارای محاسنی ازجمله قابلیت انجام آن در وسعت زیاد و زمان کم، عمق تجسس بالا و هزینه نسبتاً کم می باشد. با استفاده از این روش می توان محدوده های دارای پتانسیل آب غنی را از فقیر مشخص نمود (– 1375، 182). از آنجائیکه کلیه روش های اکتشافی مکمل یکدیگر می باشند، لذا در صورتیکه لوگ زمین شناسی، حفاری های اکتشافی و همین طور اطلاعاتی از عمق سطح آب زیرزمینی در دسترس باشد، تفسیر نتایج حاصل از مطالعات ژئوفیزیکی دقیق تر خواهد بود. – تغییرات مقاومت ویژه الکتریکی: از مقایسه مجموعه سونداژهای الکتریکی انجام شده در سراسر دشت و سازندهای زمین شناسی و همچنین با استفاده از سونداژهایی که در محل چاههای اکتشافی انجام گرفته می توان مقاومت مخصوص طبقات زمین را ارزیابی کرد (– 1375، 187). با توجه به بررسی های انجام شده، محدوده مطالعاتی از لحاظ بررسی آبدهی و کیفیت شیمیایی منابع آب زیرزمینی به نواحی مختلف تقسیم می گردد که در فصل بعدی به آن پرداخته می شود. – تغییرات مقاومت عرضی آبخوان: مقاومت عرضی لایه آبدار در محل هر سونداژ برابر است با حاصلضرب ضخامت سفره آب در مقاومت مخصوص حقیقی آن سفره و بر حسب اهم متر مربع بیان می شود. نقشه مقاومت عرضی لایه آبدار به لحاظ کمی و کیفی از اهمیت زیادی برخوردار است. این نقشه از یک طرف معرف ضخامت افق آبدار و قابلیت آبدهی رسوبات آبرفتی دشت می باشد و از سوی دیگر بیانگر کیفیت آب موجود در سفره از نظر میزان املاح است. از دیدگاه هیدرولوژی مقادیر RT زیاد در هر صورت بیانگر لایه-ای با ضخامت کم و مقاومت مخصوص زیاد و یا لایه ای با ضخامت زیاد و مقاومت مخصوص کم می-باشد و یا اینکه هر دو پارامتر می توانند زیاد باشند. مقاومت عرضی در یک لایه می تواند ارزیابی مناسبی در خصوص نفوذپذیری، قدرت آبدهی و کیفیت شیمیایی آب زیرزمینی بدست دهد و مناطق غنی، متوسط و یا فقیر را از نظر پتانسیل آبی از یکدیگر تفکیک نماید. چون اغلب لایه های آبدار منطقه مورد بررسی با ضخامت های نسبتاً کم و به شکل تناوبی از طبقات شن و ماسه و رس می باشد، تفکیک جزئی آنها بواسطه کمی ضخامت با روش ژئوالکتریک مقدور نمی باشد، لذا برای محاسبه RT این منطقه ناچاراً بجای ضخامت لایه آبدار، مقاومت الکتریکی مجموعه این طبقات در نظر گرفته می شود. از آنجائیکه RT با میزان آبدهی لایه نسبت مستقیم دارد، لذا مقادیر زیاد RT بیانگر آبدهی بالا و مقادیر کم دال بر کیفیت نامناسب آب و پایین بودن آبدهی می باشد (– 1375، 191).

تعریف GIS

سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS یک سیستم کامپیوتری برای مدیریت داده های فضایی است (مالک زوسکی، 1999) . البته تلاشهای زیاد دیگری نیز برای ارائه تعریفی جامع از GIS صورت گرفته است. یکی از تعاریفی که توسط کریسمن (2002) در مورد این سیستم ها ارائه شده است چنین می باشد: مجموعه ای از سخت افزار، نرم افزار، داده، کاربر، سازمان ها و سلسله مرتب برای جمع آوری، ذخیره، پردازش، تجزیه و تحلیل و انتشار اطلاعاتی درباره نواحی مختلف کره زمین، یک سیستم اطلاعات جغرافیایی است. به طور کلی این تعاریف همگی بر دو جنبه اصلی این سیستم ها تکیه دارند: فن آوری و حل مسائل. از نظر فن آوری GIS به عنوان یک سری ابزار جهت ورود، ذخیره و بازیافت، تجزیه و تحلیل، دستکاری و خروج داده های مکانی، تعریف می گردد و از نظر حل مسائل می توان چنین گفت که GIS عملاً در فرایند تصمیم گیری نقشی اساسی را بازی می کند و توانایی انجام عملیات بیشماری بر روی هر نوع داده مکانی و یا مشخصاتی ذخیره شده در خود را دارد. در واقع هدف نهایی GIS را می توان فراهم کردن پشتوانه ای برای تصمیم گیری ها دانست (طاهرکیا، 1376). در ادامه به شرح مختصری درباره مؤلفه های اصلی هر سیستم اطلاعات جغرافیایی می پردازیم:
– ورود داده ها: ورود داده ها به فرایندی اطلاق می شود که در آنها داده های مورد نیاز برای انجام کارهای تخصصی، شناسایی و جمع آوری می شوند. این فرایند شامل بدست آوردن، قالب بندی، تعیین مرجع، گردآوری و ارائه سند برای داده هاست. این داده ها به صور مختلف در دسترسی کاربران قرار می گیرند. مثلاً نقشه های مقایسه ای، جداول، نمودارها و داده های رقمی حاصل از عکس های هوایی یا ماهواره ای و…. یکی از فواید GIS توانایی ترکیب انواع داده هایی است که در قالب های مختلف گردآوری شده اند. GIS روشهای مختلفی را برای ورود داده ها فراهم می کند مانند رقمی سازی (Digitize) با کامپیوتر، با اسکن کننده ها و یا ویرایشگرهای دستی و…. این داده های ورودی در قالب های مختلف در نرم افزارهای GIS ذخیره می شوند.

ایجاد پایگاه اطلاعاتی و تهیه نقشه های کیفی

امروزه برای مدیریت بهتر در بررسی آبهای زیرزمینی یک منطقه، از GIS به عنوان یک ابزار کارآمد بهره می گیرند. اصولاَ پارامتر هاي كيفي و كمي آب زيرزميني در هر منطقه اي از نوسانات زيادي در بازه هاي زماني برخوردار است. به دليل متغير بودن پارامترهاي محيطي از نقطه اي به نقطه ديگر، مطالعه آن ها با روش هاي متداول آمار كلاسيك مانند تجزيه و تحليل واريانس كه موقعيت جغرافيايي و مكاني نمونه ها را در محيط در نظر نمي گيرد، چندان مفيد نخواهد بود. از اين رو در اين تحقيق از برنامه سيستم اطلاعات جغرافيايي كه قادر به برآورد وتخمين خصوصيت مورد نظر در مكان هاي فاقد نمونه برداري با استفاده از اطلاعات حاصل از نقاط نمونه برداري شده مي باشد، استفاده شده است. یکی از کاربردهای مهم GIS تولید نقشه های کیفی با انتخاب فرایند درون یابی مناسب می باشد. بدین صورت که با فرایند درون یابی (Interpolation) می توان مقادیر تخمینی را برای یک سطح کامل از یک تعداد نقاط ساده با مقادیر مشخص تهیه نمود و یک مجموعه پیوسته را ساخت. سپس با تلفیق نقشه های مختلف با یکدیگر جهت بهره برداری بهینه از آنها و مطالعه آبهای زیرزمینی نظیر مدل سازی های مختلف (کمی و کیفی) و پهنه بندی های گوناگون استفاده نمود. در این تحقیق نیز از تلفیق نقشه ها در محیط GIS برای تهیه نقشه های کیفی آب زیرزمینی محدوده مطالعاتی بابل- بابلسر استفاده شده است.

آنیونها و کاتیونها

نمکهای محلول در آب به صورت کاتیون و آنیون تجزیه می شوند و هرچه مقدار نمک در آب بیشتر باشد مقدار این یون ها افزایش می یابد. آنیون ها شامل مجموع غلظت یون های Cl-،(So4)-2 ،(Hco3)- ،)-2 (Co3 و کاتیون ها شامل مجموع غلظت یون هایCa+2، Mg+2، Na+، K+ می باشند. کلر: یون کلرید (-Cl) یکی از مهمترین آنیون های موجود در آب است. علاوه براین، از آنجائیکه این یون عمدتاً با سدیم و منیزیم در طبیعت وجود دارد و باتوجه به حلالیت قابل توجه این ترکیبات در آب، مقادیر قابل ملاحظه ای از آن در آبهای زیرزمینی وجود دارد. منشأ اصلی کلر در آبهای زیرزمینی، سنگهای تبخیری، آبهای شور محبوس و یا آب دریا بوده و سنگهای آذرین سهم کمتری در تأمین کل آبهای زیرزمینی دارد (باور 1978، 339) . براساس استاندارد جهانی بهداشت مقدار کلر آب آشامیدنی حداکثر ppm250 است. سولفات: آنیون سولفات دومین آنیون موجود در آب اقیانوسها و دریاهاست. عمدتاً بصورت سولفاتهای Ca و Mg و K یافت می شود. مهمترین منبع ورود این یون در آبهای طبیعی عبارتست از: سولفیدهای فلزی نظیر آهن، نیکل، مس، روی و سرب. این سولفیدها در اثر شرایط جوی و رطوبت اکسید شده و به سولفات تبدیل می شوند که در اثر انحلال در آبهای جاری، به آبهای زیرزمینی وارد می شوند (فرسنیوز 1988، 804) . همچنین منشأ سولفات آبهای زیرزمینی، رسوباتی نظیر ژیپس، انیدریت، سولفات سدیم و اکسیداسیون پیریت و سایر سولفیدهای موجود در سنگهای آذرین و رسوبی می باشد. بر اساس استاندارد بهداشت جهانی (W.H.O) حداکثر مجاز سولفات منیزیم و سدیم در آب آشامیدنی 450 میلی گرم در لیتر می باشد.

رخساره های هیدروشیمیایی و تیپ آب زیرزمینی

وجود مقدار متفاوتی از املاح، مواد معلق و گازهای محلول در آب نماینده خصوصیت خاص شیمیایی آن در هر منطقه می باشد. رخساره های هیدروشیمیایی آب زیرزمینی، معین کننده توده های آبی با ماهیت ژئوشیمی متفاوت می باشند. اساس طبقه بندی رخساره ها مقادیر کاتیون ها و آنیون های عمده آب-زیرزمینی می باشند (سیک در 2001، 579) . تیپ آب زیرزمینی تابعی از خصوصیات لیتولوژیکی، زمان ماندگاری، دوری و نزدیکی به جبهه های تغذیه و تخلیه، پویایی محلول و عوامل زمین شناسی نظیر درزه ها، گسل ها، چین ها و الگوی جریان آب می باشد. جهت تعیین رخساره های هیدروشیمیایی آب زیرزمینی محدوده مورد مطالعه از نمودار پایپر استفاده گردیده است که یکی از مهمترین نمودارها برای نمایش و مقایسه سنجش های کیفی آب می باشد (پایپر 1944، 914) . در نمودار مثلثی یا نمودار پایپر کاتیون ها برحسب میلی اکی والان بر لیتر تعیین شده و سپس به صورت یک نقطه بر روی مثلث سمت چپ مشخص می گردند، به طور مشابه آنیون ها نیز به صورت یک نقطه برروی مثلث سمت راست مشخص می گردند. پس از این دو نقطه، دو خط به موازات لبه ناحیه مرکزی لوزی شکل، به درون ناحیه مرکزی ترسیم می شود. محل تقاطع دو خط موقعیت نمونه مورد نظر را بر روی نمودار پاپیر مشخص می کند.

مرور

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.