Transcript فایل مقاله
پانزدهمين همايش انجمن زمين شناسی ايران بررسی فرآيند های هيدروشيميايی آب زيرزمينی دشت الباجی با استفاده از مدلسازی هيدروشيميايی نصراله کالنتری* ،1حسن روحی ،2مجتبی زارع صفت3 -1عضو هيئت علمی گروه زمينشناسی دانشگاه شهيد چمران اهواز *Email: [email protected] -2دانشجوی کارشناسی ارشد هيدروژئولوژی دانشگاه شهيد چمران اهواز Email: [email protected] -3دانشجوی کارشناسی ارشد هيدروژئولوژی دانشگاه شهيد چمران اهواز Email: [email protected] -2نمایه های اشباع چكیده: برای تعيين تعادل شيميايی بين مواد جامد و محلول شاخص اشباع ( )SIمحاسبه می شود .وقتی آب زيرزمينی نسبت به يک کانی اشباع يا فوق اشباع باشد( ،)SI>0.0اين کانی مستعد ويژگی های شيميايی آب زيرزمينی مهمترين عامل تأثير گذار بر مصرف آن برای اهداف مختلف از قبيل صنعت ،شرب و کشاورزی است .آب زيرزمينی اين ويژگی ها را از نوع و مقدار يونهای محلول کسب می کند که خود نتيجه نوع و قابليت انحالل کانی های موجود در مسير جريان است .دشت الباجی از جمله دشتهای استان خوزستان است که شيمی نامناسب آب زيرزمينی محدوديت زيادی برای مصرف آن ايجاد کرده است .برای شناسايی عواملی که کيفيت آب را دچار اختالل و تنزل می نمايد يکی از روش ها استفاده از مدل سازی هيدروشيميايی است .مدل PHREEQCبعنوان يک مدل هيدروشيمايی ميزان اشباع آب از هر يک از کانی های انحالل يافته در آن را مشخص می کند .با استفاده از اين نوع مدل سازی نقشه های هم نمايه اشباع برای دشت الباجی ترسيم گرديد .نتايج نشان می دهد که از سمت شمال به جنوب در آب زيرزمينی دشت ميزان اشباع آب نسبت به کلسيت و دولوميت کاهش ،و نسبت به ژيپس و هاليت افزايش می يابد .همچنين در جهت جريان کانی های کلسيت و دولوميت در حال رسوبگذاری و کانی های ژيپس و هاليت در حال انحالل می باشند. برای رسوب خواهد بود .برعکس اگر آب زيرزمينی تحت اشباع باشد( )SI<0.0مقدار بيشتری از کانی انحالل می يابد .با توجه به اين موضوع که سازند آغاجاری حاوی ماسه سنگ، مارن و تبخيری ها است مقادير شاخص اشباع برای کانی های کلسيت ،دولوميت ،ژيپس و هاليت برای هر يک از نمونه ها محاسبه شد .نقشه هم ارزش SIبرای کلسيت و دولوميت نشان می دهد که از شمال به جنوب آبخوان به تدريج از ميزان اشباع آب نسبت به اين دو کانی کاسته می شود .کاهش مقدار نمايه اشباع کلسيت و دولوميت در مسير جريان نشان می دهد که رسوب اين دو کانی در طول مسير جريان صورت می گيرد .دليل رسوب کلسيت و دولوميت می تواند تبخير باشد. SIبرای ژيپس همواره منفی است و مقدار آن از شمال به جنوب افزايش می يابد و نشان می دهد که به سمت محل تخليه ميزان اشباع آب از اين کانی بيشتر می شود اما همچنان تمايل واژه های کلیدی :دشت الباجی ،مدل سازی هيدروشيميايی ،کد کامپيوتری .PHREEQC به انحالل دارد .همچنين توجه به پهنه بندی نمايه اشباع هاليت به خوبی افزايش انحالل اين کانی را در جهت جريان آشکار می سازد .با وجود انحالل زياد هاليت در طول جريان زمينه Abstract: The chemical characteristics are the most important factors affecting the various usage of groundwater, such as industry, agriculture and drinking. These انحالل آن در منطقه تخليه هنوز فراهم است. characteristics source from type and amount of dissolved ions, which result from type and dissolving capability of minerals in water course. The Albaji plain, one of the Khuzestan plains, with unsuitable chemical characteristics has much limitation to use it. Hydrogeochemical modeling is one of the methods used to define factors which affect the water quality. PHREEQC model as a hydrogeochemical model determines the water saturation from any mineral. The plains of saturation index of Albaji plains are made with above mentioned model. The results show a decrease in saturation of water from calcite and dolomite, and show an increase for gypsum and halite from north toward south. So calcite and dolomite are precipitating, and gypsum and halite are dissolving from upstream to downstream. Keywords: Albaji plain, hydrochemical modeling, PHREEQC coumputer code. مقدمه : آب زيرزمينی ويژگی های هيدروشيميايی خود را از لحظه شروع بارندگی تا لحظه تخليه از آبخوان با توجه به نوع موادی که با آنها در ارتباط است کسب می کند؛ طی اين مسير برخی از مواد در آب حل شده و برخی ديگر در آن رسوب می کند .به لحاظ نقشی که يون های محلول در آب بر خصوصيات آب مصرفی مانند خورندگی ،رسوبگذاری ،سختی و غيره دارد شناخت مقدار هر يک از يونها و تبادالت شيميايی آنها در نقاط مختلف يک آبخوان ،به منظور مديريت اصولی بهره برداری و مصرف ضروری است .تکامل هيدروشيميايی آب زيرزمينی در مسير جريان بسته به نوع مواد زمين شناسی عامل افزايش و يا کاهش هر يک از يونها است .بنابراين مقادير هر يون در مناطق مختلف يک آبخوان متغيير است .جهت بررسی کمی تکامل شيميايی آب های زيرزمينی ،از مدلهای شيميايی متعددی استفاده می شود (سجادی .)1389مدل های هيدروشيميايی تعادل بين انحالل و رسوب هر کانی را بر اساس قابليت انحالل آن کانی تعيين می کنند .امروزه به طور گستردهاي از مدلسازي ژئوشيميايي در مطالعات هيدروشيمي استفاده ميگردد(Meng & ،Tedaldi & Loehr, 1992 Maynard, 2001و Wang, 2001و همكاران به نقل از سجادی .)1389 ،مدل PHREEQCبعنوان يک مدل هيدروشيميايی با توجه به غلظت يون های محلول ،دما و PHآب ،نمايه اشباع را برای هريک از کانی های محلول در آب محاسبه می نمايد .با توجه به مقدار نمايه اشباع و منفی يا مثبت بودن آن می توان مشخص کرد که کدام کانی ها در کدام نقطه از آبخوان انحالل و يا رسوب می نمايند .فرآيندهای انحالل ،رسوب و تبادالت يونی عالوه بر تغيير خصوصيات شيميايی آب خصوصيات فيزيکی آبخوان مانند تخلل و نفوذپذيری را نيز تحت تأثير قرار می دهد .دشت الباجی يکی ازدشت های استان خوزستان است .ساکنان اين منطقه عالوه بر تأمين نياز آب کشاورزی از نظر تأمين نياز آب شرب نيز با مشکالتی مواجه هستند. کيفيت شيميايی نامناسب آب زيرزمينی در اين منطقه نيز استفاده از آن را بسيار محدود ساخته است .لذا بررسی و شناخت عوامل شوری ،کانی ها و مواد زمين شناسی که با انحالل در آب زيرزمينی اين تنزل کيفيت را سبب شده اند ،ضروری به نظر می رسد. ویژگی های عمومی منطقه مورد مطالعه: شکل :3نقشه هم ارزش نمایه اشباع کلسیت آبخوان دشت الباجی در استان خوزستان و در شرق شهرستان حميديه و در فاصله 25کيلومتری شمال غرب شهر اهواز و بين طول جغرافيايی 26/48تا 41/48درجه شرقی و شکل :4نقشه هم ارزش نمایه اشباع دولومیت عرض جغرافيايی 22/31تا 37/31درجه شمالی تعيين محل می شود .متوسط بارندگی ساالنه در منطقه 244ميليمتر و متوسط دمای ساالنه 25درجه سانتيگراد می باشد .اين آبخوان از رسوبات و نهشته های رودهای کرخه و کارون تشکيل و در بيشتر مناطق از ماسه های بادی پوشيده شده است .اين نهشته ها بيشتر از جنس ماسه های متوسط تا ريزدانه به همراه درصد کمتری سيلت و رس می باشند .جهت جريان کلی آب زيرزمينی درآبخوان از شمال غرب به جنوب شرق است .محدوده مورد مطالعه از شمال به رود کرخه ،از جنوب به رود کارون و از شرق به برونزد سازند آغاجاری محدود می شود .سازند آغاجاري تركيبي از مارنهاي قرمز ،ماسهسنگ و ميان اليههايي از ژيپس و نمك ميباشد و ارتفاعات قابل توجهی در منطقه ايجاد نکرده است .برونزد اين سازند يال شرقی تاقديس اهواز را در منطقه تشکيل می دهد. شکل :5نقشه هم ارزش نمایه اشباع ژیپس شکل -1موقعیت جغرافیایی و نقشه زمین شناسی دشت الباجی روش کار: شکل :6نقشه هم ارزش نمایه اشباع هالیت نتیجه گیري : -1انحالل هاليت ،ژيپس ،و رسوب کلسيت و دولوميت تعيين کننده مقدار آنيونها و کاتيونهای اصلی ( Hco3 ,So4 ,Clو )Ca ,Mg ,Na ,Kدر آب زيرزمينی منطقه هستند و شوری آن ابتدا از آب زيرزمينی منطقه 15نمونه آب با پراکندگی مناسب در فروردين 89تهيه و جهت تعيين مقادير يونهای اصلی به آزمايشگاه ارسال گرديد .سپس به منظور تعيين کانی های مشارکت کننده در شوری آب زيرزمينی دشت الباجی نمودارهای ترکيبی رسم و مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت .در انتها نمايههاي اشباع كلسيت ،دولوميت و ژيپس نمونههاي آب زيرزميني آبخوان با استفاده از كد كامپيوتري PHREEQCبرای هر کدام از نمونه ها محاسبه شده و سپس با درون يابی بين نقاط نقشه های هم ارزش نمايه های اشباع برای هر کانی رسم گرديد. را کنترل می کنند. -2نقشه های هم ميزان نمايه های اشباع برای کلسيت و دولوميت نشان می دهند که از سمت شمال به جنوب دشت ،از ميزان اشباع آب زيرزميني نسبت به اين دو کانی کاسته می شود. اين امر مؤيد رسوب کلسيت و دولوميت در البالی ذرات آبخوان است. -3آب زيرزمينی دشت الباجی در همه جا نسبت به ژيپس و هاليت تحت اشباع است ولی از شمال به جنوب منطقه با انحالل بيشتر ،بر ميزان اشباع آب نسبت به اين دو کانی افزوده میشود. بحث: -1دیاگرام های ترکیبی -4بطور کلی در محدوده مورد مطالعه کانی های کلسيت و دولوميت در حال رسوبگذاری ،و کانی های هاليت و ژيپس درحال انحالل می باشند .اين کانی ها در منطقه از سازند رابطه قوی بين Naو Clنشان می دهد که Clو در بسياری از قسمتها Naاز انحالل ساده هاليت نتيجه شده است .همچنين رابطه قوی بين Ca+Mgو ،So4انحالل ژيپس در آب آغاجاری و مواد آبرفتی آبخوان که از واريزه های سازند آغاجاری و گچساران تشکيل شده اند ،منشأ می گيرد. زيرزمينی دشت را نمايان می سازد (شکل -2ج و د) .رابطه بين کلسيم و منيزيم با آنيون بی کربنات به اندازه روابط فوق قوی نيست .علت را می توان اينگونه توجيه کرد که با ورود بی کربنات از محل تغذيه به آبخوان به سرعت کانی های کلسيت و دولوميت شروع به رسوبگذاری می نمايد ،بنابراين ريشه بی کربنات سريعا از حالت محلول خارج می شود .به همين علت در اکثر نمونه ها مقدار Hco3بدون توجه به مقدار Caو Mgنزديک به صفر است(شکل -2الف و ب). منابع فارسي : -1کالنتری .ن ،.رحيمی .م.ح ،.چرچی .ع ،1386 ،.استفاده از دياگرام هاي ترکيبي ،تحليل عاملي و نمايه هاي اشباع در ارزيابي كيفي آب زيرزميني دشت هاي زويرچري و خِران، مجله زمين شناسی مهندسی دانشگاه تربيت معلم ،شماره ،1بهار و تابستان ،1386صفحه .356-339 -2کالنتری .ن ،.سجادی .ز ،.کشاورزی .م ،.احمدنژاد ،ز ،.بوسليک ،ز ،1389 ،.بررسی فرآيند های ژئوشيميايی مؤثر بر کيفيت آب زيرزمينی دشت عسلويه با استفاده از مدل سازی ژئوشيميايی ،چهارمين همايش ملی زمين شناسی دانشگاه پيام نور ،مشهد. -3نقشه زمين شناسی شرکت نفت ،مقياس ،1:250000شيت اهواز ،شماره .20508 References: 1- De montety, V., Radakovitch, O., Vallet-Coulomb, C., Blavoux, B., Hermitte, D., Valles, V., 2008, Origin of groundwater salinity and hydrogeochemical processes in a confined coastal aquifer, Applied Geochemistry, 23, 2337-2349. 2- Marie, A., and Vengosh, A., 2001, Sources of salinity in groundwater from Jericho area, Jordan Vally. Groundwater, 39(2), 240-248. 3- Thyne,G., Guler, C., Poter,E., 2004. Sequential analysis of hydrochemical data for watershed characterization. Groundwater. Vol. 42, No. 5, 711-732. شکل :2دیاگرام های ترکیبی آب زیرزمینی دشت الباجی