از كل آب موجود در كره زمين حدود 97 درصد آن در درياها و اقيانوس ها مي باشد كه شوري آن‌ بالا است و در شرايط عادي نمي تواند مورد استفاده بشر قرار گيرد. دو درصد دیگر نیز به صورت يخ هاي قطبي است كه آن‌ نيز در شرايط موجود قابل استفاده نمي باشد. قسمت اعظم یک درصد باقی مانده را که شیرین است، آب هاي زيرزميني تشكيل مي دهند(شکل 1-1). باگسترش سکونت در مناطقی که آب سطحی وجود ندارد یا مقدار آن کم است، استفاده ازمنابع آب زیرزمینی به عنوان جایگزینی مطمئن، مورد توجه قرار گرفته است، به طوری که دربرخی مناطق، آب های زیرزمینی به عنوان تنها منبع تأمين آب محسوب می شوند.

شکل ‏11 تقسیم بندی منابع آب در جهان [53]

 

رشد جمعيت و توسعه جوامع بشري منجر به تقاضاي مصرف بيشتر آب شده است و با توجه به ثابت بودن تقريبي منابع تامين آب، بايد با مديريتي صحيح، عرضه و تقاضا را در تعادل نگه داشت. اين امر حافظت منابع آبي در مقابل آلاينده‌ها (نفوذ آب شور و ديگر مواد شيميايي) را امري ضروري مي‌نمايد. تمرکز جمعيت در نواحي ساحلي و بالطبع رشد فعاليت‌ها سبب افزايش ميزان برداشت از آب زيرزميني شده است. اين افزايش برداشت، سبب حرکت آب شور دريا به سمت آبخوان‌ها گرديده و اين امر شوري بيشتر اين منابع را به دنبال داشته است.

شوري زياد (بيشتر از 2 تا 3 درصد) استفاده از آب را براي شرب غير ممکن مي‌سازد و به ناچار بايد با فرآيندهايي نظير تصفيه يا اختلاط با آب شيرين بر اين مشکل فائق آمد. بنابراين حفاظت منابع آب‌ زيرزميني يک موضوع اساسي در شرايط افزايش تقاضا و کاهش اين منابع مي‌باشد.

در قسمت اعظم کشور به ویژه در مناطقی که آب­های سطحی یا وجود ندارند ، یا دائمی نیستند و یا به مقدار کم وجود دارند، آب مورد نیاز شهرها، صنایع، روستاها و دامداری­ها از منابع زیرزمینی تأمین می‌شود. حتی در نقاطی که بارندگی، زیاد و آب و هوا مرطوب است، مانند گیلان و مازندران که آب سطحی وجود دارد و از پرباران­ترین نقاط ایران هستند . برای رسیدن به تولید بالا در کشاورزی و جبران کمبود آب مورد نیاز، از آب زیرزمینی هم استفاده می‌شود. تقریباً در تمام شهرهای ایران به علت نبود یا کمبود آب­های سطحی و یا به دلیل آلوده بودن آن از آب زیرزمینی نیز استفاده می­شود [9].

 

1-1 اهداف و ضرورت تحقيق حاضر

نفوذ آب شور مسأله مهمي است که به سلامت و سبک زندگي بسياري از مردمي که در نواحي ساحلي و حاشیه کویر زندگي مي‌کنند، ارتباط دارد. اين مسأله در بسياري از کشورهايي که داراي ساحل مي‌باشند، توجه را به خود جلب نموده است. بررسی پدیده هجوم آب شورکویرچاه‌ جم به آبخوان ­دشت  دامغان هدف اصلي اين پايان‌نامه مي‌باشد.

در این پایان نامه سعی شده است تا امکان پیشروی آب شور از سمت کویر به سمت دشت دامغان

نسبت به ابتدای دوره طرح، بررسی و با توجه به شرایط موجود، به پیش بینی آینده پرداخته شود. با استفاده از نرم افزار VISUAL MODFLOW و بستهSEAWAT  مدل­سازی پدیده پیشروی آب شور انجام می­شود.

شرایط موجود در ابتدای دوره طرح به عنوان اطلاعات ورودی،  وارد مدل شده و پس از واسنجی و صحت سنجی مدل، پیشروی آب شور برای 10 سال بعد  از آغاز دوره طرح،  طبق 3 سناریوی فرضی پیش بینی می­شود.

 

1-2 سوالات اساسی تحقیق

  • با ادامه وضعیت کنونی، افت سطح آب و میزان غلظت نمک در دشت دامغان چگونه تغییر می کند؟
  • با اعمال موفق سیاست های مدیریتی و کاهش پمپاژ به میزان 15% ، تغییرات افت سطح آب و میزان غلظت نمک چگونه خواهد بود؟
  • در صورت افزایش پمپاژ به میزان 15%(که محتمل ترین فرض است)، افت سطح آب و میزان غلظت نمک در دشت چگونه تغییر پیدا خواهد کرد.؟

1-3 فرضیات تحقیق

بر اساس منابع در دسترس، در طول این تحقیق فرضیاتی به عمل آمده که از نظر خصوصیات فیزیکی با توجه به گزارش شرکت سهامی آب منطقه ای استان سمنان در خصوص دشت، آبخوان این دشت، آبخوانی آزاد درسه لایه است که این آبخوان آزاد در لایه های دوم و سوم قرار دارد. ضریب ذخیره (S) در کل دشت 4% و ضریب هدایت هیدرولیکی (K) برای هر لایه مقدار ثابتی فرض شده است. هر لایه ی آبخوان همگن بوده و چگالی تنها به غلظت نمک وابسته است و دیگر عوامل تأثیر‌گذار، نادیده گرفته شده اند. با توجه به داده‌های شرکت سهامی آب منطقه‌ای، آمار چاه‌های پمپاژ، و چاه‌های مشاهده‌ای کمّی و کیفی سالانه در نظر گرفته شد. ضمناً از بیلان محاسبه شده توسط سازمان آب منطقه ای استان سمنان استفاده شد.

طبق محاسبات بیلان این سازمان، تخلیه چشمه در سال آبی 85-86 صفر و تخلیه قنات حدود 2میلیون متر مکعب در سال بود که در مقایسه با 160 میلیون متر مکعب تخلیه کل از آبخوان مقداری ناچیز می باشد؛ لذا اثر چشمه و قنات در بیلان، صفر منظور شد.

1-4 دلایل استفاده از آب زیرزمینی

مزايا و محسنات آب های زیرزمینی نسبت به آب­ هاي سطحي، سبب شده که کشور هاي پيشرفته جهان، برای تأمین آب آشاميدني و مصرفي مناطق شهری و صنعتي خود از آب زيرزميني، تلاش بیشتری به خرج دهند.

از سوی دیگر، مصرف زياد آب زيرزميني باعث شده که در بسياري از نقاط جهان، از جمله کشور ما، سطح سفره آب زيرزميني به شدت پايين برود، بسياري از قنات‌ها و ديگر منابع آبي خشک شود، آب شور در سفره هاي آب زيرزميني شيرين پيشروي کند، و در مراکز جمعيتي و صنعتي، قسمت قابل توجهي از آب زيرزميني آلوده گردد.

برخی دلایل استفاده از آب زیرزمینی و مزایای آن نسبت به آب سطحی را می­توان به اختصار به صورت زیر بیان کرد :

  • آب زیرزمینی صاف و بی رنگ است.
  • نسبت به آب سطحی، کمتر به میکروب­ها و انگل­ها و مواد زیان‌بار آلوده است.
  • در بسیاری از مناطق خشک و بیابانی کشور ما، به علت عدم دسترسی به آب شیرین سطحی ، آب زیرزمینی تنها منبع قابل استفاده را تشکیل می­دهد.
  • هزینه­ی استخراج آب زیرزمینی در بسیاری از موارد، نسبت به تهیه­ی آب از منابع سطحی کمتر است.
  • دمای آب زیرزمینی تقریباً ثابت است. از این رو، آب زیرزمینی، به عنوان خنک کننده از مزیت زیادی برخوردار است.
  • منابع آب زیرزمینی نسبت به منابع آب سطحی، خیلی کمتر تحت تأثیر خشکسالی قرار می­گیرند.

در بسیاری از مناطق جهان، از جمله در بسیاری از نقاط خشک و بیابانی کشور ما که آب سطحی وجود ندارد، یا قابل استفاده و یا قابل اطمینان نیست، آب زیرزمینی تنها منبع آب مصرفی است و حیات ساکنین و احشام این مناطق به این منبع وابسته است [9].

 

1-5 آلودگی آب های زیرزمینی

کيفيت آب زيرزميني، امر مهمي در توسعه و مديريت منابع آب است. در واقع، با افزايش تقاضا براي آب در اغلب نقاط جهان، کيفيت آب به يک عامل محدود کننده در توسعه و مديريت منابع آب تبديل شده است. کيفيت آب‌هاي سطحي و زيرسطحي در نتيجۀ پخش و انتشار آلودگي رو به بدتر شدن مي‌رود و در اين راستا توجه جدي به مسأله انتشار آلودگي در آبخوان‌ها امري اجتناب ناپذير است. هر چند که در وهله اول به نظر مي‌رسد، منابع آب‌ زيرسطحي نسبت به آب‌ سطحي کمتر در معرض خطر انتشار آلودگي باشند اما در صورت انتشار آلودگي در آبخوان‌ها، رفع آلودگی و رساندن آب به حالت قابل استفاده و عاري از آلودگي، امري مشکل و هزينه ‌بر است. منابع آلودگي آب‌هاي زيرزميني را مي‌توان به چهار دستۀ زیر تقسيم نمود [16].

  • منابع محيطي: اين نوع آلودگي به خاطر مشخصات محيط اطراف يک آبخوان رخ می دهد. جريان عبوري از سنگ‌هاي کربناتي، نفوذ آب شور از سمت دريا و يا از آبخوان مجاور، مثال‌هايي براي اين دسته مي‌باشند.
  • منابع داخلي: اين نوع آلودگي ممکن است با شکستن تصادفي مجراي فاضلاب، تراوش از تانک‌هاي سپتيک[1]، نفوذ آب باران از زمين‌هاي محل دفن زباله‌، باران‌هاي اسيدي و تغذيه مصنوعي از آب‌هاي زهکش آلوده، رخ دهد.

 

  • منابع صنعتي: آلودگي صنعتي معمولاً از تخليه فاضلاب‌ هاي صنعتي که شامل فلزهاي سنگين، ترکيبات تجزيه ناپذير و يا مواد راديو اکتيو مي‌باشند، شکل مي‌گيرد.
  • منابع کشاورزي: اين نوع آلودگي نيز به خاطر زه‌آب ‌هاي کشاورزي و آب باران‌هايي که شامل موادي چون کودهاي شيميايي، نمک، انواع آفت کش‌ها و … هستند، با نفوذ آن ها به داخل آبخوان‌ها رخ مي‌دهد.

نفوذ آب شور يکي از شايع‌ترين و مهم‌ترين فرآيندهایی است که سبب کاهش کيفيت آب زيرزميني با تجاوز ميزان شوري از استانداردهاي آب آشاميدني گردیده و برداشت آب از چاه‌ ها را در آينده به مخاطره خواهد انداخت.

 

1-6 مسئله نفوذ شوری به آبخوان های ساحلی

سواحل از مناطقي هستند که بيشتر از 70 درصد جمعيت جهان را در خود جاي داده‌اند. اين مناطق با مشکلات جدي هيدرولوژيکي  شامل: کمبود آب شيرين، آلودگي آب‌ هاي زيرزميني و نفوذ آب دريا روبرو شده‌اند.

رشد جهاني جمعيت و افزايش استانداردهاي زندگي سبب افزايش ميزان تقاضا و بالطبع ، برداشت آب بيشتر از آبخوان‌‌هاي ساحلي گرديده است. اين افزايش برداشت ، سبب افزايش رشد نفوذ شوري به داخل آبخوان‌ها شده است. در آبخوان‌هاي ساحلي، در آغاز، معمولاً گراديان هيدروليکي به طرف درياست که سبب جريان آب‌ به سمت دريا مي‌گردد. وجود دريا در مجاورت آبخوان‌هاي ساحلي، ناحيه برخورد بين آب شيرين با چگالي کمتر و آب شور با چگالي بيشتر را تشکیل می دهد (شکل ‏1‑2). آب شيرين و آب شور در واقع سيال‌هاي قابل اختلاط مي‌باشند، بنابراين ناحيه برخورد اين دو آب با هم، يک ناحيه انتقالي[2] است که پراکندگي هيدروديناميکي، دليل تشکيل آن است. در طول اين ناحيه، چگالي سيال، از چگالي آب شيرين تا چگالي آب شور متغير است. تحت شرايط مشخص، عرض اين ناحيه انتقالي در مقايسه با ضخامت آبخوان، کوچک است و بنابراين، اين ناحيه را مي‌توان با خط مرزي مشخصي تقريب زد (شکل 1-2). اين مرز مشترک[3]، دو سيال را از هم جدا نموده و مي‌توان فرض نمود که آب شور و آب شيرين اختلاط ناپذيرند، اما اگر ضخامت اين ناحيه انتقالي زياد باشد، نمی توان آن را با خط مرزی مشخص تقریب زد و اين فرض نامعتبر خواهد بود [16].

شکل ‏12 تقابل آب شور وآب شيرين در مقطع طولي يک آبخوان ساحلي[14]

تحت شرايط طبيعي در آبخوان‌هاي ساحلي، آب شيرين به دريا مي‌ريزد، اما با برداشت بي‌رويه از آبخوان‌ها، سطح سفره آب زيرزميني يا سطح پيزومتري پائين مي‌افتد، به طوريکه سطح پيزومتري در آب شيرين ،کمتر از گوه نمکي در سمت دريا خواهد شد و اين، سبب حرکت ناحيه انتقالي به طرف آبخوان تا رسيدن به يک حالت تعادل جديد مي‌گردد. اين پديده، نفوذ آب دريا ناميده مي‌شود. همان‌طور که ناحيه انتقالي به سمت آبخوان حرکت مي‌نمايد، عرض آن نيز بيشتر می شود و زماني‌که اين ناحیه انتقالي به محل احداث چاه می رسد، سبب شوری آب چاه مي‌گردد و درنتيجه کارائي چاه از بين می رود که اين امر رها کردن چاه را به دنبال خواهد داشت.

مدل‌هاي رياضي و آزمايشگاهي، در درک بهتر مکانيزم نفوذ به ما کمک می کنند. در مدل‌هاي رياضي از ترکيب معادلات جريان سيال و معادلات انتقال آلاينده‌ براي شبيه‌سازي و پيش‌بيني غلظت آلاينده در آبخوان‌هاي ساحلي استفاده مي‌شود. همچنين از اين مدل‌ها مي‌توان براي تحقيق در ميزان جابجايي و پیشرفت آب دريا به سمت آبخوان‌هاي ساحلي استفاده نمود. مدل‌هاي آزمايشگاهي نيز اهدافي مشابه را دنبال مي‌نمايند. در اين نوع شبيه‌سازي‌ها ، بسته به نوع امکانات موجود سعي مي‌گردد شرايط آبخوان در شرايط کنترل شده‌ي آزمايشگاهي، شبيه‌سازي شده و نحوه توزيع غلظت آب شور و طول و عرض ناحيه انتقالي تعيين و با مدل‌هاي رياضي مقايسه گردد.

 

1-7 خسارتهای پیشروی آب شور در سفره آب زیرزمینی

پیشروی آب شور در سفره­های آب شیرین، تنها به جزایر و سواحل اقیانوس­ها و دریاها و دریاچه­های شور محدود نمی­شود، بلکه امکان دارد سفره­های آب شور کویرها و باتلاق­ها و چاله­های آب شور نیز در سفره­های آب شیرین مجاور، پیشروی کنند و آن را شور و در شرایط بحرانی غیر قابل استفاده سازند؛ چیزی که در ایران که دارای آب و هوای خشک و کویرهای فراوان است، زیاد اتفاق افتاده و باعث شور شدن بسیاری از سفره­ها شده است [9].

به عبارت دیگر، پیشروی و تداخل آب شور در سفره­های آب زیرزمینی، در نتیجه­ی برداشت زیاد از آب زیرزمینی صورت می­گیرد و این پیشروی تنها از سوی دریاها و اقیانوس­ها نیست، بلکه دیگر آب­ های شور نیز به شرح زیر ممکن است در آب­های شیرین نفوذ کنند:

  • پیشروی مستقیم آب شور از منابع آب شور وسیع، به عنوان مثال در ایران از دریای خزر، خلیج فارس و دریاچه­های شور داخلی.
  • پیشروی آب شور فسیلی که در مجاورت سفره­ها و ذخایر آب زیرزمینی شیرین قرار دارند.

 

با پیشروی آب شور در سفره­های آب شیرین، مشکلات زیادی به وجود می‌آید و خسارات فراوانی وارد می‌گردد که از آن جمله می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • با شروع پیشروی آب شور، بر املاح آب چاه­ها افزوده می­شود. چنانچه پیشروی آب شور ادامه پیدا کند، شوری آب از حد مجاز تجاوز کرده و برای مصارفی مانند شرب، کشاورزی و حتی صنعت غیرقابل استفاده می­شود.
  • برداشت بی­رویه و پمپاژ زیاد از سفره­ های آب شیرین، سرانجام، باعث مصرف تمام آب شیرین زیرزمینی شده و آب شور جای آن را می­گیرد.
  • چون سفره­ آب زیرزمینی به نمک آلوده شده ، شاید سال­ها وقت لازم باشد تا بتوان با آب زیرزمینی شیرین ، املاح را شست و شو داد و بیرون راند و به این ترتیب اثر نامطلوب آب شور را از بین برد. باید در نظر داشت که انجام چنین عملیاتی نیازمند آب شیرین و دیگر امکانات لازم به مقدار کافی است. برای عقب نشاندن آب­های شور در محدوده­ی چاه، شاید دو برابر مقدار آبی که از چاه خارج شده است باید به سفره آب زیرزمینی تزریق شود تا بتوان آب شور را پس زد و به محل اولیه­ی خود برگرداند. متأسفانه در بسیاری از موارد، آب شیرین کافی برای انجام این کار در اختیار نیست و چون اجرای این برنامه مستلزم صرف هزینه و وقت زیاد است، اغلب به آن اقدام نمی­شود و سفره آب شور همچنان شور می­ماند.
  • در کشور ما متأسفانه بر اثر حفر بی­رویه­ی چاه­های عمیق و نیمه عمیق و برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی، آب­های شور در حال گسترش هستند و روز به روز بر تعداد چاه­های شور افزوده می‌شود.

1-8 روش‌های کنترل پیشروی آب شور درآبخوان

کلید کنترل پیشروی آب شور، برقرار کردن تعادل مناسب بین آبی است که از آبخوان پمپاژ می­شود، با آبی که وارد آبخوان می­شود. از روش­های زیادی برای کنترل تهاجم آب شور استفاده شده است. از لحاظ اقتصادی همه­ی راه حل­ها مناسب نیستند، زیرا برخی از آن‌ها، راه حل­های دراز مدت هستند و زمان رسیدن به تعادل بین آب شور و شیرین در بعضی از آن‌ها به ده­ها سال می­رسد [49].

تاد[4] در سال 1974 روش­های مختلفی برای جلوگیری ازپیشروی آب شور ارائه داد:

  • کاهش نرخ پمپاژ
  • تغییر مکان چاه­های پمپاژ
  • استفاده از سدهای زیرزمینی
  • تغذیه­ی طبیعی
  • تغذیه­ی مصنوعی
  • تخلیه­ی آب شور
  • روش­های ترکیبی

1-8-1 کاهش نرخ پمپاژ

با برداشت از چاه­ها و با دیگر فعالیت­های بشری که باعث پایین آمدن تراز آب زیرزمینی می­شوند، مقدار آب جاری شده به سمت دریا کاهش می­یابد و در نهایت، با معکوس شدن جهت گرادیان هیدرولیکی، تهاجم آب دریا به آب­های شیرین زیرزمینی آغاز می شود. افزایش پمپاژ، عامل اصلی پیشروی آب شور است و عوامل دیگر در مقایسه با آن اثر کمتری دارند. کم کردن پمپاژ و استفاده از منابع دیگر برای تأمین آب  مصرفی مورد نیاز، به یک تعادل پایدار منتهی می­شود. برخی از روش­های رسیدن به این امر عبارتند از:

  • کاهش نیاز آبیاری با تغییر الگوی کشت در کشاورزی
  • صرفه­جویی در مصرف آب وافزایش آگاهی عمومی اهمیت آب
  • اصلاح سیستم انتقال و توزیع به منظور بهره برداری مناسب از آب
  • بازیابی آب برای مصارف صنعتی پس از تصفیه‌ی مناسب
  • استفاده دوباره از آب استفاده شده برای خنک کردن، آبیاری یا تغذیه آبخوان
  • نمک زدایی از آب دریا

1-8-2 تغییر مکان چاه­های پمپاژ

در نتیجه­ی تغییر مکان چاه­های پمپاژ و انتقال آن­ها به مکان‌هایی دورتر از دریا، تراز آب زیرزمینی در نزدیکی ساحل افزایش می­یابد. علت این امر این است که در نواحی ساحلی، ضخامت آب شیرین در آبخوان افزایش پیدا می‌کند و حرکت آب شور دریا به سمت خشکی کاهش یافته یا متوقف می شود.

تغییر مکان چاه­های پمپاژ هم با مشکلاتی همراه است. کنترل پیشروی آب شور با این روش، هزینه­بر است و ممکن است با موانعی رو به رو شود، مثلاً ساختار یا اندازه­ی سفره آب زیرزمینی اجازه این کار را ندهد. ضمنًا این روش، یک راه حل موقتی است.

1-8-3 سدهای زیرزمینی

این روش، شامل احداث یک سد زیرزمینی به منظور جلوگیری از ورود جریان آب دریا، به سفره آب زیرزمینی است (شکل1-3). ساخت سد زیرزمینی می­تواند با استفاده از کوبیدن صفحات نفوذناپذیر یا روش‌های دیگر مانند ریختن دوغاب انجام شود.

شکل ‏13 استفاده از سد زیرزمینی برای جلوگیری از پیشروی آب شور [14]

 

این روش در آبخوان­هایی با عمق زیاد کارآمد نیست و به علت هزینه­های ساخت، بهره برداری، نگهداری و پایش، می‌تواند بسیار پر هزینه باشد[14].

1-8-4 تغذیه­  طبیعی

هدف از این روش، تغذیه­ی آبخوان با استفاده از آب‌های سطحی بیشتر، به وسیله­ی احداث سدها و آب بندهایی است که از جریان رواناب­ها به سمت دریا جلوگیری می­کند (شکل1-4). آب نگهداری شده در پشت بند، درون خاک نفوذ کرده و حجم ذخیره­ی آب زیرزمینی را افزایش می­دهد. همچنین در برخی نقاط، از تیغ زنی بستر رودخانه برای افزایش نفوذپذیری بستر و در نتیجه ورود بیشتر آب به آبخوان استفاده می­شود [14].

 

 

شکل ‏14 تغذیه طبیعی آبخوان با استفاده از  بند [14]

1-8-5 تغذیه­  مصنوعی

تغذیه­ی مصنوعی، با استفاده از گسترش سطح نفوذ در سفره­های آزاد[5] و نیز چاه­های تغذیه در سفره­های تحت فشار[6]، تراز آب زیر زمینی را افزایش می­دهد (شکل 1-5). آب­ سطحی، آب زیرزمینی پمپاژ شده، آب تصفیه شده، آب دریای نمک زدایی شده یا آب شور نمک زدایی شده منابع بالقوه‌ی تزریق آب به آبخوان هستند. آب سطحی را می‌توان از طریق خطوط لوله از رودخانه­ها یا کانال­ها به مناطق تغذیه مصنوعی انتقال داد.

 

 

شکل ‏15تغذیه مصنوعی و تخلیه آب شور از آبخوان [14]

گرچه بسیاری از محققین، تغذیه­ی مصنوعی را به عنوان راه حل تهاجم آب شور مطرح کرده اند، اما بعضی از آن‌ها کمبود منابع تأمین آب شیرین را – به خصوص در مناطقی که از کم آبی رنج می­برند – در نظر نگرفته­اند. از طرف دیگر هزینه­ی تأمین آب شیرین در مواردی که این آب در خود این مناطق در دسترس نیست و باید از جاهای دیگر منتقل شود در نظر گرفته نشده است. استفاده از آب دریای نمک زدایی شده نیز پر هزینه بوده و خود باعث آلودگی می­شود. استفاده از فاضلاب تصفیه شده هم به عنوان یک منبع تغذیه، معمولاً گران قیمت و در مواردی که پمپاژ بیش از حد صورت می­گیرد بی‌تأثیر است [44]. ضمناً در حال حاضر، مخالفت رو به افزایشی با تغذیه­ی مصنوعی به وسیله نفوذ در سطح زمین، وجود دارد که علت آن اشغال فضای زیاد در این روش است.

1-8-6 تخلیه­  آب شور

در این روش، با کاهش حجم آب شور به وسیله­ی استخراج آن از آبخوان و برگرداندن آن به دریا تهاجم آب شور کنترل می‌شود (شکل 1-5). آب شور استخراج شده تنها برای انواع خاصی از محصولات قابل استفاده است و استفاده از آن در سیستم‌های خنک کننده باعث خوردگی سیستم می­شود. ریختن آب شور تخلیه شده از آبخوان به آب های سطحی، ممکن است زندگی دریایی، ماهیگیری و گردشگری در منطقه را تحت تأثیر قرار دهد.

1-8-7 روش های ترکیبی

ترکیبی از دو یا چند روش گفته شده در بالا، می‌تواند به کاهش معایب این روش­ها کمک کند و در نتیجه کنترل بهتری روی پیشروی آب شور انجام شود.

 روش[7]ADR  برای کنترل پیشروی آب شور :

هدف کلی استفاده از این روش، غلبه بر همه یا حداقل، بیشتر محدودیت­های روش­های قبلی است. این روش می­تواند به کنترل پیشروی آب شور در آبخوان‌های ساحلی با در نظر گرفتن جنبه های مختلف مانند جنبه­های فنی، اقتصادی و زیست محیطی کمک کند.

روش پیشنهادی ADR شامل سه مرحله است :

  • استخراج: استخراج آب شور از منطقه شور شده با استفاده از چاه­های تخلیه
  • نمک زدایی[8]: نمک زدایی از آب استخراج شده با استفاده از روش اسمزی معکوس [9](RO)
  • تغذیه: تزریق آب تصفیه شده به آبخوان با استفاده از چاه­های تغذیه

مزایای روش ADR:

این روش، ترکیبی از دو روش ذکر شده در قسمت قبل است، یعنی استخراج آب شور و تزریق آب شیرین به آبخوان، بعلاوه‌ی نمک زدایی آب استخراج شده و تصفیه­ی آن برای آماده سازی جهت تغذیه یا مصارف محلی. مزایای این سه مرحله عبارتند از:

  • گام اول: استخراج آب شور که به کم شدن حجم آب شور در آبخوان کمک کرده و باعث کاهش تهاجم آب شور می­شود.
  • گام دوم: نمک زدایی آب شور با استفاده از روش اسمزی معکوس2 (RO) که منجر به تولید آب شیرین از آب شور برای تغذیه­ی آبخوان می­شود. این مرحله برای مناطقی که آب شیرین، کمیاب است، بسیار حیاتی است. به طور کلی این روش، کم هزینه­تر از روش­های دیگر تغذیه­ی آب شیرین است. برای مثال، تصفیه­ی آب دریا با محدودیت­های بسیاری مانند هزینه بالا رو به روست. تصفیه­ی آب شور، جایگزینی مناسب برای تصفیه‌ی آب دریاست، چون شوری این آب کمتر از یک سوم شوری آب دریاست، بنابراین می­توان با هزینه­ی بسیار کمتری آن را تصفیه کرد.
  • گام سوم: تزریق آب تصفیه شده که منجر به افزایش حجم آب شیرین در سفره شده و از تهاجم آب شور جلوگیری می­کند.

فرآیند تخلیه و تزریق تا جایی ادامه پیدا می­کند که تعادل هیدرودینامیکی برقرار شود. مقادیر کافی از آب شور تصفیه شده برای ایجاد تعادل بین آب شور و شیرین به آبخوان تزریق  و باقی مانده­ی آن برای اهداف مختلف استفاده یا در آبخوان ذخیره می شود. ترکیب برداشت آب شور و تزریق آب شیرین یکی از کارآمدترین روش‌ها برای کنترل تهاجم آب شور است. این روش برای کم کردن سرعت تهاجم آب شور مناسب است. همچنین مصرف انرژی، هزینه آن، و اثرات مخرب زیست محیطی در این روش، کمتر است. این روش می­تواند برای افزایش منابع آب قابل استفاده در مناطق ساحلی مورد استفاده قرار گیرد. آب تصفیه شده­ی اضافی می­تواند مستقیماً به مصارف دیگری برسد و یا به سفره آب زیرزمینی تزریق شود.

1-8-8 نمک زدایی آب  شور با استفاده از روش اسمزی معکوس

نمک زدایی آب شور زیرزمینی می­تواند تأمین آب در منطقه را افزایش دهد زیرا، از لحاظ تکنولوژیکی امکان پذیر است و معمولاً اثرات منفی زیست محیطی ندارد.

آب شور زیرزمینی با داشتن مقدار TDS  بین 1000 تا 10000 میلی گرم در لیتر، در مقایسه با آب دریا با مقدار TDS  بیش از 35000 میلی گرم در لیتر، می‌تواند با هزینه­ی کمتری نمک زدایی شود.

آب تولید شده به دو قسمت تقسیم می­شود، یک قسمت با TDS  پایین برای آشامیدن و قسمت دوم با TDS بالا برای مصارف دیگرمورد استفاده قرار می گیرد. علی­رغم پیشرفت فن آوری، نمک زدایی دارای مشکلات اساسی است، مانند: هزینه­ی بالا ، اشغال زمین برای تأسیسات، آلودگی صوتی، و دفع آب نمک که حاوی غلظت بالایی از نمک است. تخلیه­ی پسماند آب شور با غلظت نمک بالا و دمای بالا دارای اثرات مخرّب زیست محیطی زیادی است مانند اثرات منفی روی زیستگاه های دریایی در سواحل، اثرات منفی بر صنعت گردشگری، ماهیگیری و صنایع شیلات، ایجاد تغییرات در جریان‌های دریایی، درجه حرارت، شوری و چگالی، و در نهایت افزایش شوری آب زیرزمینی [14].

 

[1] Septic tank

[2] Transmission zone

[3] Interface

[4] Todd

[5] Confined aquifer

[6] Unconfined aquifer

[7] Abstraction desalination recharge

[8] نمک زدایی، فرآیند حذف مواد معدنی (عمدتاً نمک) از آب دریا یا آب زیرزمینی شور، برای تولید آب شیرین با

کیفیت آب آشامیدنی است.

[9] Reverse Osmosis