آب مایه حیات و مهمترین عامل آبادانی و پابرجایی تمدنها است. کشور ایران به دلیل قرار گیری در کمربند بیابانی از محدودیت منابع آبی رنج می برد. در 40 سال گذشته با افزایش تعداد چاههای کشاورزی در کشور و برداشت بی رویه از سفره های زیرزمینی تقریبا تمامی دشتها با افت سطح ایستابی روبه رو هستند. این مسئله در استان سمنان با توجه به شرایط محیطی نیمه خشک و بیابانی، بسیار جدی بوده و خطرات بسیاری را در آینده ای نزدیک شامل حال استان خواهد کرد. در سالهای اخیر پروژه نصب و راه اندازی کنتورهای هوشمند در استان سمنان در دستور کار شرکت آب منطقه ای سمنان قرار گرفته است تا با کنترل برداشت از افت روزافزون سفره های آب زیرزمینی جلوگیری نماید. می توانید این پژوهش مدیریت اجرایی را به صورت فایل word دانلود نمایید.
مقدمه
کسانی که از فضا به کره زمین نگاه می کنند آن را یک سیاره آبی رنگ و پر از آب خواهند دید. برای آنها این تصور که سیاره ای با این همه آب باز هم کمبود آب داشته باشد بسیار مشکل است. اما گرچه حجم کل آب های موجود در کره زمین رقمی نسبتاً زیاد و در حدود 1.4 ميليارد کیلو متر مکعب تخمین زده شده است که اگر به طور یکنواخت در سطح دنیا توزیع می‌شد ارتفاعی برابر 2.745 کیلومتر را تشکیل می‌داد. اما متجاوز از ۹۷ درصد این آب ها در دریاها و اقیانوس ها متمرکز بوده و حدود ۲ درصد نیز به صورت یخ و یخچال ها در مناطق قطبی تجمع یافته است. بنابراین تنها یک درصد از آب موجود در جهان است که می تواند برای استفاده مستقیم در اختیار انسان قرار بگیرد.(علیزاده، 1385 ).
بیان مساله
مطابق قانون توزیع عادلانه آب میزان مجاز برداشت آب از هر چاه به صورت حجمی و سالانه تخصیص می یابد و این حجم در پروانه های بهره برداری با دو فاکتور دبی (لیتر در ثانیه) و زمان محاسبه می شود:
فاکتور اول دبی چاه: که پس از آزمایش پمپاژ و در نظر گرفتن توان چاه با نظر کارشناسی مشخص می گردد.
فاکتور دوم ساعت کارکرد : میزان ساعت کارکرد چاهها در پروانه های بهره برداری صادره با توجه به گروه مصرف نعیین می گردد.
در استان سمنان 3609 حلقه چاه مجاز با مصارف کشاورزی، شرب وبهداشت و صنعت و خدمات و تعداد 398 حلقه چاه غیر مجاز وجود دارد که شرکت آب منطقه ای طبق قانون در حال انسداد آنها می باشد. مطالعات صورت گرفته بر روی چاههای مشاهده ای موجود و وضعیت بارندگی در استان، نشان دهنده متوسط افت بالایی در سفره های آب زیرزمینی است. با بررسی های صورت گرفته مشخص شده است اکثر چاههای موجود چاههای در استان به دلیل نبود امکانات کافی و عدم وجود سیستمی پویا جهت اندازه گیری ساعت کارکرد در تمام طول سال فعال هستند. جهت رفع این مشکل در سالهای اخیر شرکت آب منطقه ای سمنان اقدام به نصب کنتورهای هوشمند بر روی چاههای استان نموده است. با توجه به اینکه کنتورهای هوشمند پس از اتمام سهمیه آب مندرج در پروانه هرچاه اقدام به قطع برق و خاموش کردن موتور چاه می نمایند آیا نصب کنتور ها و جلوگیری از اضافه برداشت چاهها، تاثیری بر روند افت سطح آبهای زیرزمینی در دشتهای استان خواهد داشت؟
خطر بحران آب کدامیک از دشتهای استان را بیشتر تهدید می کند؟
کدامیک از دشتهای استان با راه اندازی کنتورها وضعیت مناسبی خواهند داشت و به تعادل خواهند رسید؟
در صورت موثر نبودن حضور کنتورها چه روشهای دیگری جهت مدیریت مصرف منابع آب زیرزمینی قابل طرح و اجرا می باشد؟
آب در کره زمین
آب یکی از فراوان‌ترین ترکیباتی است که در طبیعت یافت می شود و تقریباً ۷۵ درصد سطح زمین را اشغال می نمایند بیش از ۹۷ درصد کل منابع آب در اقیانوس ها و دریاها قرار دارد که به دلیل بالا بودن میزان نمک های محلول مستقیماً برای مصرف مناسب نمی‌باشند. کمی بیش از دو درصد کل منابع آب در یخچال ها و مناطق قطبی و یا در صورت رطوبت در خاک و اتمسفر زمین قرار دارد که به دلیل در دسترس نبودن، برنامه ریزی جهت استفاده از آنها از لحاظ اقتصادی قابل توجیه نیست بدین ترتیب جوامع بشری جهت ادامه حیات و رفع نیازهای صنعتی، کشاورزی و شرب تنها به 0.62 درصد آب باقی مانده که در دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و آبهای زیرزمینی قرار دارد میتواند دسترسی داشته باشند. از سوی دیگر رشد روز افزون جمعیت جهان مصارف گوناگون آب را افزایش داده است این مسئله نه تنها کمیت منابع آب قابل دسترسی را کاهش داده و با محدودیت های بیشتری روبه‌رو نموده است، بلکه به دلیل توسعه شهرنشینی و فعالیت های صنعتی و کشاورزی تغییر و تنزل کیفیت آب ها را نیز به دنبال داشته است به این دلیل بسیاری از کشورهای جهان با مشکل کمبود آب و یا آلودگی آن مواجه اند و سال‌هاست در زمینه برنامه ریزی صحیح در مدیریت منابع آب سرمایه‌گذاری می نمایند.(صداقت، 1389)
آبهای موجود در دریاچه ها، رودخانه ها و اتمسفر فقط0.0142 درصد کل آب های جهان را تشکیل می دهند که رقم بسیار اندکی است. هرچند رودخانه ها منبع اصلی آب های شیرین است که انسان به آن دسترسی دارد اما در حال حاضر ۹۶ درصد آب رودخانه های جهان بدون استفاده و غیر قابل کنترل به دریا می ریزد. بیشترین حجم آبهای شیرین موجود در جهان (حدود ۷۰ درصد) به صورت یخ در مناطق قطبی و یخچال های کوهستانی متمرکز است. بعد از یخ های قطبی بالاترین درصد حجم آب های شیرین مربوط به آب های زیرزمینی است( ۳۰ درصد) البته تمام آب های زیر زمینی شیرین نیستند و تقریبا تمام آب هایی که در عمق بیش از ۵۰۰ متر قرار دارند به نوعی شور و غیر قابل استفاده اند. بخش بسیار اندکی از آب های شیرین جهان نیز در بدن موجودات زنده گیاهی و حیوانی متمرکز است که به نام آب های بیولوژیک معروف اند. از کل آب های موجود در کره زمین فقط بخش بسیار کوچکی از آن سالانه به طور فعال در چرخه هیدرولوژی مشارکت سریع داشته و منابع آب شیرین تجدید شونده دنیا را به وجود می‌آورند و شرکت بقیه آب ها در چرخه هیدرولوژی بسیار کند است. میزان مبادله آب اقیانوسها هر 3000 سال، آبهای زیرزمینی هر، ۵۰۰۰ سال و لایه های یخ و یخچال ها هر، ۸ هزار سال است. به عبارت دیگر سه هزار سال طول میکشد تا حجمی معادل کل آب اقیانوس ها از طریق سیکل هیدرولوژی به طور کامل مبادله شود یعنی کلاً تبخیر شده و سپس جایگزین گردند. حال آنکه زمان مبادله برای بخار آب موجود در اتمسفر فقط دو روز است. بنابراین می توان چنین تصور کرد که هر سه هزار سال یک بار کل آبهای اقیانوس ها تبخیر شده و آب جدید جایگزین آن میشود ولی زمان تعویض آب های اتمسفر تنها9 روز می باشد. (علیزاده، 1385 )
جریان آب زیرزمینی
آبهای زیرزمينی بخش مهمی از چرخه هيدرولوژیکی زمين را تشکيل میدهد. وجود آبهای زیرزمينی بر وجود آب در رودخانه ها، تالابها و فراهم آوردن آب قابل استفاده در کشاورزی، صنعت و کاربردهای دیگر تأثير بسزایی دارد.آبخوانهای آبرفتی و سازندهای سخت به عنوان محلهای اصلی ذخيره منابع آب زیرزمينی به شمار میآیند. (لنسیک و سیلوا،2003)1
97 درصد آب های موجود در کره زمین در اقیانوس ها و دریاها متمرکز شده اند حدود ۲ درصد نیز به صورت یخ و یخچال ها در مناطق قطبی تجمع یافته است. مجموعه آبهای شیرین که شامل دریاچه های آب شیرین رودخانه‌ها رطوبت خاک و آب های زیرزمینی است برابر 0.062 درصد میباشد. اکثر جوامع بشری در دنیا از نظر آب به آب های زیرزمینی متکی هستند در ایران بیش از ۵۰ درصد از جمعیت شهری و روستایی به آب های زیرزمینی وابسته هستند.همچنین می توان گفت که اکثر شهرها و روستاهای کشور آب مورد نیاز شرب و حتی کشاورزی خود را از این منابع تامین می کنند. (صداقت، 1388)
وضعیت منابع آب در ایران
ایران سرزمین است خشک به نزولات جوی بسیار کم، به طوری که اگر میانگین بارندگی سالانه در سطح خشکی های کره زمین را که حدود ۸۶۰ میلی متر تخمین زده می شود با متوسط بارندگی سالانه در ایران که تقریباً رقمی معادل ۲۵۰ میلیمتر است مقایسه کنیم ملاحظه خواهد شد که بارندگی در ایران حتی کمتر از یک سوم متوسط بارندگی در سطح دنیا است. علاوه بر این زمان ریزش نزولات جوی و محل ریزش آنها نیز با نیاز بخش کشاورزی که مصرف کننده اصلی آب در کشور میباشد مطابقت ندارد. اکثر شهرهای ایران هم در مناطقی واقعند که به رودخانه‌هایی جریان آب آنها مستقیماً از رواناب حاصله از بارندگی ها تامین شده باشد دسترسی ندارند. بنابراین باید پذیرفت که خشکی در ایران یک واقعیت اقلیمی است و این ما هستیم که باید خود را با آن سازگاری دهیم. برای زیستن در خشکی چاره کار شناخت اقلیم و سازگاری با آن است و مقابله با آن البته با تمام خسارت‌هایی که از کم آبی و خشکسالی ها عاید کشور میشود هنوز هم بر اساس معیارهای موجود ایران جزو کشورهای کم آب قلمداد نمی‌شود. معیاری که برای پر آبی یا کم آبی یک کشور به کار برده میشود سرانه آب قابل تجدید در آن کشور است در حال حاضر با توجه به جمعیت جهان مقدار آب تجدید شونده دنیا حدود ۶۵۰۰ متر مکعب در سال برای هر نفر است اما این مقدار به طور یکنواخت تقسیم نشده است به طوری که در بعضی مناطق دنیا مقدار آن زیاد و در برخی جاها بسیار کم می باشد.متخصصان برنامه ریزی آستانه 1000 مترمکعب در سال برای هر نفر را مرز کم آبی برای هر کشور تعیین کرده اند. مثلا این رقم در مصر 30، قطر 40، در لیبی 160 و در عربستان سعودی 10 متر مکعب در سال برای هر نفر می باشد که تمام آنها جز کشورهای کم آب جهان محسوب می شوند. در ایران با در نظر گرفتن جمعیت کنونی کشور، مقدار سرانه آب تجدید شونده حدود 1670 متر مکعب در سال تخمین زده می شود که با این حساب نمی توان آن را یک کشور کم آب تلقی کرد و بهتر است در حال حاضر آن راجز کشورهای با تنش آبی در نظر بگیریم.
فصل اول کلیات تحقیق 1
1-1 مقدمه 2
2-1 بیان مسئله 2
1-3 اهمیت و ضرورت تحقیق 3
1-4 اهداف تحقیق 3
5-1 سوالات تحقیق 4
1-6 تعریف اصطلاحات و واژگان 4
1-7 قلمرو تحقیق 5
1-7-1 قلمروموضوعی 5
1-7-2 قلمرو مکانی 5
1-7-3 قلمرو زمانی 5
فصل دوم مروری بر ادبیات ومطالعات پیشین 6
1-2 مقدمه 7
2-2 وضعیت آب و مفاهیم اولیه 7
1-2-2 آب در کره زمین 7
2-2-2 چرخه آب در طبیعت 8
3-2-2 بارندگی 9
4-2-2 تبخیر 9
5-2-2 تعرق 9
6-2-2 نفوذ 10
7-2-2 رواناب 10
8-2-2 جریان آب زیرزمینی 10
3-2 تاریخچه علم آب شناسی(هیدرولوژی) 11
4-2 وضعیت منابع آب در ایران 12
2-5 حوضه آبریز 15
2-5-1 حوضه های آبریز در ایران 16
2-5-2 حوضه های آبریز در استان سمنان 16
6-2 آبهای زیرزمینی 17
1-6-2 خصوصیات فیزیکی آبهای زیرزمینی 17
1-1-6-2 کدورت 18
2-1-6-2 دما 18
3-1-6-2 مزه و بوی آب 19
4-1-6-2 خصوصیات باکتریایی آبهای زیرزمینی 19
7-2 بهره برداری از منابع آب زیرزمینی 20
1-7-2 چشمه 20
2-7-2 قنات 22
1-2-7-2 ساختمان قنات 22
3-7-2 چاه 24
1-3-7-2 حفر چاه 24
2-3-7-2 تکمیل وتجهیز چاه 25
3-3-7-2 آزمون آبدهی چاه 26
8-2 معادله بیلان آب 27
1-8-2 بارش 28
2-8-2 جریان های سطحی 28
3-8-2 تغییرات ذخیره سطحی 29
4-8-2 تغییرات ذخیره آب زیرزمینی 29
5-8-2 تبخیر و تعرق 29
6-8-2 جریانهای ورودی و خروجی زیر زمینی 30
9-2 آبدهی مجاز 30
10-2پروانه بهره برداری 31
11-2 عوامل موثر بر افت سطح ایستابی 33
1-11-2 تأثیر بارندگی و عوامل اقلیمی 33
2-11-2 وجود چاههای غیر مجاز 33
3-11-2 اضافه برداشت چاههای مجاز 34
12-2 طرح تعادل بخشی راهکار وزارت نیرو 36
1-12-2 اهمیت و نقطه تمرکز طرح 37
2-12-2 هدف های مشخص این طرح 38
13-2 کنتور هوشمند آب و برق 39
15-2-جمع بندی و ارائه مدل پیشنهادی 51
فصل سوم روش تحقیق وحل مسئله 55
1-3 - استان سمنان و وضعیت منابع آبی 56
2-3 - محدوده های مطالعاتی استان سمنان 58
1-2-3 - محدوده مطالعاتی ایوانکی 59
2-2-3 - محدوده مطالعاتی گرمسار 60
3-2-3 - محدوده مطالعاتی سمنان 61
4-2-3 - محدوده مطالعاتی دامغان 61
3-2-5 - محدوده مطالعاتی بسطام 62
6-3-2- محدوده مطالعاتی شاهرود 63
7-2-3 - محدوده مطالعاتی میامی و مزج جيلان 64
8-2-3 - محدوده مطالعاتی سرخه 65
3-2-9 - محدوده مطالعاتی بیارجمند 65
3-3 - دسته بندی جامعه آماری 66
1-3-3 - چاههای شرب و بهداشت 68
2-3-3 - چاههای مصارف صنعت و خدمات 68
4-3- تخلیه غیر مجاز چاهای مجاز(اضافه برداشت) 69
1-4-3- اضافه برداشت از دبی لحظه ای 70
2-4-3 - اضافه برداشت از روی ساعت کارکرد (اضافه برداشت پنهان) 70
5-3- متغیرهای تحقیق 71
1-5-3 - در مرحله اول شامل 71
2-5-3- در مرحله دوم شامل 72
6-3- نمونه گیری 73
1-6-3 - محدوده بیلان ایوانکی 76
2-6-3 - محدوده بیلان گرمسار 77
3-6-3 - محدوده بیلان سمنان 78
4-6-3 - محدوده بیلان دامغان 79
5-6-3 - محدوده بیلان بسطام 80
6-6-3 - محدوده بیلان شاهرود 81
7-6-3 - محدوده بیلان میامی 82
8-6-3- محدوده بیلان سرخه 83
9-6-3 - محدوده بیلان بیارجمند 84
فصل چهارم یافته ها و نتایج تحقیق 86
1-4- مرحله اول 87
1-1-4- میزان تخلیه و اضافه برداشت محاسبه شده در محدوده بیلان ایوانکی 87
2-1-4- میزان تخلیه و اضافه برداشت محاسبه شده در محدوده بیلان گرمسار 88
3-1-4- میزان تخلیه و اضافه برداشت محاسبه شده در محدوده بیلان سمنان 88
4-1-4- میزان تخلیه و اضافه برداشت محاسبه شده در محدوده بیلان دامغان 89
5-1-4- میزان تخلیه و اضافه برداشت محاسبه شده در محدوده بیلان بسطام 89
6-1-4- میزان تخلیه و اضافه برداشت محاسبه شده در محدوده بیلان شاهرود 90
7-1-4- میزان تخلیه و اضافه برداشت محاسبه شده در محدوده بیلان میامی 90
8-1-4- میزان تخلیه و اضافه برداشت محاسبه شده در محدوده بیلان سرخه 91
9-1-4- میزان تخلیه و اضافه برداشت محاسبه شده در محدوده بیلان بیارجمند 91
10-1-4- میزان تخلیه و اضافه برداشت محاسبه شده بصورت تجمعی در محدودههای بیلان استان سمنان 92
2-4-مرحله دوم 93
1-2-4- نتیجه راه اندازی کنتورهای هوشمند و کنترل اضافه برداشت در محدوده ایوانکی 93
2-2-4- نتیجه راه اندازی کنتورهای هوشمند و کنترل اضافه برداشت در محدوده گرمسار 94
3-2-4- نتیجه راه اندازی کنتورهای هوشمند و کنترل اضافه برداشت در محدوده سمنان 95
4-2-4- نتیجه راه اندازی کنتورهای هوشمند و کنترل اضافه برداشت در محدوده دامغان 96
5-2-4- نتیجه راه اندازی کنتورهای هوشمند و کنترل اضافه برداشت در محدوده شاهرود 97
6-2-4- نتیجه راه اندازی کنتورهای هوشمند و کنترل اضافه برداشت در محدوده بسطام 98
7-2-4- نتیجه راه اندازی کنتورهای هوشمند و کنترل اضافه برداشت در محدوده میامی 99
8-2-4- نتیجه راه اندازی کنتورهای هوشمند و کنترل اضافه برداشت در محدوده سرخه 100
9-2-4- نتیجه راه اندازی کنتورهای هوشمند و کنترل اضافه برداشت در محدوده بیارجمند 101
10-2-4 - روند کلی افت در دشتهای استان سمنان 102
فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات 104
1-5-نتیجه گیری 105
5-2-راهکارها و پیشنهادات 105