تحليل بحران آب در دشت نيشابور با رويکرد برنامه ريزي محيطي

جمهوری اسلامی ایران

وزارت نیرو

شركت سهامی مديريت منابع آب ايران

شرکت سهامی آب منطقه اي خراسان

کميته تحقيقات

خلاصه پروژه:

تحليل بحران آب در دشت نيشابور با رويکرد برنامه ريزي محيطي

سازمان مجري: دانشگاه تربيت مدرس تهران

پژوهشگران: دکتر منوچهر فرج زاده- دکتر سعدالله ولايتي- آمنه حسيني

زمان انتشار :زمستان 1384

مقدمه:

آب مايه حيات موجودات زنده در كره زمين مي باشد. آب شيرين مورد استفاده براي مصارف انساني داراي مقداري محدود و كمتر از 3 درصد كل آب موجود كره زمين است. با توجه به رشد فزاينده جمعيت ، نياز به آب سالم براي شرب و براي توليدات كشاورزي بيش از گذشته شده است. امروزه آب كالاي گرانبهايي محسوب مي شود كه شناسايي منابع سالم و بهره برداري صحيح از آن را جزو ضرورت هاي اساسي نموده است. منابع آب سطحي و غير سطحي اگر به طور صحيح مديريت نشوند بحران هاي آبي را موجب مي شوند كه از تبعات ، اجتماعي و اقتصادي و سياسي برخوردار مي باشد. توجه به مديريت منابع آب در كشورهايي مانند ايران كه داراي اقتصاد متكي به محصولات كشاورزي هستند با توجه به استفاده بيش از 70 درصدي آب در بخش كشاورزي، از اهميت زيادي برخوردار است. علاوه بر توجه به كميت و كيفيت آب مورد استفاده، توجه به نحوه و چگونگي فعاليت هاي كشاورزي اثر مستقيم و غير مستقمي را بر منابع آب مي گذارد كه باعث عدم استفاده صحيح از اراضي، شور شدن اراضي و بيابان زايي و غيره مي گردد.

بيان مساله و مواد و روشها:

با توجه به نيازهاي روزافزون انسان به آب از يکسو وکمبود آن از سوي ديگر بويژه در مناطق خشک ونيمه خشک جهان، او را متوجه توسعه بهره برداري هر چه بيشتر از منابع آب، بخصوص منابع آب زيرزميني نمود.و با پيشرفت تکنولوژي، استحصال آب بيشتر بويژه از طريق چاه روزبروز افزايش يافت. بطوريكه اکنون تعداد زيادي از دشتهاي ايران واستان خراسان با کسري مخزن و بحران آب مواجه هستند. در دشت نيشابور نيز مساله بحران آب، در نتيجه بهم خوردن تعادل هيدرولوژيکي و افزايش تقاضا از منابع آبي از سال 1365 به بعد نمود پيدا کرده است. اين دشت جزئي از حوضه آبريز کال شور نيشابور است که در دامنه جنوبي ارتفاعات بينالود ودر شمال شرق کوير مرکزي واقع شده، وسعت کل حوضه 7300 کيلومتر مربع است که 3900 کيلومتر مربع آن را دشت و بقيه را ارتفاعات تشکيل مي دهند. آب وهواي منطقه بري، نيمه خشک وخشک و متوسط درجه حرارت آن 12 درجه سانتيگراد وميزان بارندگي آن بطور متوسط براي کل حوضه 292 ميلي متر گزارش شده است، ميزان تبخير نيز بعلت بالا بودن درجه حرارت هوا زياد بوده و متوسط آن براي کل حوضه 2335 ميلي متر در سال است.منبع اصلي ﺗﺄمين آب مورد نياز منطقه چاه ها بوده که از آبخانه زيرزميني دشت نيشابور تغذيه مي شوند. رسوبات اصلي حاوي آب زيرزميني، نهشته هاي دوران چهارم مي باشند که در دشت نيشابور تجمع يافته وآبخانه اين دشت را تشکيل داده اند. ساير سازندهاي زمين شناسي حوضه، بغير از سازندهاي سخت آهکي نقشي در زمينه آبهاي زيرزميني ندارند، مضافاً اينکه بعضي از آنها مانند رسوبات نئوژن دوران سوم سبب شور شدن آب نيز مي شوند. بحران آب شکل گرفته علي رغم اعلام ممنوعيت دشت کماکان تداوم يافته است که مي نواند پيامدهاي فراواني را براي منطقه بدنبال داشته باشد.گر چه رهايي کامل از اين بحران و بازگشت به حالت اوليه غيرمحتمل بنظر مي رسد، معهذا پس از مطالعه وبررسي وضعيت کنوني منابع آب و بحران شکل گرفته، راهکارهاي جلوگيري از تشديد بحران وبرون رفت احتمالي از آن قابل ارائه مي باشد.

ايجاد و توسعه بحران آب در مناطق از علت هاي مختلفي برخوردار مي باشد كه مطالعه روند تغييرات كاربري اراضي، تحليل نياز آبي گذشته و آينده، بررسي بيلان آبي و كيفيت آب از مهمترين آنها محسوب مي شود ازاينرو مطالعه بحران هاي آب از ديدگاههاي مختلفي مورد بررسي قرار گرفته است.

ولايتي در بررسي پيامدهاي ناشي از اضافه برداشت از آبخانه هاي زيرزميني اين ﻣﺳﺄله را متذکر شده است که پيامدهاي ناگوار ناشي از اضافه برداشتهاي مستمر، علاوه بر خروج آب غير قابل جبران از زيرزمين، موجب دگرگوني ساختار فيزيکي آبخانه هاي زيرزميني مي شود. S.S.D,F در طي بررسي در 6 شهر آمريکاي لاتين وآسيا به اين نتيجه رسيده است که در اثر بهره برداري بيش از حد، منابع آبي در اين مناطق رو به تحليل رفته و بايد اطلاعات سازمانهاي آب شناسي را پايه هاي ضروري براي برنامه ريزي شهري قرار داد. Mey, J در مطالعه خود، افزايش تقاضاي آب در اثر پيشرفت صنايع، رشد اقتصادي و اجتماعي و توسعه فعاليتهاي کشاورزي و صنعتي، را عامل بحران زايی در منابع آبي لبنان دانسته است. Fulu,Tدر مطالعه اي در شمال چين، وقوع شرايط خشکسالي را عاملي درتغييرپذيري رطوبت خاک و منابع آب در منطقه دانسته که اين عامل باعث ضعيف وآسيب پذيرتر شدن منابع آب منطقه شده است. نيکبخت در بررسي تاثير بحران آب در تنشهاي اجتماعي وسياسي منطقه گناباد به اين نتيجه رسيده است که کاهش منابع آب و افزايش نيازهاي آبي، تقاضاي ثبت دعاوي در دادگاههاي شهرستان گناباد را افزايش داده و توليدات کشاورزي و درآمد مردم منطقه را کاهش و باعث وادار نمودن آنها به مهاجرت شده است.

دشت نيشابور بعد از دشت مشهد، از لحاظ ذخيره آب زيرزميني و نيز به لحاظ حاصلخيزي، مهمترين دشت استان خراسان است. ساکنين اين دشت همواره به آب زيرزميني متکي بوده اند. حجم نفوذ و استخراج آب در نقاط مختلف آبخانه متفاوت مي باشد. عواملي از جمله بالا بودن ميزان تبخير، کمي وتوزيع نامناسب بارش وبرداشت بي رويه توسط چاههاي عميق و. مسائل ومشکلاتي در منابع آبي اين آبخانه بوجود آورده است. اين دشت از سال 1371 به اين طرف بطور متوسط هر ساله با حدود 2/0 متر افت سطح آب زيرزميني مواجه بوده است. کل تخليه دشت 788 ميليون متر مکعب مي باشد، که حدود 95% آن به مصارف کشاورزي مي رسد. در منطقه مورد مطالعه بيش از 80% از خاک آن قابل آبياري ومناسب براي کشت وزرع مي باشد که باعث شده، اين دشت موقعيت کشاورزي مطلوبي را در استان خراسان بدست آورد. و بيش از 70% از کشت ها، آبي بوده که بيشترين سطح زير کشت را غلات ومحصولات صنعتي وباغي به خود اختصاص مي دهند که از نظر نياز آبي در حد بالايي بوده وبا شرايط کم آبي منطقه، سازگار نمي باشند.

براي انجام اين پژوهش از اطلاعات و آمار زير استفاده شده است:

اطلاعات آب و هوايي: كه اطلاعات ميزان بارش و ميزان تبخير و ساير پارامترهاي هواشناسي که بصورت مستقيم و غير مستقيم بر منابع آبي منطقه تاثيرگذار هستندبا استفاده از داده هاي ايستگاههاي سينوپتيک، کليماتولوژي و باران سنجي به صورت جداگانه براي محدوده کوهستان و دشت محاسبه شده تا ديدي کلي در مورد عوامل اقليمي زمينه ساز در بحران آب منطقه بدست آيد.

اطلاعات هيدرولوژيکي: اطلاعات کمي و کيفي هيدرولوژيکي مختلف براي بررسي مساله بحران آب منطقه، از آمار وزارت نيرو کسب و مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است که از جمله مي توان به اطلاعات و داده هاي آب زيرزميني و سطحي منطقه، حجم تخليه از منابع آب زيرزميني و سطحي دشت از طريق چاهها، قناتها و چشمه ها و علاوه بر اين، عمق آب در چاهها، ميزان افت و ميزان تخليه از پارامترهاي مهمي بوده اند که در تحليل مکاني بحران آب در دشت نيشابور از آنها استفاده شده است.

بدست آوردن توزيع مکاني ميزان نفوذپذيري در سطح منطقه با توجه به طبقه بندي تشکيلات زمين شناسي و بدست آوردن ميزان نفوذپذيري تشکيلات بطور نسبي، که اين لايه در تحليل مکاني بحران آب مورد استفاده قرار گرفته است.

نقشه کاربري اراضي منطقه، که اين نقشه از طريق پردازش تصاوير سنجده ETM ماهواره لندست از منطقه مورد مطالعه بدست آمده است و بر اساس آن نياز آبي هر يک از کاربريها درجه بندي و بصورت يک لايه اطلاعاتي در تحليل مکاني بحران آب و تخصيص کاربري بهينه براي منطقه داراي بحران مورد استفاده قرار گرفته است.

مقياس همه نقشه هاي مورد استفاده و لايه هاي توليد شده 1:250000 بوده و پايگاه اطلاعاتي آنها با فرمت برداري و رستري در محيط سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي تهيه شده و تحليل فضايي مورد نظر در آن صورت گرفته است و نتايج مورد نظر بدست آمده است.

نتايج

دشت نيشابور در زمينه آب زيرزميني، يکي از دشتهاي مهم استان خراسان بوده و بعد از مشهد پرآب ترين دشت استان است، بطوريکه سالانه بيش از 700 ميليون متر مکعب آب زيرزميني توسط چاههاي عميق و نيمه عميق از آبخانه آن استخراج مي شود. همچنين بيشترين تعداد قنوات استان خراسان نيز در اين حوضه قرار دارد.

شکل شماره1- هيدروگراف آب زيرزميني دشت نيشابور طي دوره آماري 1371 تا1380

ازآبخانه دشت نيشابور حدود 2/9 درصد از کل تخليه استان خراسان، استخراج آب زيرزميني صورت مي گيرد وکسري مخزن در اين حوضه حدود 149 ميليون متر مکعب بوده بطوريکه ازسال 1365 به بعد، دشت نيشابور از طرف وزارت نيرو بعنوان دشت ممنوعه اعلام شده است.بطوريكه در نمودار آبنمود دشت در شكل شماره 1 مشاهده مي گردد از سال آبي 72-1371 به بعد، سطح آب زيرزميني مکرراً و مستمراً در اين دشت افت نموده است. تغيير جهش وار شکل آبنمود در سال آبي 76-1375 ناشي از تغيير چاههاي پيزومتري در نتيجه تغيير شکل تيسن منطقه است.

با توجه به نقشه منحني هاي هم عمق، سطح برخورد به آب را در نقاط مختلف دشت متفاوت و کمترين عمق در حدود 10متر و حداکثر 135 متر در قسمتهاي جنوبي حوضه است.حرکت آبهاي زيرزميني در حوضه نيشابور از سمت ارتفاعات شمالي(بينالود) و ارتفاعات جنوبي بطرف کالشور و مقطع خروجي انتهايي دشت در جنوب غربي منطقه(حسين آباد جنگل) مي باشد.

از نظر کمي، رشد افزايشي چاه ها، موجب افزايش بهره برداري واضافه برداشت از آبخانه دشت نيشابور شده بطوريکه هر ساله بطور متوسط حدود 2/0 متر سطح آب پايين مي افتد.ميزان افت سطح آب زيرزميني در تمامي بخش آبخانه به يک اندازه نيست. معهذا در تمامي آبخانه دشت، سطح آب زيرزميني نسبت به سطح آب دريا (سطح ثابت) افت نشان مي دهد. ميزان افت در اکثر سطح حوضه کمتر از 9 متر است. در دو نقطه حوضه اين ميزان به حد بالايی می رسد. نقطه اول، ميزان افتی بالاتر از 36 متر دارد که در غرب حوضه در حوالی روستای بازوبند از بخش تحت جلگه واقع شده است. روستاهای بزرگی چون بزقوچان، همت آباد وگرماب نيز در محدوده افت بيش ار 15 متر قرار دارند.منطقه دوم، در قسمت مرکز متمايل به جنوب حوضه، که ميزان افت در آن به 27 متر می رسد که در حوالی روستاهای چاه سالاری وکاظم آباد واقع شده است. دراين دو منطقه، بيش از 80% چاههای مورد بهره برداری، ميزان تخليه سالانه بيش از يک ميليون متر مکعب در سال دارند و در منطقه اول حتی اين ميزان برداشت به دو ميليون متر مکعب در سال هم می رسد و در منطقه دوم نفوذپذيری پائين آن مزيد بر علت شده است.

از نظر کيفي با توجه به اينكه در اين آبخانه اضافه برداشت عمدتاً توسط چاه ها صورت مي گيرد، تغييرات کيفي آب زيرزميني دشت نيشابور بر اساس تجزيه وتحليل نتايج شيميايي آب چاه هاي موجود در سطح دشت مورد ارزيابي قرار گرفته است. كه بر همين اساس ميزان هدايت الکتريکي آب در جهت جريان آب زيرزميني و به سمت کوير، افزايش نشان مي دهد. به بيان ديگر املاح آب در جهت تغذيه مخروط افکنه بيشتر مي شود. توجه به نقشه کيفی ميزان هدايت الکتريکی سال 1381نشان می دهد که ميزان هدايت الکتريکی از خروجی حوضه بسمت نواحی داخلی حوضه در حال افزايش است، و مساحت ميزان هدايت الکتريکی بيش از 9000 ميلی گرم بر ليتر بصورت مشخصی افزايش يافته است. در اطراف کالشور نيز اين ميزان از حداکثر 3000 ميلی گرم بر ليتر در سال 76 به حداکثر 6000 ميلی گرم بر ليتر در سال 81 افزايش يافته است. همچنين روند ميزان کلر منابع آب زيرزمينی در فاصله سالهای 76 تا 80، افزايشی بوده بطوريکه از ميزان 2000 ميلی گرم در ليتر نيز کرده است. ميزان کلر درسال 81 در حوالی روستای همت آباد به 2800، حوالی روستای عشق آباد به 2000 ودر حوالی کالشور 600 يا بيشتر از آن رسيده است. در مجموع بصورت مشخص می توان افزايش ميزان کلر را به سمت نواحی داخلی وجنوبی حوضه مشاهده نمود. اين تغييرات بيانگر پيشروی جبهه آب شور به طرف جبهه آب شيرين يا مرکز دشت است که قطعاً نتيجه اضافه برداشت از آبخانه می باشد

با توجه به برقراري معادله بيلان هيدرولوژي در دشت (در محدوده بيلان)، بيلان آبي دشت منفي بوده که نشان دهنده، ميزان تخليه بيش از ميزان تغذيه در دشت نيشابور است. با توجه به معادله بيلان، کسري مخزن 149 ميليون متر مکعب در سال بدستبرآورد شده است. بر اساس معادله بيلان عمومي حوضه آبريز نيشابور، کسري مخزن در حوضه مذکور، حدود 201 ميليون متر مکعب در سال بدست آمده است.

با توجه به نقشه كاربري اراضي دشت مورد مطالعه استخراج شده ازتصاوير ماهواره لندست، اراضي زراعت آبي حدود 41 درصد از منطقه را پوشش ميدهد كه بيانگر وابستگي شديد فعاليت هاي كشاورزي دشت به آب مي باشد و با توجه به كمبود آب حاصل از بارش، منابع آب مورد نياز از طريق آبهاي زيرزميني تامين مي شود.

بر اساس آمار سال 82-1381 جهاد کشاورزي استان خراسان، سطح زير کشت محصولات کشاورزي منطقه بالغ بر126169 هکتار مي باشد کل سطح زير کشت آبي با 5/74% برابر با94078 هکتار است وکل سطح زير کشت ديم نيز 32091 با 25% اراضي زير کشت را شامل مي شود.

با توجه به محاسبات صورت گرفته نياز آبي دشت به طور سالانه حدود 500 ميليون متر مكعب مي باشد كه مطالعه وضعيت آبخان نشان داد كه آب زيرزميني دشت امكان تامين اين حجم آب را نداشته و به همين جهت دشت را با بحران آب روبرو ساخته و در آينده نيز وضيت بدتري را ايجاد خواهد كرد.