منابع آب - آب - کارست

تعریف کارست: پدیده خوردگی و انحلال توده سنگ‌های کربناته (آهک و دولومیت)
شرایط شکل گیری سیمای کارستی: 1) وجود قابلیت انحلال توده سنگ 2) وجود زمینه شکستگی برای انتقال آب و تشکیل یک سیستم جریان آب زیرزمینی

آب‌های کارستی

کارست به مجموعه‌ای از فرایندهای زمین‌شناسی و پدیده‌های حاصل از آن‌ در پوسته و سطح زمین گفته می‌شود که عمدتاً شامل پدیده‌های ناشی از انحلال سنگ‌‌های کربناته و تبخیری است و با تشکیل بازشدگی، تخریب و تجزیه ساختمان سنگ‌‌ها، ایجاد نوع ویژه‌ای از رژیم گردش و بالاخره تشکیل رژیم خاصی از شبکه‌ی زهکشی آشکار می‌گردد.

با وجود اینکه کارستی شدن منحصر به سنگ‌‌های آهکی نیست، لیکن با توجه به گستردگی سنگ‌های آهکی و وجود منابع غنی آب شرب در آن‌‌ها، هرگاه سخن از کارست به میان می‌آید، منظور کارست آهکی است.

تقريباً يک پنجم از سطح کره زمين توسط سازندهاي مختلف کربناته پوشيده شده است. از طرف ديگر بيش از 25 درصد جمعيت جهان يا مستقيماً بر روي مناطق کارستي زندگي مي‌کنند و یا آب مورد نیاز خود را از منابع کارستی تامین مي‌نمايند. به ‌عنوان مثال، حدود بیست درصد از مساحت کشور آمريکا شامل سازندهای کارستي بوده و حدود چهل درصد از آب مورد نياز اين کشور از منابع کارستي به دست مي‌آيد. همچنين حدود سی و پنج درصد از مساحت فرانسه از سازندهاي کارستي پوشيده شده و سهم اين سازندها در تأمين آب شرب اين کشور نيز به همين ميزان است. در ایران نیز یازده درصد از مساحت کشور، دارای پتانسیل آب کارستی است.

نقشه مناطق مستعد دارای پتانسیل آب‌های کارستی دنیا

تقريباً يک پنجم از سطح کره زمين توسط سازندهاي مختلف کربناته پوشيده شده است.
تقريباً يک دهم از سطح کشور ایران توسط سازندهاي مختلف کربناته پوشيده شده است.
25 درصد جمعيت جهان مستقيماً بر روي مناطق کارستي زندگي مي‌کنندو يا آب مورد نياز خود را از منابع کارستي تأمين مي‌نمايند.

درصد مصرف آب شرب کشورها از آب‌های کارستی

نقشه مناطق دارای پتانسیل آب‌های کارستی

در ايران حدود 11 درصد از سطح کل کشور از سازندهاي کارستي تشکیل‌شده است.
درمجموع حدود 180 هزار کیلومترمربع در کشور مستعد تشکیل آبخوان‌های کارستی هستند.

شناسایی پراکندگي سازندهاي با قابليت کارستي شدن در ايران

مناطق مستعد آب‌های کارستی در ایران

خراسان رضوی و شمالی، کردستان، کرمانشاه و نواحی مرزی کشور که آب به‌صورت زیرزمینی (به‌عنوان مثال مرز ایران و عراق) احتمال خروج دارد، بسیار حیاتی است.
مناطق جنوبی کشور (مخصوصاً هرمزگان، بوشهر و فارس) آب‌های کارستی با برخورد به لایه‌های نمکی کیفیت خود را ازدست ‌داده و شور می‌شوند.
رودخانه‌های عظیم ایران مانند کارون و زاینده‌رود که بخش زیادی از نیاز آبی کشور را تأمین می‌نمایند، عمدتاً آب سازندهای کارستی را انتقال می‌دهند.

الویت‌های نهایی توسعه کارست

حفر حدود نیم درصد چاه‌ها در سازندهای سخت

حدود 52% مساحت کشور سازندهای سخت است. حدود نیم درصد چاه‌ها در سازندهای سخت می‌شود.
حدود 48% مساحت کشور آبرفت است. حدودا 450 هزار حلقه چاه مجاز بیش از 350 هزار حلقه چاه غیر مجاز حدود 13هزار پیزومتر (همگی در آبرفت‌ها افت آب متوسط 76/0 متر (در آبرفت‌ها)
مصارف آب: 96 میلیارد متر مکعب آب‌های زیر زمینی 56% آب‌های سطحی 40%

چشمه کارستی مرغاب کرون

این چشمه به فاصله 85 کیلومتری غرب استان اصفهان در شهر عسگران از توابع شهرستان تیران و کرون می‌باشد.

مناطق مستعد آب‌های کارستی در ایران

مطالعه موردی : خراسان رضوی و شمالی

کمتر از 0/4 % از کل چاه‌ها در آهک‌ها می‌باشد.

کل آورد سطحی: 250 میلیون متر مکعب

آب خروجی: 45 میلیون متر مکعب حدود 110 میلیون متر مکعب تبخیر از سدها استفاده 80 درصدی ست.

وضعيت منابع آب زيرزميني محدوده مطالعاتي مشهد- چناران

نمایی از بخش ۳ (بخش بالایی) سازند مزدوران در محل گمانه اکتشافی

مغزه گیری و آزمایش‌ها جهت تعیین حجم مخزن در گمانه های اکتشافی

عملیات حفاری اکتشافی آبهای زیرزمینی در سایت کارده

مطالعات بيلان آب سازندهاي کارستي

کلات

نام سازند کربناته: 45% مزدوران-55% تيرگان
وسعت تشکيلات کربناته: 2327کيلومترمربع
متوسط بارندگي سالانه: 380ميلي‌متر
ضريب نفوذ: 33درصد
حجم آب نفوذ يافته: 292م.م.م.
حجم آب تخليه شده توسط چاه، چشمه و قنات: 46م.م.م.
حجم آب تخليه شده به آبخوان آبرفتي: 2م.م.م
تغييرات حجم ذخيره آبخوان کارستي: 244+ میلیون مترمکعب

درگز

نام آبخوان کارستی: تيرگان
وسعت تشکيلات کربناته: 1180کيلومترمربع
متوسط بارندگي سالانه: 350 ميلي‌متر
ضريب نفوذ: 28درصد
حجم آب نفوذ يافته: 115م.م.م.
حجم آب تخليه شده توسط چاه، چشمه و قنات: 34 م.م.م.
حجم آب تخليه شده به آبخوان آبرفتي: 5 م.م.م.
تغييرات حجم ذخيره آبخوان کارستي: 76میلیون متر مکعب

مشهد

درصد سازند کربناته: 73% مزدوران-27% تيرگان
وسعت تشکيلات کربناته: 1950کيلومترمربع
متوسط بارندگي سالانه: 370ميلي‌متر
ضريب نفوذ: 30درصد
حجم آب نفوذ يافته: 210م.م.م.
حجم آب تخليه شده توسط چاه، چشمه و قنات: 68م.م.م.
حجم آب تخليه شده به آبخوان آبرفتي: 40م.م.م.
تغييرات حجم ذخيره آبخوان کارستي: 102+ میلیون مترمکعب

حجم کل آب تجديد شونده سازندهاي کارستي (تيرگان و مزدوران)
مشهد: 100+ م.م.م.
درگز: 76+ م.م.م.
کلات نادري: 244+م.م.م.
مجموع : 420+ میلیون متر مکعب
حجم کل آب نياز آب شرب: 216 م.م.م.
حجم منابع آب تجديدشونده کارستي: 420م.م.م.
حجم آب قابل استحصال پیشنهادی: 120 م.م.م.
ذخیره استاتیک 16 میلیارد
ذخیره دینامیک: 420 میلیون

آب‌های کارستی در سازند سخت کربناته تشکیل می‌شوند. در دشت آبرفتی مشهد(A) ، که از شهر مشهد تا چناران کشیده شده است. حدود 7000 چاه کشاورزی و شرب حفاری شده است که در شکل زیر با نقاط قرمز نشان داده شده است. آبخوان دشت مشهد در تصویر به صورت نقطه چین با رنگ سفید نمایان است. به واسطه برداشت بی رویه از آبخوان از طریق چاه‌های مذکور، این آبخوان در بازه زمانی سال‌های 1350 تا 1385 به میزان 4/6 میلیارد متر مکعب و در بازه زمانی 1385 تا 1400به میزان 2/5 میلیارد متر مکعب افت سطح آب داشته است. در بخش A’ تصویر، کاهش سطح ایستایی در این سه دهه به صورت شماتیک نمایش داده شده است. این در حالی است که در همین ممطقه 4 لایه آبدار در سازندهای مزدوران و تیرگان شناسایی شده (بخش B تصویر)که بر اساس محاسبات صورت گرفته، میزان آب هر یک از لایه‌ های آبدار 1 تا 4 به تنهایی از حجم آب موجود در آبخوان مشهد بیشتر بوده و از نوع آب کارستی می‌باشد. بدین معنا که تجدیدپذیر بوده و از نظر کیفیت آب نیز شرایط بهتری دارد. به گونه‌ای که با بهره گیری از این لایه‌های آبدار می‌توان 120 میلیارد متر مکعب آب کمتری از آبخوان مشهد برداشت کرد و با تامین 50 درصد از آب دشت مشهد، تنش آبی آن را مرتفع کرد.