کاربرد جی.آی.اس (GIS) در هیدرولوژی و مدیریت منابع آب- بخش سوم

کاربرد جی.آی.اس (GIS) در مدیریت منابع آب های زیرزمینی
همانطور که قبلا ذکر شد، 98 درصد از منابع آب های شیرین (منهای یخ های قطبی و یخبندان) که برای استفاده انسان و محیط زیست در دسترس است آبهای زیرزمینی است. در ایالات متحده، در حدود ¼ از منابع آبی که برای مصارف شخصی، تجاری / صنعتی، و آبیاری استفاده می شود از آبهای زیرزمینی می آید. با افزایش مطالبات از منابع آب سطحی، به احتمال زیاد تقاضا برای آبهای زیرزمینی نیز افزایش خواهد یافت. در بعضی از نقاط، این منابع در حال حاضر به شدت مورد بهره برداری، و حتی سوء مدیریت قرار گرفته است. نمونه ای از این قضیه، مساله کاهش سطح آب در حوضه رودخانه Republican River در ایالت های نبراسکا و کانزاس است که در آن پمپاژ بیش از حد آبهای زیرزمینی جهت آبیاری در نبراسکا باعث پایین رفتن سطح آب های در دسترس در پایین دست و در ایالت کانزاس شده است و نتیجه آن طرح شکایتی است که این ایالت در دادگاه علیه نبراسکا اقامه کرده است است. اگر چه جریان آبهای زیرزمینی مثل جریان آب های سطحی آشکار نیست، با این حال آبهای زیرزمینی نیز می تواند به عنوان یک مسئله مکانی در GIS مشخص شده و توسط دانشمندان و مدیران منابع طبیعی مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.
می توان گفت که ارائه تصویری از آبهای زیرزمینی پیچیده تر از نمایش آب های سطحی است. این دو منابع مطمئنا جدا از هم نیستند، زیرا می دانیم که آب های سطحی آبهای زیرزمینی را شارژ می کنند و آبهای زیرزمینی نیز زمانی که جریان می یابد آب های سطحی را تامین می کنند و این از جنبه های مهم چرخه هیدرولوژیکی است. آبهای زیرزمینی بسیار آهسته تر از سطح آب حرکت می کند، تقریبا کمتر از یک متر در هر روز تا شاید صد متر در هر روز، و جریان آن نیز 3 بعدی است. در مقابل، جریان آب های سطحی بسیار سریعتر و دو بعدی است. جریان آب های زیرزمینی، تابعی از زمین شناسی و کل انرژی پتانسیل موجود در یک مکان است. آب های زیرزمینی از ارتفاع بالاتر به ارتفاع پایین تر و در طول مسیر دیکته شده توسط زمین شناسی جریان می یابد. مقدار فشار، خصوصیات زمین شناسی، جهت جریان آب زیرزمینی، حتی ارتفاع جدول آب (water table) و محل آبخوان ها از جمله ورودی هایی است که می تواند به طور مکانی در GIS ارائه شده و برای تجزیه و تحلیل، مدیریت در دسترس بودن آب و کیفیت آب، و فعالیت های کاربری اراضی مورد استفاده قرار گیرد.
مقدار بسیار زیادی داده در مورد چاه ها موجود است مانند موقعیت، عمق آب، چینه شناسی زمین، کیفیت آب ، ویژگی های آبخوان (aquifer)، و الی آخر. این حجم داده ها را می توان در یک سیستم GIS مدیریت کرد و برای نمایش ویژگی های مکانی که برای تجزیه و تحلیل و برنامه ریزی منابع آب مهم هستند، آن ها را دستکاری و کم و زیاد نمود. برای مثال، در یکی از کاربردهای ساده GIS، اثر یک چاه جدید را می توان در آبهای زیرزمینی موجود و آب های سطحی مورد مطالعه قرار داد. تصمیم گیرندگان می توانند نتایج حاصل از این مطالعه را استفاده کنند تا ببینند آیا باید حفاری را ادامه داد یا نه.
یکی از کاربردهای مفیدGIS ، مربوط به کیفیت آب در آبهای زیرزمینی است. برای ساخت و ساز/مکانیابی کارخانجات صنعتی، محل های دفن زباله، فعالیتهای کشاورزی، و منابع بالقوه دیگر آلودگی آبهای زیرزمینی، مهم است که بدانید چگونه منابع آبهای زیرزمینی موجود تحت تاثیر قرار می گیرند و یا در معرض تاثیرپذیری خواهند بود. علاوه بر این، در مورد آلودگی آبهای زیرزمینی و نیاز به مهار و پاکسازی از آلاینده، چارچوب موجود از سیستم آبهای زیرزمینی در برنامه ریزی اقدامات بازسازی بسیار با ارزش خواهد بود. جی.آی.اس (GIS) می تواند حلقه نهایی در شبیه سازی مدل آبهای زیرزمینی باشد؛ مدلی که برای جذب کامل آلاینده ها ابداع شده است. مثالی دیگر از کاربرد GIS، مشکل شایعی است که در ارتباط با پمپاژ آب های زیرزمینی و فرونشست زمین و یا تعدی به حریم مناطق ساحلی وجود دارد. مناطقی که بیش از حد پمپاژ آبهای زیرزمینی در آن ها رخ دهد ممکن است فروکش کرده، و هنگامی که در نزدیکی دریا این عمل واقع شود، ممکن است باعث سیل شود. همچنین، پمپاژ بیش از حد آبهای زیرزمینی در مناطق ساحلی ممکن است مشکلات دیگری نیز به ارمغان بیاورد، از جمله مورد کالیفرنیا که در آن نفوذ آب شور باعث به خطر افتادن آبخوان شده بود. به طور کلی، گسترش آب شور از ساحل در زیر سطح زمین بستگی به فاصله از ساحل دارد. پمپاژ بیش از حد آبهای زیرزمینی می توانند آب شور را به موقعیتی بالاتر بکشاند و آبخوان را آلوده سازد. مطالعه دقیق و مدیریت آبهای زیرزمینی در GIS و یا با داده هایی که در GIS مدل شده اند می تواند از این مشکلات جلوگیری کرده یا آن ها را کاهش دهد.