ارزیابی رفتار هیدرودینامیکی و توسعه‌یافتگی کارست در محدودة تاقدیس گرین ‏(مطالعة موردی: بلوک‌های الشتر و نورآباد)‏

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشکدة علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی

2 دانشیار ژئومورفولوژی، دانشگاه خوارزمی

3 استاد ژئومورفولوژی، دانشگاه تهران، تهران

4 دانشیار هیدروژئولوژی، دانشگاه ایلام

چکیده

ویژگی‌های هیدرودینامیکی و هیدروشیمیایی و تغییرات کمّی و کیفی چشمه‌ها نشان‌دهندة میزان توسعه و تکامل کارست یک منطقه است. هدف این پژوهش، شناخت رفتار هیدرودینامیکی آبخوان‌های کارستی و بررسی میزان توسعة کارست بلوک‌های الشتر و نورآباد با بهره‌گیری از تجزیه‌وتحلیل ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و منحنی فرود هیدروگراف چشمه‌هاست. برای این منظور در هر بلوک پنج چشمه انتخاب و پس از بررسی ویژگی‌های ژئومورفولوژی، اقلیمی، هیدرودینامیکی، هیدروشیمیایی، فیزیوگرافی و چند مرحله پیمایش میدانی، میزان توسعة کارست در آبخوان هر چشمه براساس روش مالیک و وجکتوا مشخص شد. با توجه به ارزیابی هیدرودینامیکی، درجة توسعه‌یافتگی کارست در آبخوان چشمه‌های امیر، چناره و هنام (بلوک الشتر) و چشمه‌های عبدالحسینی و نیاز (بلوک نورآباد) بین 5/2 تا 3 است و سیستم غالب جریان افشان و زیررژیم‌های خطی دارند. درجة توسعة کارست در آبخوان چشمة زز و آهنگران (بلوک الشتر) به ترتیب 4 و 3/4 و سیستم جریان در آنها از نوع مجرایی - افشان است. آبخوان چشمه‌های گلم‌بحری، لاغری و تیمور (بلوک نورآباد) با درجة توسعة کارست 5/5 و سیستم جریان در آنها مجرایی است. براساس تحلیل‌های هیدروشیمیایی در بلوک الشتر افزایش یون منیزیم، زیادبودن آنیون‌ها و کاتیون‌ها، هدایت الکتریکی بسیار، سختی زیاد آب و کم‌بودن Ca/Mg در مقایسه با بلوک نورآباد، نشان‌دهندة آبخوان‌های کارستی دولومیتی، غلبة درز و شکاف‌های کوچک، ارتباط زیاد بین سنگ و آب ذخیره‌شده و جوانی کارست در بلوک الشتر است. نتایج تحلیل‌های هیدرودینامیکی و هیدروشیمیایی نشان می‌دهد سیستم کارست در نورآباد نسبت به الشتر از توسعه و تکامل بیشتری برخوردار است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluating Hydrodynamic Behavior and Karst Development in the ‎Gareen Anticline ‎(Case Study: Alashtar and NourAbad Karstic Aquifers)‎

نویسندگان [English]

  • Ramin Hatamifard 1
  • Amir Saffari 2
  • Mojtaba myamani 3
  • Haji Karimi 4
1 PhD. Candidate in Geomorphology at Kharazmi University
2 Associate Professor in Geomorphology at Kharazmi University
3 Professor in Geomorphology at University‏ ‏of Tehran
4 Associate Professor in Hydrogeology at Ilam University
چکیده [English]

Studying hydrodynamic and hydro-chemical properties of springs can be an indicative of the karst development in a karst media. The aim of this study is to determine the hydrodynamic behavior of karstic aquifers and karstification degree of the Alashtar and Nourabad regions by analyzing the physicochemical properties and falling limb of springs hydrographs analysis. To achieve goals of this research, 10 main draining springs were chosen. After the survey of geomorphological, climatic, hydrodynamic, hydro chemical, physiographic properties and several field study, by using Malic and Vojtkova method, the karstification degree was determined. According to the Hydrodynamic Study, Amir, Chenareh and Honam springs and Abdolhosseini and Niaz springs have 2.5-3 degree of karstification. Also the groundwater flow sub-regimes type is the combination of two or more sub-regimes with merely laminar flow characterized by different discharge. Zaz and Ahangaran springs have 4 and 4.3 degree of karstification, respectively, and discharge hydrogram is composed of a sub-regime with turbulent flow and a sub-regime with laminar flow. Golembahri, Laghari and Teymour springs have 5.5 degree of karstification and complex discharge regime, a combination of one sub-regime with turbulent flow and two sub-regimes with laminar groundwater flow. According to the hydrochemical analysis, increasing magnesium ions (Mg), higher cation and anion, increasing in Electrical conductivity (EC) and total hardness (TH) and also lowering the ca/Mg in the Alashtar unit, indicate the presence of dolomitic karstic aquifers, small joints, more contact between water and rock and finally less evolution of karst in Alashtar.

کلیدواژه‌ها [English]

  • The Gareen Anticline
  • Karst
  • Recession Curve
  • Hydrodynamic Behavior

مقدمه

کارست حاصل عملکرد فعالیت‌های انحلالی (فیزیکی و شیمیایی) در گسترة سنگ‌های کربناته (آهک و دولومیت) و همچنین سنگ‌های سولفاته و کلروره است و متأثر از عوامل اقلیمی و زمین‌شناسی توسعه می‌یابد Ford and Williams, 2007: 125))؛ به بیان ‌دیگر مناظر کارستی به‌واسطة انحلال سنگ‌های کربناته با آب‌های غنی از دی‌اکسید‌کربن تشکیل می‌شوند (Li et al, 2016: 65). عوامل و فرایندهای مختلفی ازجمله توپوگرافی، سنگ‌شناسی، ویژگی‌های تکتونیکی، فرایندهای ژئومورفولوژیکی و هیدرولوژیکی و عوامل اقلیمی علاوه بر تأثیر در تکامل کارست، نقش مهمی در نفوذپذیری، شکل‌گیری و تغذیة منابع آب‌های زیرزمینی ایفا می‌کنند (Beynen et al, 2012: 870). آبخوان‌های کارستی دربرگیرندة نواحی کارستی در سنگ‌های کربناته است که توسعة کم یا زیاد کارست را به ترتیب در آبخوان با جریان افشان یا جریان مجرایی ایجاد می‌کند. این آبخوان‌ها، منبع تأمین آب شرب 25درصد جمعیت جهان شناخته می‌شوند (Ford and Williams, 2007: 112; Geoppert et al, 2011: 190). آبخوان‌های کارستی به دلیل داشتن شبکة به‌هم‌پیوستة مجرایی برای انتقال آب بسیار مهم‌اند (Li et al, 2016: 826) و غال با جریان متمرکز خود را به یک یا چندین چشمه تخلیه می‌کنند (Kuhta et al, 2012: 46). تغییرات کمّی و کیفی چشمه‌های کارستی تا حدود زیادی بیان‌کنندة ویژگی‌های هیدرودینامیکی و هیدروشیمیایی سامانه‌های کارستی منطقه است (عبدی‌نژاد، 1392: 272).در این زمینه با بهره‌گیری از نمودار هیدروگراف (آبنمود) چشمه‌ها، داده‌های جالب توجهی دربارة سامانة زهکشی محیط‌های درز و شکاف‌دار و مجرایی به دست می‌آید (Chang et al, 2015: 52). آبنمود از نقطة مشخصی به نام نقطة اوج (در پایان دورة مرطوب)، آغاز شاخة فروکش، تغییر جهت می‌دهد و از آن به بعد آبدهی با روند خاصی کاهش می‌یابد. این بخش از آبنمود را منحنی فروکش (تاریسمان) می‌گویند (;Kresic and Bonacci, 2010: 143; Kresic and Stevanovic, 2010: 16; Ford and Williams, 2007: 68 کریمی وردنجانی، 1389: 279). از مزایای مهم تجزیه‌وتحلیل منحنی فرود، محاسبة مجموعه‌ای از شاخص‌های کمّی منتسب به سازوکارهای زهکشی مانند ضریب فرود، حجم دبی اولیه، مجموع کل جریان سریع و پایه و شناسایی زیررژیم‌هاست (Kresic and Stevanovic, 2010: 19; Malík and Vojtková, 2012: 2249; Li et al, 2016: 827).

چشمه‌ها و سراب‌های محدودة تاقدیس گرین حیات اجتماعی و اقتصادی شهرهایی همچون نورآباد، الشتر، دشت سیلاخور، نهاوند و مجموعه‌های روستایی متعددی را به خود وابسته کرده است؛ به علاوه منابع آب این تاقدیس، سرچشمة رودخانه‌های کشکان و سیمره محسوب می‌شود. با توجه به اهمیت حیاتی این منابع، شناخت ویژگی‌های هیدرودینامیکی و میزان توسعه‌یافتگی سامانة کارستی آبخوان‌های محدودة تاقدیس گرین ضروری است.

 

پیشینة پژوهش

توسعة هرچه بیشتر ساختارهای زمین‌شناسی، گسل‌ها، درزه‌ها و شکاف‌ها زمینة نفوذ بیشتر نزولات جوّی و تحول مجاری کارستی را فراهم می‌کند که درنهایت به ذخیرة منابع آب کارستی می‌انجامد. مطالعات زیادی در این زمینه انجام گرفته است؛ ازجمله کریمی وردنجانی، 1389؛ قبادی و همکاران، 1390؛ قربانی و اونق، 1391؛ ناصری و علیخانی، 1391؛ یمانی و همکاران، 1392؛ مقصودی و همکاران، 1394؛ Pardo-Iguzquiza et al, 2011; Radulovic et al, 2012; Tirla et al, 2013; Pedrera et al, 2015, Kaufmann, 2016; Wang et al, 2016; Gan et al, 2017).

علاوه بر آن مطالعات پایه‌ای متعددی نیز درزمینة ویژگی‌های هیدرودینامیکی و هیدروشیمیایی چشمه‌های کارستی و تحلیل ارتباط آبنمود چشمه‌ها و توسعة کارست صورت گرفته است (Maillet, 1905; Coutagne, 1968; Mangin, 1975; Atkinson, 1977; Padilla et al, 1994). همچنین در سال‌های اخیر پژوهش‌های دیگری نیز انجام گرفته است (مقصودی و همکاران، 1388؛ بهرامی و همکاران، 1392 و 1395؛ باقری و همکاران، 1392 و 1394؛ خوش‌اخلاق و همکاران، 1393؛ انتظاری و همکاران، 1394؛ ابراهیمی و سیف، 1394؛ رحمتی و همکاران، 1394؛ Karimi et al, 2005; Malık and Vojtkova, 2012; Caetano Bicalho and Batiot-Guilhe, 2015; Acero et al, 2015; Thomas et al, 2015; Malagò et al, 2016, Chang et al, 2015; Li et al, 2016)

هدف این پژوهش، بررسی و شناخت رفتار هیدرودینامیکی آبخوان‌های کارستی و مقایسة میزان تکامل کارست در بلوک‌های الشتر و نورآباد (محدودة تاقدیس گرین در استان لرستان) با استفاده از تجزیه‌وتحلیل ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و منحنی فرود هیدروگراف چشمه‌هاست.

روش‌شناسی پژوهش

ازجمله روش‌های مطالعة چشمه‌های کارستی، تحلیل پارامترهای کمّی و کیفی، محاسبة حجم ذخیرة دینامیکی، زمان مرگ چشمه‌ها، منحنی تاریسمان و ضریب فرود است. در پژوهش حاضر از مطالعات کتابخانه‌ای و پیشینة پژوهشی، آمار کمّی و کیفی چشمه‌های کارستی منتخب، نقشه‌های زمین‌شناسی (100000: 1)، توپوگرافی (50000: 1) و سالنامة آماری ایستگاه‌های باران‌سنجی و سینوپتیک استفاده شده است؛ به علاوه چندین مرحله پیمایش میدانی به‌منظور شناسایی اشکال و لندفرم‌های کارستی، گسل‌ها و شکستگی‌ها انجام شده است.

به‌منظور تجزیه‌وتحلیل هیدرودینامیکی و هیدروشیمیایی و دستیابی به اهداف پژوهش، با توجه به وجود آمار کمّی و کیفی، تعداد 10 چشمه در بلوک‌های الشتر (چشمه‌های امیر، آهنگران، چناره، زز و هنام) و نورآباد (چشمه‌های عبدالحسینی، گلم‌بحری، لاغری، نیاز و تیمور) انتخاب شدند. توضیح اینکه طی بازدیدهای میدانی در محدودة تاقدیس گرین چشمه‌های متعددی از نوع گسلی و درز و شکافی مطالعه شدند که آبخوان بیشتر آنها در سازندهای کارستی قرار دارد. از بین این چشمه‌ها، تعداد
10 چشمة عمده انتخاب شدند که به‌طور منظم شرکت آب منطقه‌ای لرستان آنها را تجزیه‌وتحلیل کمّی و کیفی می‌کند. پس از تهیه و دسته‌بندی آمار آبدهی چشمه‌های برگزیده در دوره‌ای 15ساله (1394-1380)، منحنی هیدروگراف این چشمه‌ها ترسیم و سپس شاخة فرود منحنی هرکدام از چشمه‌ها بررسی شد. تجزیه‌وتحلیل شاخة فرود (تاریسمان) چشمه‌ها، اختصاصاً بر پایة کار مایلت (1905) انجام گرفته است. در رابطة زیر فرض بر این است که تخلیة چشمه تابعی از حجم آب ذخیره‌شده در مخزن است (معادلة 1). این رابطه یک تابع‌نمایی است که فورکاسویچ و پالوک[1] (1967) برای تجزیه‌وتحلیل زیررژیم‌های خطی پیشنهاد داده‌اند.

معادلة 1

 

در این معادله، Qt آبدهی در زمان t (برحسب متر مکعب در ثانیه)، Q0 آبدهی قبلی در زمان، t0 زمان طی‌شده بین Qt و  Q0(برحسب روز)، e پایة لگاریتم طبیعی (عدد نپرین) و α ضریب فروکش (تخلیه) چشمه است و به قابلیت انتقال و آبدهی ویژة آبخوان بستگی دارد (Ford and Williams, 2007: 198; Kresic and Stevanovic, 2010: 253; Malik and Vojtkova, 2012: 2248). ضریب (فروکش) α به‌صورت زیر محاسبه می‌شود (معادلة 2 و 3):

معادلة 2

 

معادلة 3

 

این ضریب بیان‌کنندة توانایی سفره برای آزادکردن آب و نتیجه‌ای از ویژگی‌های هیدروژئولوژیکی محیط، یعنی تخلخل مؤثر و ضریب قابلیت انتقال آبخوان است (Ford and Williams, 2007: 211; Kresic and Stevanovic, 2010: 60). در یک آبخوان علاوه بر جریان‌های خطی، ممکن است جریان‌ها و زیررژیم‌های آشفته‌ای نیز وجود داشته باشند (معادلة 4) (Malik and Vojtkova, 2012: 2250).

معادلة 4

 

در این معادله، β ضریب فروکش چشمه در جریان‌های آشفته است. سایر پارامترها شبیه به
معادلة 1 است.

حجم آب ذخیره‌شده در بالای تراز چشمه‌های آهکی، از نقطة اوج هیدروگراف یا شروع منحنی فروکش محاسبه می‌شود (معادلة 5) (Kresic and Stevanovic, 2010: 71).

 

معادلة 5

یکی دیگر از ضرایب تعیین‌کنندة ویژگی‌های هیدرودینامیکی چشمه‌ها، ضریب تغییرات دبی است.

معادلة 6

 

در این معادله، CV ضریب تغییرات دبی،
S انحراف معیار دبی و X میانگین دبی سالانه است. پس از ترسیم و تجزیه‌وتحلیل منحنی فرود هیدروگراف چشمه‌های منتخب، با بهره‌گیری از روش مالیک و وجکتوا (جدول 1)، درجة توسعه‌یافتگی کارست در آبخوان‌های محدودة تاقدیس گرین مشخص شد. از بررسی‌های هیدروشیمیایی به‌منظور تعیین منشأ کارستی‌بودن آب چشمه‌های مدنظر استفاده شده است. برای انجام آنالیزهای هیدروشیمیایی از مجموع آنیون‌ها (بی‌کربنات، کلر و سولفات)، کاتیون‌ها (کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم)، هدایت الکتریکی (EC)، میانگین مواد جامد محلول (TDS) و سختی کل (TH) استفاده شده است.


جدول 1. درجة توسعه‌یافتگی کارست در آبخوان‌های کارستی (Malik and Vojtkova, 2012: 2250)

درجة توسعة کارست

زیررژیم‌های جریان

رابطة منحنی فرود

مشخصات منحنی فرود

ویژگی‌های کارست‌شدگی

5/0

فقط یک زیررژیم خطی با مقادیر کم α1

Qt = Q1e−α𝐭

α1> 0.001

مناطق خردشدة گسلی با گردش تقریباً عمقی آب

1

α1 = 0.001-0.0025

2

فقط یک زیررژیم خطی با مقادیر زیاد 1α

Qt = Q1e−αt

α1=0.0025-0.007

نواحی تکتونیکی و نفوذپذیری زیاد

3/2

α1> 0.007

5/2

ترکیبی از دو یا چند زیررژیم خطی با ضرایب تخلیة متفاوت، 1α و2α با مقادیر کمتر

Qt = Q1e−α1t + Q2e−α2t

α1< 0.0024 و α2< 0.033

آبخوان‌ها با شبکة منظمی از درز و شکاف کوچک همراه با افزایش نفوذپذیری

7/2

α1<0.0024 یا α2<0.033

3

α1=0.0024-0.0045; α2=0.033-0.067

5/3

دارای دو یا چند زیررژیم خطی با مقادیر بیش از α

Qt = Q1e −α1t + Q2e−α2t

α1=0.0024-0.0043و

α2=0.06-0.16

توسعة نامنظم آبخوان، غلبة شکاف‌های بزرگ و وجود مجراهای کوچک، وجود جریان‌های آشفتة کوتاه‌مدت

7/3

α1>0.0043و α2<0.06

4

α1=0.0041-0.018و

α2=0.055-0.16

3/4

دارای زیررژیم‌های آشفته و خطی که غلبه با جریان خطی است.

Qt = Q1e−α1t+ Q04
(1-β1t)

α1>0.018 یا α2>0.16

آبخوان گسلی شبکة متراکم درزه‌ها و وجود سیستم مجرایی در منطقة اشباع

7/4

α1>0.018 و α2>0.16

5

با مقادیر کم و β α

5/5

مجموعه‌ای از دو زیررژیم خطی و یک زیررژیم آشفته

Qt = Q1e−α1t + Q2e−α1t + Q04+
(1-β1t)

α1>0و α2>0و β1>0

درز و شکاف‌های بسیار متراکم با بازشدگی زیاد و وجود مجراهای بزرگ

6

دارای دو زیررژیم آشفته و دو زیررژیم خطی، غلبه با زیررژیم‌های خطی

Qt = Q1e−α1t + Q2e−α1t + Q04
(1-β1t)+ Q05(1-β2t)

β1, β2و α1, α2

با مقادیر بالا

درز و شکاف‌های بسیار متراکم با بازشدگی زیاد و وجود مجراهای بزرگ

7

یک زیررژیم خطی و دو یا سه زیررژیم آشفته، غلبه با رژیم خطی

Qt = Q1e−α1t + Q04(1-β1t)+ Q05
(1-β2t)+ Q06 (1-β3t)

β1, β2, β3 و α با مقادیر بالا

β1>β2

آبخوان توسعه‌یافته، وجود درزه‌ها و شکاف‌ها و مجراهای وسیع ناشی از تکتونیزه‌شدن

5/7

یک زیررژیم خطی و دو یا سه زیررژیم آشفته، غلبه با رژیم آشفته

Qt = Q1e−α1t + Q04 (1β1t)+ Q05(1-β2t)+ Q06(1-β3t)

β1, β2, β3 و α با مقادیر بالا

آبخوان بسیار توسعه‌یافته و وجود مجراهای زیاد

8

وجود جریان آشفته، تخلیة آب زیرزمینی از منطقة وادوز

Qt = Q04(1-β1t)

α1; α2=0 و β1>0

آبخوان کارستی با سیستم مجرایی توسعه‌یافته

9

دارای دو زیررژیم آشفته

Qt= Q04(1-β1t)+ Q05 (1-β2t)

β1,β2 با مقادیر کم

آبخوان کارستی با سامانة مجرایی به‌خوبی توسعه‌یافته

10

دارای سه زیررژیم آشفتة متفاوت

Qt= Q04(1-β1t)+ Q05 (1-β2t)+ Q06(1-β3t)

β1, β2 و β3 با مقادیر بالا

دارای سامانة مجرایی به‌خوبی توسعه‌یافته و تخلیه از منطقة وادوز


منطقة پژوهش

تاقدیس گرین با روند شمال غرب - جنوب شرق و ارتفاع بیش از ۳700 متر ازجمله ارتفاعات مهم زاگرس است که در موقعیت  5 و °45 تا 30 و °45 طول شرقی و 15 و °33 تا 45 و °33 عرض شمالی بین استان‌های لرستان و همدان قرار گرفته است. این تاقدیس، مجموعة ناهمگونی از سنگ‌های رسوبی و آتشفشانی متعلق به بازة زمانی کرتاسه تا الیگومیوسن را در خود جای داده است. در بین این سنگ‌ها، سری‌های آهکی و دولومیتی از گسترش فراوانی برخوردارند. بیشترین وسعت سنگ‌های کربناته در تاقدیس گرین مربوط به سنگ‌های دولومیتی و آهک‌های ژوراسیک پایینی است که معادل دولومیت سازند نیریز و کربنات‌های سازند سورمه است. بخشی از محدودة پژوهش در زون زمین‌ساختی زاگرس مرتفع و بخشی از آن در زون سنندج- سیرجان قرار گرفته است. این منطقه به‌شدت تکتونیزه شده است و گسل‌ها و شکستگی‌های متعددی توده‌های سنگی منطقه را قطع کرده‌اند. جهت‌گیری گسل‌ها به‌طور عمده شمال غربی - جنوب شرقی است که مهم‌ترین آنها، گسل‌های گرین - گاماسیاب و گرین - کهمان است (قبادی و همکاران، 1390: 301).

بلوک نورآباد عمدتاً از آهک‌های خاکستری کم‌رنگ با میان‌لایه‌های مارنی، آهک‌های با تبلور مجدد و سنگ‌های آذرآواری تشکیل شده است. این بلوک ازنظر عوامل زمین‌شناختی از طرف شمال و شمال غرب به سنگ‌های دگرگونی از قبیل مرمر، اسلیت، توف و لاواهای متأثر از فاز شدید دگرگونی زون سنندج - سیرجان محدود می‌شود؛ همچنین از طرف جنوب و جنوب شرق به سازندهای با جنس مارنی ختم می‌شود که با توجه به ویژگی‌های نفوذناپذیری این سازندها، عملاً انتقال آب در این مسیر وجود ندارد یا مقدار انتقال بسیار ناچیز است.

محدودة بلوک الشتر نیز با لایه‌های مارنی و آهک‌های مارن‌دار در بخش شمالی، از بلوک نورآباد جدا می‌شود. کوه‌های این واحد بیشتر منشأ رسوبی دارد و کمیابی سنگ‌های آذرین، یکی از مهم‌ترین مختصات ساختمانی این منطقه به شمار می‌رود (شکل 1). به‌طور کلی نسبت به بلوک نورآباد، محدودة الشتر از دیدگاه ژئومورفولوژی ساده‌تر و بدون به‌هم‌ریختگی‌های حاصل از فعالیت‌های آتشفشانی و دگرگونی است. در منطقة پژوهش انواع پدیده‌های ژئومورفولوژیکی کارست مانند فروچاله‌ها، غارها، چشمه‌های کارستی، پونورها، چاه‌های کارستی، حفرات انحلالی، پنجره‌های کارستی و انواع کارن دیده می‌شود (شکل 2).

 

 

شکل 1. نقشة زمین‌شناسی منطقة پژوهش

 

شکل 2. پدیده‌های ژئومورفولوژیکی کارست محدودة تاقدیس گرین (الف و ب- دولین ریزشی، ج- دولین و رونل کارن، د- شافت، س- پنجرة کارستی، ش- غار)


یافته‌های پژوهش

تجزیه‌وتحلیل منحنی فرود هیدروگراف

وجود چشمه‌ها، یکی از ویژگی‌های مناطق کارستی است که بخش عمده‌ای از ذخیرة دینامیکی آبخوان‌ها را تخلیه می‌کنند (Kresic and Stevanovic, 2010: 71). به‌منظور تعیین درجة توسعه‌یافتگی کارست، منحنی فرود هیدروگراف چشمه‌های مطالعه‌شده در بلوک‌های کارستی نورآباد و الشتر ترسیم شد. یکی از پارامترهای مهم در بررسی‌های هیدروژئولوژیکی مربوط به چشمه‌ها، محاسبة ضرایب β و α است. هرچه ضریب α چشمه‌ای بیشتر باشد، نشان‌دهندة شیب بیشتر فرود جریان و درنتیجه بیان‌کنندة سرعت تأثیرپذیری دبی جریان از بارش خواهد بود. این موضوع مؤید میزان تخلخل و کارست‌شدگی بیشتر حوضه است؛ حال‌ آنکه هرچه ضریب آلفا کمتر باشد، کارست‌شدگی کمتر حوضه را نشان می‌دهد (Kresic and Stevanovic, 2010: 71؛ کریمی وردنجانی، 1389: 280). چنانچه حجم ذخیرة دینامیکی چشمه‌ای زیاد باشد، در کنار دیگر عوامل حاکی از توسعه‌یافتگی کمتر کارست منطقه است؛ به بیان دیگر توسعة کمتر کارست منجر به جابه‌جایی آهستة آب در آبخوان کارستی و افزایش حجم ذخیرة دینامیکی می‌شود و بالعکس.

بررسی‌ها نشان می‌دهد در محدودة تاقدیس گرین، چشمة امیر (در بلوک الشتر) و چشمة نیاز (در بلوک نورآباد) بیشترین میزان حجم ذخیرة دینامیکی را دارند؛ همچنین چشمة آهنگران (در بلوک الشتر) و چشمة تیمور (در بلوک نورآباد) کمترین حجم ذخیرة دینامیکی را دارند (جدول 2).

منحنی فرود هیدروگراف چشمه‌های امیر و هنام نشان‌دهندة ملایم‌بودن کاهش شیب در فصول خشک است. تغییرنکردن شیب در یال نزولی هیدروگراف، بالابودن میانگین حجم ذخیرة دینامیکی و متوسط زمان مرگ نسبتاً زیاد، بیان‌کنندة غال‌بودن سیستم جریان افشان و سهم کم سیستم جریان مجرایی در تأمین بده‌چشمه‌های امیر و هنام است. پوشش زیاد خاک در سطح حوضة آبگیر چشمة امیر باعث کاهش سرعت نفوذ می‌شود و آب‌های نفوذی به‌مرور و با تأخیر به مجاری انتقالی می‌رسند و از خروجی چشمه تخلیه می‌شوند؛ اما آبخوان چشمة هنام، شبکة منظمی از درزها و شکاف‌های کوچک دارد که نفوذپذیری را افزایش می‌دهد. درجة توسعه‌یافتگی کارست سراب امیر و هنام به ترتیب 7/2 و 3 است. در آبخوان این چشمه‌ها جریان خطی پایه غلبه و هرکدام سه زیررژیم خطی دارد (جدول 2 و 3؛ شکل 3 الف).

نمودار نیمه‌لگاریتمی فرود هیدروگراف سراب زز نشان‌دهندة کاهش دبی چشمه با شیب زیاد است. بده‌چشمه به‌شدت به بارندگی وابسته است و مدت‌زمان کوتاهی پس از قطع بارندگی خشک می‌شود؛ به‌طور کلی این فرایند نشان‌دهندة تغییرات زیاد جریان در حوضة آبگیر این چشمه است.

سیستم جریان در چشمة سراب زز، ترکیبی از جریان افشان و مجرایی و غلبه با جریان مجرایی است. ‌کم‌بودن زمان مرگ و ذخیرة دینامیکی اندک چشمه نیز این مسئله را تأیید می‌کند. درجة توسعه‌یافتگی کارست سراب زز 4 است. هیدروگراف این چشمه زیررژیم‌های خطی و آشفته دارد و مقادیر بده و ضرایب α در آن زیاد است (جدول 2 و 3؛ شکل 3 الف).

هیدروگراف چشمة چناره در فصول بارندگی با شیب اندکی افزایش و متقابلاً در فصول خشک با شیب ملایمی کاهش می‌یابد؛ به‌طوری ‌که هیدروگراف چشمه حالت پخ‌مانند دارد و شیب منحنی فرود هیدروگراف در فصول خشک تغییر محسوسی نداشته است. چشمة چناره بیشترین متوسط زمان مرگ را در بین 10 چشمة بررسی‌شده در محدودة تاقدیس گرین دارد (جدول 2). رژیم غالب جریان در محدودة این چشمه از نوع افشان است و سیستم جریان مجرایی در تأمین بدة این چشمه سهم اندکی دارد. درجة توسعه‌یافتگی کارست چشمة چناره 5/2 است و زیررژیم‌های خطی با مقادیر بدة کم و ضرایب α کم دارد (جدول 2؛ شکل 3 ب).

چشمة آهنگران به شروع دورة خشک حساس است؛ به‌طوری ‌که نمودار هیدروگراف آن در ماه‌های مرطوب با شیب بسیار تندی افزایش و سپس با شروع دورة خشک با شیب تندتری کاهش می‌یابد. آبخوان این چشمه گسلی است و شبکة متراکم درزه‌ای دارد. نمودار نیمه‌لگاریتمی منحنی فرود نشان‌دهنده تأمین بده چشمه با سیستم جریان افشان است؛ اما در بعضی مواقع جریان‌های مجرایی نیز آبخوان این چشمه را تخلیه می‌کنند. درجة توسعه‌یافتگی کارست سراب آهنگران 3/4 است و هیدروگراف این چشمه دو زیررژیم خطی و یک زیررژیم مجرایی دارد (جدول 2؛ شکل 3 ب).

 

 

 

شکل 3 الف. منحنی فرود چشمه‌های هنام، زز و امیر (بلوک الشتر)

 

شکل 3 ب. منحنی فرود چشمه‌های چناره و آهنگران (بلوک الشتر)

جدول 2. رابطة منحنی فرود، رژیم‌های جریان و درجة توسعة کارست محدودة تاقدیس گرین

درجة توسعة کارست

حجم ذخیرة دینامیکی

زمان مرگ

زیررژیم‌های جریان

رابطة منحنی فرود

بلوک

چشمه

7/2

416016000

313

افشان

Qt =516/0e004/0(30) + 455/0e0001/0(60)

الشتر

امیر

3/4

4916160

250

افشان- مجرایی

Qt =184/0e005/0(60) +134/0 (1- 026/t)

الشتر

آهنگران

5/2

58708800

462

افشان

Qt =265/0e001/0(60)+ 242/0e0008/0(90)

الشتر

چناره

4

13629812

40

افشان- مجرایی

Qt =687/1e0168/0(30) + 019/1e026/0(30)

الشتر

زز

3

34516800

254

افشان

Qt =493/0e0045/0(60) + 376/0e002/0(30)

الشتر

هنام

5/2

22680000

446

افشان

Qt =169/0e0018/0(30) + 16/0e0044/0(90)

نورآباد

عبدالحسینی

5/5

11759040

225

مجرایی

Qt =287/0e003/0(60) + 12/0e004/0(60) +242/0(1- 023/t)

نورآباد

گلم‌بحری

5/5

11934000

244

مجرایی

Qt =473/0e015/0(90) + 122/0e004/0(30) +609/0(1- 008/t)

نورآباد

لاغری

5/2

48600000

388

افشان

Qt =353/0e001/0(30) + 335/0e005/0(30)

نورآباد

نیاز

5/5

9365760

215

مجرایی

Qt=013/e09/0(30) + 11/0e113/0(30) +41/0(1- 055/t)

نورآباد

تیمور

منبع: نگارندگان

 

 

در بلوک نورآباد تغییر شیب محسوسی در منحنی فرود هیدروگراف چشمه‌های عبدالحسینی و نیاز وجود ندارد. بدة این چشمه‌ها در بیشتر سال‌ها در ماههای خشک، تغییرات کمّی دارند و اختلاف فراوانی با هم ندارند. حوضة این چشمه‌ها، شبکة منظمی از درزها و شکاف‌های کوچک با توسعة محدود دارد. محل تخلیة چشمة عبدالحسینی و تأثیر احتمالی آبرفت در کم‌کردن نوسانات دبی، باعث ایجاد تأخیر زمانی در واکنش به بارندگی می‌شود. درجة توسعه‌یافتگی کارست چشمه‌های عبدالحسینی و نیاز 5/2 است و هرکدام سه زیررژیم خطی دارند. سیستم غالب جریان در این چشمه‌ها به ‌صورت افشان است که زیادبودن حجم ذخیرة دینامیکی و زمان مرگ این امر را تأیید می‌کند. در چشمة عبدالحسینی به علت بالاآمدن سطح ایستابی در حوضة آبگیر چشمه و فعال‌شدن سیستم‌های مجاری کارستی (مجاری پالئوکارست) در بعضی سال‌ها و در فصل‌های مرطوب، رژیم جریان به سیستم افشان ‐مجرایی تغییر وضعیت می‌دهد (جدول 2 و 3؛ شکل 4 الف).

هیدروگراف 15سالةچشمه‌های گلم‌بحری، لاغری و تیمور گویای تأثیرپذیری زیاد دبی این چشمه‌ها نسبت به بارندگی است؛ به‌طوری ‌که بدة این چشمه در فصول مرطوب و خشک با شیب تندی افزایش و کاهش می‌یابد. نمودار نیمه‌لگاریتمی منحنی فرود هیدروگراف هر سه چشمه نشان‌دهندة غلبة سیستم جریان مجرایی است. تغییر شیب در منحنی فرود این چشمه‌ها نشان‌دهندة تغییر نوع جریان از حالت مجرایی به سیستم جریان افشان است که در پایان ماه‌های خشک (اواخر شهریور) دبی پایة این چشمه‌ها کاملاً با سیستم جریان افشان تأمین می‌شود. به‌‌طور کلی در حوضة آبگیر این چشمه‌ها، مجاری کارستی متعددی وجود دارد که هنگام بارندگی و بالاآمدن سطح آب در آبخوان کارستی، حجم زیادی از آب را به محل تخلیة چشمه انتقال می‌دهند؛ همین امر منجر به کاهش حجم ذخیرة دینامیکی این چشمه‌ها شده است. درجة توسعه‌یافتگی کارست چشمه‌های گلم‌بحری، لاغری و تیمور 5/5 است و هرکدام دو زیررژیم خطی و یک زیررژیم آشفته دارند. حجم ذخیرة دینامیکی کم و زمان مرگ تقریباً مشابه، ازجمله دلایل توسعة کارست در حوضة آبگیر این چشمه‌هاست (جدول 2 و 3؛ شکل 4 ب).

 

 

شکل 4 الف. منحنی فرود چشمه‌های عبدالحسینی و نیاز (بلوک نورآباد)

 

شکل 4 ب. منحنی فرود چشمه‌های لاغری، گلم‌بحری و تیمور (بلوک نورآباد)

 

 

به‌طور کلی با توجه به تجزیه‌وتحلیل منحنی فرود هیدروگراف (منحنی تاریسمان) چشمه‌ها، سیستم غالب جریان در چشمه‌های محدودة بلوک نورآباد از نوع جریان مجرایی است؛ به‌طوری که از 5 چشمة بررسی‌شده در این بلوک، چشمه‌های گلم‌بحری، لاغری و تیمور سیستم جریان مجرایی دارند و چشمة عبدالحسینی رفتاری مشابه را با چشمه‌های با سیستم غالب جریان افشان - مجرایی نشان می‌دهد؛ اما سیستم غالب جریان در تمامی چشمه‌های محدودة بلوک الشتر به‌جز چشمه‌های زز و آهنگران از نوع افشان است.

براساس نتایج داده‌های هیدرودینامیکی، سیستم کارست در محدودة بلوک نورآباد نسبت به بلوک الشتر از توسعه و تکامل بیشتری برخوردار است (جدول 2؛ شکل 3 و 4)؛ همچنین بررسی ضریب تغییرات دبی چشمه‌ها (CV) نشان می‌دهد چشمه‌های لاغری در بلوک نورآباد و چناره در بلوک الشتر به ترتیب بیشترین و کمترین ضریب تغییرات را دارند؛ به‌طورکلی میانگین ضریب تغییرات در چشمه‌های بلوک الشتر حدود 25درصد و برای چشمه‌های بلوک نورآباد حدود 44درصد است. کم‌بودن ضریب تغییرات دبی چشمه‌های بلوک الشتر در مقایسه با بلوک نورآباد نشان‌دهندة تأثیرپذیری کمتر چشمه‌های بلوک الشتر در مقابل نوسانات بارشی و گویای توسعه‌یافتگی بیشتر کارست در بلوک نورآباد است (جدول 3).


جدول 3. ویژگی‌های هیدروژئولوژیکی چشمه‌های محدودة پژوهش

چشمه

میانگین

دبی سالانه

دبی حداکثر

دبی حداقل

انحراف معیار دبی

ضریب ناهم‌شکلی

Kn=

ضریب کمترین آبدهی

Km=

ضریب تغییرات (درصد)

CV= ×100

امیر

451

598

277

90

15/2

61/0

20

آهنگران

102

5/149

50

26

3

49/0

4/25

چناره

241

315

160

46

97/1

66/0

19

زز

524

992

158

245

3/6

3/0

7/46

هنام

355

476

198

73

2/4

55/0

5/20

عبدالحسینی

131

181

64

35

8/2

48/0

27

گلم‌بحری

164

310

86

5/59

6/3

52/0

36

لاغری

249

650

17

164

2/38

07/0

66

نیاز

269

445

111

110

4

41/0

41

تیمور

192

306

100

77

06/3

52/0

40

منبع داده‌های پایه: شرکت آب منطقه‌ای لرستان

 


تحلیل هیدروشیمیایی نمونة آب چشمه‌ها

علاوه بر منحنی آبنمود چشمه‌ها، تحلیل‌های هیدروشیمیایی ازجمله عواملی است که به شناخت ویژگی‌ها و رفتار هیدروژئولوژیکی چشمه‌های کارستی کمک می‌کند. برای این منظور از نمونة آب چشمه‌های منطقة پژوهش در دورة آماری 15ساله (1394-1380) استفاده شده است. ازجمله مهم‌ترین پارامترهای مؤثر در تجزیه‌وتحلیل هیدروشیمیایی چشمه‌ها، کلسیم (Ca)، منیزیم (Mg)، نسبت کلسیم به منیزیم (Ca/Mg)، هدایت الکتریکی (EC)، توالی آنیون‌ها (HCO3, Cl, SO4) و کاتیون‌ها (K, Na, Mg, Ca)، سختی کل (TH) و میزان مواد جامد محلول (TDS) است. از Ca/Mg برای شناسایی سازندهای تغذیه‌کنندة سفره‌های کارستی و تعیین زمان ماندگاری آب استفاده می‌کنند. در نواحی کارستی برحسب میزان توسعة کارست و مجاری کارستیک، سطح تماس آب با سنگ بستر متفاوت است. بر این اساس ویژگی‌های هیدروشیمیایی آب ازجمله میزان کاتیون‌ها و آنیون‌ها، TH و EC متفاوت خواهد بود (کریمی وردنجانی، 1389: 249، باقری و همکاران، 1394: 341، بهرامی و همکاران، 1395: 118). در مناطق کارستی توسعه‌یافته که نفوذ به‌صورت کانالیزه و مجرایی رخ می‌دهد، سطح تماس آب با لایه‌ها و سازندها، کمتر از نواحی غیرکارستیک یا کمتر توسعه‌یافته است؛ بنابراین زیادبودن میزان هدایت الکتریکی و کاتیون‌ها و آنیون‌ها و همچنین سختی زیاد آب چشمه‌ها بیان‌کنندة توسعة کمتر کارست است (بهرامی و همکاران، 1392: 82).

در بلوک الشتر کمترین EC نمونة آب چشمه‌ها برابر با µS/Cm 349 مربوط به چشمة زز و بیشترین آن برابر با µS/Cm 551 مربوط به چشمة امیر است.

در بلوک نورآباد کمترین و بیشترین EC به ترتیب مربوط به چشمة تیمور (µS/Cm 363) و چشمة عبدالحسینی (µS/Cm 484) است؛ همچنین توالی آنیونی چشمه‌های امیر، آهنگران، چناره، زز، هنام و عبدالحسینی به‌صورت HCO3 > Cl > SO4 و در چشمه‌های گلم‌بحری، تیمور، لاغری و نیاز به‌صورت HCO3 > SO4 > Cl است. میانگین TDS در چشمه‌های بلوک الشتر برابر با mg/l 284 و در چشمه‌های بلوک نورآباد برابر با mg/l 261 است؛ به بیان دیگر پایین‌تربودن میانگین TDS چشمه‌های بلوک نورآباد در مقایسه با بلوک الشتر هم نشان‌دهندة توسعه‌یافتگی کارست و هم حاکی از نزدیکی محل‌های تغذیه و تخلیة چشمه‌ها در بلوک نورآباد است
(جدول 4). از آنجایی‌ که یون Mg آهسته‌تر از یون Ca آزاد می‌شود، بنابراین افزایش یون Mg یا کاهش Ca/Mg نشان‌دهندة ماندگاری بیشتر آب در آبخوان کارستی است (کریمی وردنجانی، 1379: 249). در این راستا نسبت Ca/Mg در چشمه‌های بلوک الشتر به کمتر از 3 (8/2) و در چشمه‌های بلوک نورآباد این نسبت به بیشتر از 3 (3/3) می‌رسد. در بلوک الشتر کاهش نسبت Ca/Mg و افزایش یون Mg در مقایسه با بلوک نورآباد نشان‌دهندة آبخوان‌های کارستی دولومیتی و ماندگاری بیشتر آب و درنتیجه گویای توسعه‌یافتگی بیشتر کارست در بلوک نورآباد است (جدول 4).


جدول 4. ویژگی‌های هیدروشیمیایی چشمه‌های محدودة تاقدیس گرین

پارامتر

چشمه

بلوک

Mg

(mg/l)

Ca

(mg/l)

Ca/Mg

(mg/l)

EC

(µS/Cm)

SO4

(mg/l)

CL

(mg/l)

HCO3

(mg/l)

TDS

(mg/l)

امیر

الشتر

1

67/2

67/2

551

29/0

32/0

3

252

آهنگران

الشتر

4/1

74/3

67/2

378

5/0

4/0

6/4

337

چناره

الشتر

21/1

03/3

72/2

527

38/0

3/1

3/3

352

زز

الشتر

83/0

6/2

13/3

349

24/0

26/0

9/2

223

هنام

الشتر

9/0

9/2

22/3

401

24/0

26/0

4/3

256

عبدالحسینی

نورآباد

06/1

55/3

34/3

484

22/0

38/0

1/4

310

گلم‌بحری

نورآباد

94/0

77/2

94/2

389

36/0

3/0

1/3

249

لاغری

نورآباد

16/1

97/2

56/2

368

41/0

37/0

5/3

232

نیاز

نورآباد

67/0

8/2

17/4

441

26/0

24/0

3

282

تیمور

نورآباد

79/0

7/2

41/3

363

28/0

26/0

3

235

منبع: شرکت آب منطقه‌ای لرستان

 

به نظر می‌رسد در محدودة بلوک الشتر به علت زیادبودن میزان آنیون‌ها و کاتیون‌ها، سختی زیاد آب و EC زیاد، آب مسیر طولانی‌تری را به سمت خروجی چشمه طی کرده است و با دیوارة سنگ تماس زیادی دارد؛ به بیان دیگر با توجه به ویژگی‌های هیدروشیمیایی چشمه‌های محدودة تاقدیس گرین، کارست بلوک نورآباد توسعه‌یافته‌تر از کارست بلوک الشتر است. تیپ آب همة چشمه‌ها در بلوک‌های نورآباد و الشتر بی‌کربنات کلسیک - منیزیک و کاتیون غالب کلسیم و سپس منیزیم است (جدول 5).

جدول 5. مقایسة ویژگی‌های هیدروشیمیایی بلوک‌های الشتر و نورآباد

EC

(µS/Cm)

TH

(mg/l)

TDS

(mg/l)

کاتیون

آنیون

پارامتر

محدوده

441

204

284

9/3

3/4

بلوک الشتر

409

194

261

4

4

بلوک نورآباد

منبع: نگارندگان

نتیجه‌گیری

وجود و گسترش آهک‌ها، تشکیل و توسعة سیستم گسلش و درزه‌ها، پوشش نیمه‌جنگلی و ماندگاری برف باعث توسعة سیستم کارستی در بلوک نورآباد شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد بلوک نورآباد روی زون‌های زاگرس رورانده و سنندج - سیرجان واقع شده است که گسترش تکتونیک و خردشدگی شدید کربنات‌ها به تشدید فرایند کارستی‌شدن در آن منجر شده است. محدودة بلوک الشتر با لایه‌های مارنی و آهک‌های مارن‌دار در بخش شمالی از بلوک نورآباد جدا می‌شود. کوه‌های این واحد بیشتر منشأ رسوبی دارند و کمیابی سنگ‌های آذرین، یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های ساختمانی این منطقه به شمار می‌رود. میانگین بارندگی سالانة بلوک‌های الشتر و نورآباد به ترتیب720 و 690 میلیمتر و متوسط ارتفاع بلوک نورآباد 2190 متر و الشتر 2310 متر است. در ارتفاعات هر دو بلوک به دلیل ارتفاع و شیب زیاد و وجود خاک ضعیف، پوشش گیاهی گسترش زیادی نداشته و این امر سبب افزایش فرایند کارستی‌شدن در محدوده‌ها شده است. با توجه به وجود آمار و اطلاعات پایه، ویژگی‌ها و شرایط زمین‌شناسی، ژئومورفولوژی و شرایط اقلیمی و توپوگرافی در قسمت‌های مختلف تاقدیس گرین، تعداد 10 چشمه در بلوک‌های الشتر و نورآباد در راستای اهداف پژوهش انتخاب شدند. با توجه به ارزیابی منحنی فرود هیدروگراف چشمه‌های مطالعه‌شده (شکل 3 و 4) و همچنین براساس روش مالیک و وجکتوا
(جدول 1) درجة توسعه‌یافتگی کارست در آبخوان‌ چشمه‌های امیر، چناره و هنام در بلوک الشتر و آبخوان چشمه‌های عبدالحسینی و نیاز در بلوک نورآباد بین 5/2 تا 3 است و سیستم غالب جریان افشان و زیررژیم‌های خطی دارند.

آبخوان‌ چشمة زز و آهنگران (در بلوک الشتر) به ترتیب با درجة توسعة کارست 4 و 3/4 و سیستم جریان در آنها از نوع مجرایی - افشان است؛ به‌طوری ‌که چشمة زز با وجود دبی زیاد، در مدت‌زمان کوتاهی پس از قطع بارندگی خشک می‌شود (جدول 2).

آبخوان‌های چشمه‌های گلم‌بحری، لاغری و تیمور بیشترین میزان توسعة کارست را در محدودة تاقدیس گرین دارند؛ به ‌گونه‌ای که براساس جدول (2) درجة توسعة کارست برای آبخوان این چشمه‌ها، 5/5 است. بررسی‌ها نشان می‌دهد در بلوک الشتر، چشمه‌های امیر و آهنگران بیشترین و کمترین میزان حجم ذخیرة دینامیکی را دارند؛ این در حالی است که آبخوان‌های چشمه‌های امیر و آهنگران به ترتیب کمترین و بیشترین میزان توسعة کارست را در بلوک الشتر دارند.

از سوی دیگر در محدودة بلوک نورآباد، سامانة کارستی در چشمة نیاز با وجود داشتن بیشترین میزان حجم ذخیرة دینامیکی توسعة چندانی نداشته است؛ همچنین آبخوان کارستی چشمة تیمور بیشترین میزان توسعه و کمترین حجم ذخیرة دینامیکی را در بلوک نورآباد داشته است (جدول 2)؛ این نتایج با مبانی نظری توسعة سیستم‌های کارستی و رفتار هیدرودینامیکی چشمه‌ها و همچنین پژوهش‌های Malık and Vojtkova, 2012؛ Li et al, 2016؛ Chang et al, 2015؛ مقصودی و همکاران، 1388؛ یمانی و همکاران، 1392؛ مقصودی و همکاران، 1394؛ بهرامی و همکاران، 1392 و 1395؛ باقری و همکاران، 1392 و 1394 مطابقت دارد.

به‌‌طورکلی با توجه به تجزیه‌وتحلیل منحنی فرود هیدروگراف چشمه‌ها باید گفت سیستم غالب جریان در چشمه‌های محدودة بلوک نورآباد از نوع جریان مجرایی است؛ همچنین در بلوک الشتر سیستم غالب جریان در تمامی چشمه‌های محدوده به‌ جز چشمة سراب زز از نوع افشان است. براساس نتایج داده‌های هیدرودینامیکی، سامانه‌های کارستی در محدودة بلوک نورآباد نسبت به بلوک الشتر از توسعه و تکامل بیشتری برخوردارند (جدول 1 و 2؛ شکل 3 و 4).

علاوه بر تحلیل‌های هیدرودینامیکی، به‌منظور دستیابی به اهداف پژوهش، پارامترهای هیدروشیمیایی چشمه‌های منطقه نیز تجزیه‌وتحلیل شدند. میانگین یون منیزیم موجود در چشمه‌های بلوک الشتر و نورآباد به ترتیب 07/1 و 92/0 است؛ همچنین نسبت Ca/Mg در چشمه‌های بلوک‌های الشتر و نورآباد به ترتیب 8/2 و 2/3 است. این افزایش یون منیزیم و کاهش نسبت Ca/Mg نشان‌دهندة توسعة کمتر کارست در بلوک الشتر است. کمترین متوسط هدایت الکتریکی نمونة آب چشمه‌ها در بلوک الشتر برابر با µs/Cm349 و مربوط به چشمة زز و بیشترین آن در چشمة امیر برابر با µs/Cm 551 است.

در بلوک نورآباد کمترین و بیشترین متوسط هدایت الکتریکی به ترتیب مربوط به چشمة تیمور (µs/Cm363) و چشمة عبدالحسینی (µs/Cm484) است.

در محدودة الشتر بیشترین مقادیر مواد جامد محلول در چشمة چناره وجود دارد و در بلوک نورآباد چشمة عبدالحسینی بیشترین مواد جامد محلول را دارد؛ این در حالی است که کارست در آبخوان این چشمه‌ها توسعة زیادی را نشان نداده است. برعکس کمترین مقادیر مواد جامد محلول مربوط به چشمه‌های زز و لاغری است که کارست توسعه‌یافته‌ای دارند (جدول 4)؛ همچنین میانگین کل مواد جامد محلول در چشمه‌های بلوک الشتر برابر با (mg/l) 284 و در چشمه‌های بلوک نورآباد برابر با (mg/l) 261 است. در نمونة آب همة چشمه‌های بلوک‌های نورآباد و الشتر، کاتیون غالب کلسیم و سپس منیزیم است (جدول 5)؛ همچنین توالی آنیونی چشمه‌های امیر، آهنگران، چناره، زز، هنام و عبدالحسینی به‌صورت HCO3> Cl > SO4 و در چشمه‌های گلم‌بحری، تیمور، لاغری و نیاز به‌صورت HCO3 > SO4 > Cl است. در محدودة بلوک الشتر به علت افزایش یون منیزیم، زیادبودن آنیون‌ها و کاتیون‌ها، هدایت الکتریکی زیاد و سختی زیاد آب و همچنین کم‌بودن Ca/Mg، توسعة کارست نسبت به بلوک نورآباد در مراحل اولیة خود قرار دارد و به علت جوانی کارست و غلبة درزها و شکاف‌های کوچک، ارتباط زیادی بین سنگ و آب ذخیره‌شده در آبخوان‌های الشتر وجود دارد و آب مسیر طولانی‌تری را به سمت خروجی چشمه‌ها طی می‌کند (جداول 5 و 6)؛ درنتیجه آبخوان‌های کارستی محدودة الشتر عمدتاً جنس آهک دولومیتی و چشمه‌ها جریان انتشاری دارند؛ اما آبخوان‌های بلوک نورآباد را عمدتاً آهک‌های توده‌ای تشکیل می‌دهند و جریان مجرایی دارند.

در محدودة تاقدیس گرین نتایج بررسی‌های هیدروشیمیایی درزمینة ارتباط ویژگی‌های هیدروشیمیایی با توسعة کارست با نتایج پژوهش‌های بهرامی، 1395؛ شیرمردی دزکی، 1392؛ کریمی، 1393؛ (Acero, 2015; Caetano et al, 2015; Karimi et al, 2005) همخوانی دارد.

براساس آنالیز هیدروشیمیایی چشمه‌های منطقة پژوهش، تیپ آب بیشتر این چشمه‌ها عموماً با تیپ آب آبخوان‌های کارستی مطابقت دارد و به‌صورت بی‌کربنات کلسیک- منیزیک است.



[1] Forkasiewicz and Paloc

ابراهیمی، بابک و سیف، عبدالله، (1394). به‌کارگیری سیستماطلاعاتجغرافیاییبرایارزیابیپتانسیلگسترشکارست سنگ‌های کربناتیزاگرسبرپایةعامل‌هایآب‌زمین‌شناختیواقلیمی، علوم زمین، دورة 25، شمارة 98،
348-333.
انتظاری، مژگان، یمانی، مجتبی و جعفری اقدم، مریم، (1394). مدل‌سازی مکانی مناطق تغذیة آبخوان‌های کارستی با استفاده از KARSTLOP (مطالعة موردی:آبخوان کارستی خورین)، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، دورة 4، شمارة 2، 137- 121.
باقری سید شکری، سجاد، یمانی، مجتبی، جعفربیگلو، منصور، کریمی، حاجی و مقیمی، ابراهیم، (1392). ارزیابی ویژگی‌های هیدرودینامیکی آبخوان‌های کارستی با استفاده از آنالیز سری‌های زمانی (مطالعة موردی:آبخوان‌های کارستی گیلان غرب و خورین در استان کرمانشاه)، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، دورة 2، شمارة 3، 16-1.
باقری سید شکری، سجاد، یمانی، مجتبی، جعفربیگلو، منصور، کریمی، حاجی و مقیمی، ابراهیم، (1394). بررسی توسعه‌یافتگی و ویژگی‌های هیدرودینامیکی سامانه‌های کارستی با استفاده از تجزیه‌وتحلیل منحنی فرود هیدروگراف (مورد مطالعه:آبخوان‌های کارستی حوضة رودخانة الوند)، مجلة پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دورة 47، شمارة 3، 346-333.
بهرامی، شهرام، زنگنه‌اسدی، محمدعلی و رهبر، حمزه، (1392). بررسی نقش ژئومورفولوژی در ویژگی‌های هیدرولوژیکی و شیمیایی چشمه‌های حوضة آبخیز کنگیر، مجلة جغرافیا و آمایش شهری- منطقه‌ای، دورة 3، شمارة 7،
84-71.
بهرامی، شهرام، زنگنه‌اسدی، محمدعلی و جهانفر، علی، (1395). ارزیابی توسعة کارست با استفاده از ویژگی‌هایهیدرودینامیکی و هیدروژئوشیمیایی چشمه‌های کارستی در زاگرس (منطقة مورد مطالعه:تاقدیس قلاجه و تودة پراو -بیستون)، مجلة جغرافیا و توسعه، دورة 14، شمارة 44، 122-107.
خوش‌اخلاق، فرامرز، باقری، سجاد و صفرراد، طاهر، (1393). واکاوی تأثیرگذاری خشکسالی‌های شدید بر آبدهی چشمه‌های کارستی استان کرمانشاه (مطالعة موردی: خشکسالی‌های شدید 87-1386)، مجلة فضای جغرافیایی، دورة 48، شمارة 14، 19 -1.
رحمتی، محمد، مرادی، حمیدرضا، کریمی، حاجی و جلیلی، خلیل، (1394). بررسی اثر توسعه‌یافتگی کارست بر رفتار هیدروژئولوژیکی چشمه‌های کارستی استان کرمانشاه، مجلة اکوهیدرولوژی، دورة 2، شمارة 2، 173- 163.
شیرمردی دزکی، عباس، موسوی، میرحسن و فاطمه، امیری، (1392). ارزیابی هیدروشیمیایی و عوامل مؤثر بر کیفیت شیمیایی چشمه‌های مسجدسلیمان، مجلة ژئوشیمی، دورة 1، شمارة 3، 190 – 167.
عبدی‌نژاد، پرویز، (1392). بررسی خصوصیات فیزیکی چشمة کارستی زرند براساس تحلیل منحنی‌های آبنمود، هفدهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، تهران، دانشگاه شهید بهشتی، www.civilica.com، 25/8/ 95.
قربانی، محمدصدیق و اونق، محمد، (1391). پهنه‌بندی تحول و حساسیت کارست با استفاده از مدل رگرسـیون خطـی چنـدمتغیـره در منطقة کارسـتی شاهو، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، دورة 1، شمارة 1، 32-19.
قبادی، محمدحسین؛ عبدی‌لر، یاسین و محبی، یزدان، (1390). اهمیت شناخت خصوصیات ژئومورفولوژیکی، سنگ‌شناسی و فیزیکی سنگ‌های کربنات جهت ارزیابی توسعة کارست در منطقة نهاوند، فصلنامة زمین‌شناسی کاربردی، دورة 7، شمارة 4، 310-299.
کریمی، حاجی؛ زروش، ناهید و واعظی، عبدالرضا، (1393). بررسی هیدروژئوشیمی منابع آب تاقدیس کارستی کبیرکوه، سی‌وسومین کنفرانس ملی علوم زمین،www.civilica.com، 25/8/ 95.
کریمی وردنجانی، حسین، (1389). هیدروژئولوژی کارست، مفاهیم و روش‌ها، جلد 1، چاپ 1، شیراز، انتشارات ارم شیراز.
مقصودی، مهران، اخوان، هانیه، مهدیان ماه‌فروزی، مجتبی و عشورنژاد، غدیر، (1394). پهنه‌بندیشدتانحلالسنگ‌هایکربناتهدرزاگرسجنوبی (مطالعة موردی: حوضةسیف‌آبادلاغر)، مجلة پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دورۀ 47، شمارة 1، 124- 105.
مقصودی، مهران، کریمی، حاجی، صفری، فرشاد و چهارراهی، ذبیح‌الله، (1388). بررسی توسعة کارست در تودة پرآو بیستون با استفاده از ضرایب فرود، زمان مرگ چشمه‌ها و تحلیل نتایج ایزوتوپی و شیمیایی، مجلة پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دورة 41، شمارة 69، 65- 51.
ناصری، حمیدرضا و علیخانی، فرشاد، (1391). تحلیلسیستم‌هایکارستسازندهایآسماریوایلام-سروکدرجنوبغربایذه؛ مجلة زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، دورة 4، شمارة 3، 104-94.
یمانی، مجتبی؛ شمسی‌پور، علی‌اکبر؛ جعفری اقدم، مریم و باقری سید شکری، سجاد، (1392). بررسیعواملمؤثردرتوسعه‌یافتگیوپهنه‌بندیکارستحوضةچلهبااستفادهاز منطق فازی و AHP، استان کرمانشاه، مجلة علمی‌پژوهشی علوم زمین، دورة 22، شمارة 88، 66-57.
Acero, P, L.F. Auque, J.P. Galve, F. Gutierrez, D. Carbonel, M.J. Gimeno,Y. Yechieli, M.P. Asta J.B. Gomez., (2015). Evaluation of geochemical and hydrogeological processes by geochemical modeling in an area affected by evaporate karstification, Journal of Hydrology, vol 529, Pp 1874–1889.
Atkinson, T.C., (1985). Present and future direction in karst hydrogeology, Annales de la societe Geologique Belgique, Vol 108, Pp 96-293.
Beynen, V., Niedzielski, M., Jelinska, E., Alsharif, K., Matusick, J., (2012). Comprative study of specific Gruond water Vulnerabity of a karst aquifer in central Flodida, Applied Geography, Vol 32, Pp 868-877.
Bonacci O., (1993). Karst Springs Hydrographs as Indicators of Karst Aquifers, Journal of Hydrological Sciences, Vol 38 (1), 24-37.
Caetano Bicalho.C, C. Batiot-Guilhe, J.L. Seidel, S. Van Exter, H. Jourde., (2015). Geochemical evidence of water source characterization and hydrodynamic, responses in a karst aquifer, Journal of Hydrology, Vol 450–451, Pp 206–218.
Chang. Yong, Jichun Wu, Ling Liu., (2015). Effects of the conduit network on the spring hydrograph of the karst Aquifer, Journal of Hydrology, Vol 527, Pp 517–530.
Ford. C., Williams. P., (2007). Karst geomorphology and hydrology, Unwin Hyman, London.
Forkaseiwicz. J., Paloc. H., (1967). Lere gime de tarissment de la Foux de la Vis Chronique de hydroge oligie, Vol 10, Pp 59-73.
Gan, Fuping, Kai Han, Funing LAN, Yuling Chen, Wei Zhang., (2017). Multi-geophysical approaches to detect karst channels underground - A case study in Mengzi of Yunnan Province, China. Journal of Applied Geophysics, Vol 136, Pp 91–98.
Geoppert, N. Goldscheider, N. Scholz, H., (2011). Karst Geomorphology of carbonatic congomerates, Vol 23, No 130, Pp 289-298.
Karimi, H., Raeisi, E., Bakalowicz., (2005). Characterising the main karst aquifer of the Alvand Basin, northwest of Zagros, Iran, by a hydro geochemical approach, Hydrology Journal, Vol 13, Pp 787- 799.
Kaufmann. G., (2016). Modelling karst aquifer evolution in fractured, porous rocks, Journal of Hydrology, Vol 543, Pp 796–807.
Kresic, N. and Bonacci., (2010). Spring dischar gee hydrograph, In Groundwater Hydrology of Springs: Engineering, Theory, Management, and Sustainability. Elsevier ch 4. Vol 84, Pp 129–163.
Kresic, N and Stevanovic, Z., (2010). Groundwater hydrology of spring, Elsevier Poblication.
Kuhta, M., Brkić, Ž. and Stroj, A., (2012). Hydrodynamic characteristics of Mt, Biokovo foothill springs in Croatia. Geologia Croatica. Vol 65 (1), Pp. 41-52.
Li. Guangquan, Nico Goldscheider, Malcolm S., (2016). Field Modeling karst spring hydrograph recession based on head drop at sinkholes, Journal of Hydrology, Vol 542, Pp 820–827.
Malagò. Anna, Dionissios Efstathiou, Fayçal Bouraoui, Nikolaos P. Nikolaidis, Marco – Franchini, Giovanni Bidoglio, Marinos Kritsotakis., (2016). Regional scale hydrologic modeling of a karst-dominant geomorphology: The case study of the Island of Crete, Journal of Hydrology, Vol 540, Pp 64–81.
Maillet, E,. (1905) .Essais d’Hydraulique souterraine et fluviale, Hermann, Paris.
Malík, P. and Vojtková, S., (2012). Use of recession-curve analysis for estimation of karstification degree and its application in assessing overflow/underflow conditions in closely spaced karstic springs, Environmental Earth Sciences, Vol 65 (8), Pp 2245-2257.
Mangin, A., (1975). Contribution a l’etude hydrodynamique des aquiferes karstiques, Univ. Dijon These Doct. es. Sci. Annales et Speleologie, Vol 29 (3), Pp 283–332.
Padilla, A. Pulido-Bosch, A., Mangin, A., (1994). Relative importance of base flow and quickflow from hydrographs of karst spring, Ground Water, Vol 32, 267–277.
Pardo-Iguzquiza, Eulogio Juan J. Durán-Valsero, Victor Rodríguez-Galiano., (2011). Morphometric analysis of three-dimensional networks of karst conduits, journal of Geomorphology, Vol 132, Pp 17–28.
Pedrera. A, J.A. Luque-Espinar, S. Martos-Rosillo, E. Pardo-Igúzquiza, J.J. Durán-Valsero, F. Martínez-Moreno, C. Guardiola-Albert, (2015). Structural controls on karstic conduits in a collisional orogeny (Sierra de las Nieves, Betic Cordillera, Spain), journal of Geomorphology ,Vol 238, Pp 15-26.
Radulovic. Milan, Zoran Stevanovic, Micko Radulovic., (2012). A new approach in assessing recharge of highly karstified terrains–Montenegro case studies, Environ Earth Sci, Vol 65, Pp 2221–2230.
Thomas. Brian F, Richard M. Vogel, James S. Famiglietti., (2015). Objective hydrograph baseflow recession analysis, Journal of Hydrology, Vol 529, Pp 1874–1889.
Tîrlă, Laura and Iuliana Vijulie., (2013). Structural–tectonic controls and geomorphology of the karst corridors in alpine limestone ridges: Southern Carpathians, Romania, Journal of Geomorphology, Vol 197, Pp 123–136.
Wang, Xiaoguang, Abderrahim, Jardani, Hervé, Jourde, Lidia, Lonergan, John, Cosgrove, Olivier, Gosselin, Gérard, Massonna., (2016). Characterization of the transmissivity field of a fractured and karstic aquifer, Southern France, Journal of Advances in Water Resources, Vol 87, Pp 106–121.