مدل سازی انتقال آلاینده نیترات در آب های زیرزمینی دشت شاهرود

دشت شاهرود با وسعت حدود 540 کیلومتر مربع در مسیر جاده اصلی تهران- مشهد در استان سمنان قرار گرفته است. در تحقیق حاضر با هدف بررسی انتقال آلاینده نیترات در آبخوان شاهرود ابتدا مدل جریان آب زیرزمینی با استفاده از نرم افزار modflow تهیه و سپس انتقال آلاینده نیترات از طریق کد mt3dms شبیه سازی شده است. پس از وارد کردن اطلاعات اولیه به مدل جریان، واسنجی مدل پایدار جریان آب زیرزمینی براساس میانگین داده ها در 4 ماه آخر سال 86 انجام شد. مدل ناپایدار جریان آب زیرزمینی نیز از اسفند ماه سال 86 تا اسفند ماه سال 88 به مدت 25 ماه کالیبره شد. مقادیر و منطقه بندی هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه در طی کالیبراسیون حالت پایدار و ناپایدار واسنجی شد. سپس از فروردین تا اسفند 89 به مدت 12 ماه صحت سنجی شد. به منظور ساخت مدل انتقال آلاینده ی نیترات در دشت شاهرود، ابتدا مدل جریان آب زیرزمینی از تیرماه82 تا مهرماه 84 به مدت 25 ماه اجرا شد. سپس اطلاعات مورد نیاز مدل انتقال نیترات شامل شرایط اولیه، شرایط مرزی و مکانیسم های انتقال آلاینده ی نیترات (همرفت، پراکندگی، انتشار و واکنش های شیمیایی) وارد مدل گردید. مدل انتقال آلاینده ی نیترات در محدوده ی شهری از سال 82 تا 84 مورد واسنجی قرار گرفت. غلظت نیترات در منطقه ی شهری از 5/5 میلی گرم بر لیتر تا 140 میلی گرم بر لیتر متغیر می باشد. وجود منطقه با هدایت هیدرولیکی 1 متر بر روز در غرب منطقه و مخروط افت ناشی از تمرکز بالای چاهها در جنوب منطقه شهری مانع از گسترش آلودگی نیترات در این جهات می شود. جهت جریان آب زیرزمینی و هدایت هیدرولیکی منطقه بیش ترین تاثیر را در انتقال آلاینده ی نیترات دارند. بر اساس نتایج حاصل از واسنجی مدل انتقال آلاینده ی نیترات غلظت نیترات در فاضلاب ورودی به آبخوان در مناطق مختلف شهر از 70 تا 450 میلی گرم بر لیتر متغیر می باشد. غلظت نیترات در آب برگشتی زمین های کشاورزی در طی فرایند واسنجی مدل انتقال آلاینده ی نیترات حدود 200 میلی گرم بر لیتر محاسبه گردید. با توجه به حجم آب برگشتی کشاورزی هر ساله حدود 6/1938 تن نیترات (152 کیلوگرم نیترات در هر هکتار) از زمین های کشاورزی دشت شاهرود فروشویی می شود. همچنین محدوده ی خطر نیترات در محدوده ی شهری و میرایی نیترات پس از حذف منابع آلاینده بررسی شده است. بررسی روند میرایی نیترات در آبخوان شاهرود پس از حذف منابع آلاینده و با فرض ثابت بودن شرایط محیطی نشان می دهد که حداکثر غلظت نیترات پس از 5 سال اجرای مدل به کمتر از 100 میلی گرم بر لیتر کاهش می یابد. نتایج حاصل از بررسی روند میرایی نیترات در محدوده ی کشاورزی بیانگر این است که خطوط هم غلظت نیترات در محدوده ی کشاورزی تغییر چشم گیری را در طی اجرای مدل نشان نمی دهد. مدت زمان کم اجرای مدل برای بررسی میرایی و کم تر بودن حجم آب برگشتی کشاورزی در مقابل حجم آب زون اشباع آبخوان دلیل احتمالی این موضوع می باشد.