نیاز به منابع آب زیرزمینی شیرین برای توسعه پایدار یک کشور امری ضروری است. در این تحقیق سعی شده است تا منابع آب زیرزمینی شیرین در دشت مشهد ـ چناران شناسایی و مورد اکتشاف قرار گرفته و همچنین کیفیت آب های زیرزمینی منطقه جهت مصارف شرب و کشاورزی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گیرد. به همین منظور از روش سونداژزنی مقاومت ویژه قائم الکتریکی ممتد (cves) استفاده شده که در آن با برداشت 132سونداژ الکتریکی بر روی 7 خط پروفیل در منطقه مذکور به مدل سازی و تفسیر یک بعدی (1-d) و دوبعدی (2-d) نتایج پرداخته شده است. داده های برداشت شده با استفاده از نمودارهای استاندارد و کمکی و نرم افزارهای ves، ix1d و res2dinv مورد تفسیر قرار گرفتند. در نتیجه تفسیر، مقاومت ویژه، ضخامت و عمق لایه آبدار یا سفره آب زیرزمینی به عنوان پارامترهای شاخص و موثر لایه آبدار در محل هر سونداژ و گسترش سفره آب زیرزمینی در طول هر پروفیل تعیین شده است. نتایج تفسیر حاکی از آن است که عمق سطح لایه آب زیرزمینی و همچنین با توجه به متغیر بودن مقاومت ویژه لایه آبدار، کیفیت آب زیرمینی (از نظر مقدار املاح یا کل جامدات حل شده (tds) و رسانندگی الکتریکی (ec) و احتمالاً میزان رس) متغیر است. در نواحی شمالی سطح آب زیرزمینی از عمق کمی برخوردار بوده به طوری که در بعضی نقاط به 5 متر نیز می رسد. به تدریج و با حرکت به نواحی جنوبی دشت، عمق سطح آب افزایش پیدا کرده و به 130 متر می رسد. همچنین نتایج تفسیر داده ها نشان می دهد که کیفیت آب زیرزمینی در نواحی شمالی به جز در بعضی نقاط به شدت پایین بوده و از میزان رس و شوری قابل ملاحظه ای برخوردار است. در نواحی جنوبی، کیفیت آب زیرزمینی با توجه به مقادیر نسبتاً بالاتر مقاومت ویژه لایه آبدار بالاتر می باشد. سنگ کف در نواحی شمالی عمدتاً شیلی بوده و از عمق کمی برخوردار است در صورتی که در نواحی جنوبی، سنگ کف از رسوبات دانه درشت مقاوم تشکیل شده که در عمق نسبتاً زیادی قرار دارد. از آنجا که امروزه بسیاری از مجموعه داده های فضایی تولید شده به گونه ای ناموثر مورد استفاده قرار گرفته و بدون وجود سیستم های مطلوب به منظور مدیریت داده ها، به منابع هدر رفته تبدیل می شوند، در این پژوهش سعی بر آن شده تا تمامی لایه های اطلاعاتی (مقاومت ویژه، عمق و ضخامت) به دست آمده از تفسیر داده های سونداژ ژئوالکتریکی در محیط gis رقومی، سامان دهی، مدل سازی و تلفیق شوند. به همین منظور، جهت مدل سازی و تلفیق داده ها در محیط gis، ابتدا تمام اطلاعات موجود شامل سه پارامتر مقاومت ویژه، عمق و ضخامت پس از پردازش اولیه، گروه-بندی شده و سپس هر کدام از گروه های مذکور به طور مجزا وزن دهی شده و نقشه های نشانگر هر کدام تهیه شده است. سپس با توجه به اهمیت متفاوت هر یک از این پارامترها در مدل سازی و تلفیق نتایج به منظور تهیه پتانسیل آب زیرزمینی، اوزان متفاوتی به هر یک از این عوامل تعلق گرفت. در نهایت با بهره گیری از قابلیت های gis و استفاده از روش هم پوشانی شاخص وزنی و منطق فازی، مناطق با پتانسیل بالا جهت بهره برداری از منابع آب زیرزمینی در منطقه معرفی گردید. درنتیجه، در بیشتر بخش های مرکزی و جنوبی و قسمت اندکی از بخش های شمالی مقدار ارزش فازی بالای 6/0 می باشد که نشان از وجود ذخیره آبی بالا و با کیفیت خوب ( بالا بودن مقاومت ویژه) در محل های مذکور و دستیابی راحت (به لحاظ عمقی) به این پتانسیل های آبی می باشد.

بهره برداری از آب زیرزمینی، برای رفع نیازهای روزمره، به گذشته های دور برمی گردد. امروزه با استفاده از مطالعات ژئوالکتریکی که در سطح زمین انجام می گیرد، با هزینه ای نسبتاً کم و سریع، می توان به طور کلی اطلاعات مفیدی در مورد منابع آب های زیرزمینی به دست آورد. در عملیات صحرایی مربوط به این پایان نامه 133 سونداژ ژئوالکتریکی به منظور اکتشاف منابع آب های زیرزمینی در طول هشت پروفیل به نام های e، f، g، h، i، j، k و lتقریباً به موازات یکدیگر و در امتداد شمالی ـ جنوبی در شرق چناران برداشت شده اند که از شمال دشت تا نواحی جنوبی دشت گسترش پیدا کرده اند. تفسیر سونداژهای مقاومت ویژه برداشت شده ابتدا با استفاده از سرمنحنی-های دو لایه ای (و منحنی های کمکی مربوطه) و سپس با استفاده از نرم افزارهای کمکی ves، ix1d و res2dinv صورت گرفت. در نهایت، با مقایسه نتایج به دست آمده و سایر اطلاعات موجود از منطقه، نتایج نزدیکتر به واقعیت انتخاب شده اند. با توجه به اینکه در دشت مزبور چاه های حفر شده زیادی وجود دارد، از اطلاعات این چاه ها برای دستیابی به تفسیر بهتر استفاده شد و در نتیجه مقاومت ویژه، عمق و ضخامت لایه آبدار در دشت مورد مطالعه مشخص شد. با بررسی های انجام شده مشخص شد که بخش های مرکزی تا جنوبی دشت به لحاظ هیدرولوژی حائز اهمیت بیشتری هستند زیرا ضخامت لایه آبدار در این مناطق بیشتر است و مقاومت ویژه بالاتر آن نشان دهنده کیفیت مناسب تر خصوصاً در مناطق نزدیک به جنوب دشت می باشد. عمق سطح ایستابی در بخش-های مرکزی منطقه کم وبه سطح زمین نزدیک است طوری که در این منطقه عمق آب در بعضی از چاه ها به 5 متر می رسد. در بخش های نزدیک به جنوب سطح ایستابی در زیر یک لایه سطحی مقاوم از جنس رسوبات دانه درشت قرار دارد و عمق آن در بعضی از چاه ها به بیش از 130 متر می رسد. تعیین مشخصات کیفی آب زیرزمینی، یعنی ویژگی های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی آن، نشان خواهد داد که تا چه حد برای مصرف مورد نظر مناسب است. ماهیت این مشخصات به گونه ای است که روی اندازه گیری های مقاومت ویژه الکتریکی آبخوان تأثیر می گذارند. از آنجاکه یکی از اهداف این پژوهش تعیین ارتباط بین تغییرات هیدروشیمیایی و مقاومت ویژه حاصل از مدل سازی و تفسیر سونداژهای ژئوالکتریک آب زیرزمینی است، از روش رگرسیون خطی برای این منظور استفاده شده است. درمحدوده مطالعاتی، داده های هیدروشیمیایی وجود دارد که شامل غلظت یون های مختلف، هدایت الکتریکی (ec)، کل املاح محلول جامد (tds) و ph است. از این اطلاعات، داده های مربوط به 20 چاه مجاور سونداژهای ژئوالکتریک که آب دهی بالا دارند و به سونداژها نزدیک ترند، در تعیین ارتباط با مقاومت ویژه لایه آبدار مورد استفاده قرار گرفتند. از بررسی های انجام شده مشخص شد که با افزایش غلظت یون ها در آب های زیرزمینی، مقاومت ویژه لایه آبدار شدیداً کاهش می یابد. در بین نمودارهای ارائه شده، آنهایی که از منحنی لگاریتمی برای برازش نقاط استفاده شده بود، ضریب همبستگی بالاتری داشت. این می تواند نشان دهنده ارتباط منحنی گونه بین پارامترهای هیدروشیمیایی و مقاومت ویژه لایه آبدار باشد. تأثیر پارامترهای هیدروشیمیایی بر مقاومت ویژه در مقدارهای کم و غلظت های پایین یون ها بیشتر است (شیب منحنی در این قسمت ها زیاد است) و هنگامی که غلظت یون ها زیاد باشد تأثیرپذیری مقاومت ویژه از آن کاهش می یابد (با توجه به شیب کم منحنی در این قسمت ها).

چشمه های کارستی اندرخ، مزار و گیلاس واقع در شمال شهر مشهد، بخشی از نیاز آبی شهر و روستاهای اطراف در بخش های شرب و کشاورزی را تأمین می کنند. در این پژوهش خصوصیات زمین شناسی، هیدرودینامیکی، هیدروژئوشیمیایی و ایزوتوپی چشمه های اندرخ، مزار و گیلاس (به ترتیب با مساحت حوضه ی آبگیر 5/34، 8/2 و 7/2 کیلومترمربع)، مورد بررسی قرار گرفته است. سازندهای زمین شناسی و میزان گسترش آن ها و منابع آب زیرزمینی موجود در حوضه ی آبگیر هر یک از چشمه ها، نشان می دهد که اکثریت منابع آب زیرزمینی (چاه، چشمه، قنات) در محدوده ی مطالعاتی چشمه های اندرخ و مزار درون تشکیلات آهکی سازندهای مزدوران و تیرگان و در حوضه ی چشمه گیلاس، در رسوبات آبرفتی عهدحاضر وجود دارند. مطالعه ی هیدروگراف چشمه ها نشان می دهد که سیستم غالب جریان در چشمه ی اندرخ مجرایی بوده و حجم ذخیره ی دینامیکی آن حدود 260296 مترمکعب می باشد. درحالی که در مخزن چشمه مزار، سیستم غالب جریان افشان و حجم ذخیره ی دینامیکی آن 42589 مترمکعب و در چشمه گیلاس، سیستم غالب مجرایی و حجم ذخیره دینامیکی آن حدود 6354 مترمکعب می باشد. نتایج آنالیز کیفی نمونه های فصلی آب در سال 1391، نشان می دهد که رخساره های آب چشمه های اندرخ و مزار بی کربناته - کلسیک و چشمه گیلاس سولفاته - سدیک می باشد. مدل گیبس نشان می دهد که هوازدگی سنگ ها فرآیند اصلی کنترل کننده کیفیت آب در هر سه چشمه بوده و در مورد چشمه گیلاس، تبخیر و تبلور دوباره نیز بر کیفیت آب چشمه تأثیرگذار است. نمودارهای ترکیبی دو و چندمتغیره نشان می دهد که نمونه های اندرخ و مزار در محدوده انحلالی کانی های کلسیت و دولومیت و نمونه های چشمه گیلاس در مرز محدوده انحلالی کانی های کربناته و سولفاته و در محدوده انحلالی کانی ژیپس واقع شده اند. آبگیری کلیه چشمه ها از سازند کربناته مزدوران بوده و چشمه گیلاس علاوه بر این سازند، از رسوبات آبرفتی عهدحاضر نیز آبگیری می کند. بررسی فرآیند تبادل یونی، بیانگر وقوع فرآیند تبادل یونی عادی در آبخوان هر سه چشمه می باشد. نتایج فرآیند تحلیل عاملی، تأثیر سازند کربناته مزدوران برکیفیت آب چشمه اندرخ و نهشته های تبخیری عهدحاضر، سازند کربناته مزدوران و کودهای کشاورزی بر کیفیت آب چشمه گیلاس را تأیید می کند. مطالعات ایزوتوپی (18o & 2h)، در هر سه چشمه غنی شدگی حاصل از تبخیر را نشان می دهد که وسعت کم آبخوان چشمه های مزار و گیلاس و در مورد چشمه اندرخ، سطحی بودن سیستم کارست، بالابودن حجم آب جاری در سیستم افشان و احتمالا ارتباط هیدرولیکی چشمه اندرخ با مخزن سد کارده، مهم ترین عوامل این غنی شدگی می باشند.