اولین مدل پیش‌بینی تغییرات سطح آب زیرزمینی پس از زلزله طراحی شد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، حسین رشیدی‌گویا، پژوهشگر حوزه ژئوفیزیک و ژئوهیدرولوژی و دانش آموخته دکترا، با راهنمایی دکتر همایون کتیبه عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به طراحی یک مدل پیش‌بینی تغییرات سطح آب زیرزمینی پس از زمین‌لرزه در آبخوان‌های آزاد شد.

این پژوهش در منطقه سرپل‌ذهاب و در پی زلزله ۲۱ آبان ۱۳۹۶ انجام شده و به گفته مجری طرح، گامی مهم در گسترش مرز‌های دانش ژئوهیدرولوژی محسوب می‌شود.

رشیدی‌گویا با اشاره به خلأ‌های علمی موجود در زمینه بررسی اثر زلزله بر منابع آب زیرزمینی، اظهار کرد: اگرچه در بسیاری از نقاط جهان، نوسانات سطح آب زیرزمینی پس از زلزله گزارش شده، اما مکانیزم دقیق این تغییرات ناشناخته مانده بود. از طرف دیگر، پیش‌بینی این نوسانات همواره غیرممکن تلقی می‌شد. این پژوهش با هدف پر کردن همین خلأ علمی و ارائه مدلی برای پیش‌بینی رفتار آبخوان‌ها پس از زلزله آغاز شد. وی افزود: این مطالعه با بررسی تغییرات سطح آب در دشت سرپل‌ذهاب پس از زلزله آغاز شد که در آن، حداکثر کاهش سطح آب به میزان ۳.۰۸ متر و افزایش آن تا ۴.۴۲ متر ثبت شده بود. برای تحلیل دقیق‌تر، دو مدل فیزیکی آبخوان طراحی شد که یکی اثر ارتعاش و دیگری تأثیر گسلش را در یک آبخوان شبیه‌سازی می‌کرد. این مدل‌ها با استفاده از محفظه‌های شیشه‌ای با لایه‌هایی از خاک و ماسه ساخته شده و نتایج آنها منجر به شناسایی پارامتر‌های جدیدی در رفتار آبخوان‌ها شد.

این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: در ادامه مسیر، ۱۳ عامل افزاینده و ۵ عامل کاهنده سطح آب‌های زیرزمینی در محیط نرم‌افزار ArcGIS مدل‌سازی شدند. این عوامل شامل داده‌های زمین‌شناسی، هیدرولوژی، ژئوفیزیکی، تصاویر ماهواره‌ای و ... بودند.

به گفته وی برای ترکیب و تحلیل این عوامل از روش‌های AHP و منطق فازی استفاده شد و مدل نهایی با داده‌های زلزله سرپل‌ذهاب اعتبارسنجی شد.

رشیدی‌گویا تاکید کرد: این مدل نه‌تنها امکان پیش‌بینی نوسانات سطح آب در چاه‌ها پس از زلزله را فراهم کرده، بلکه در مدیریت بحران، پایش منابع آب کشور و حتی در حوزه تحقیقات پیش‌بینی زلزله کاربرد دارد. برای نخستین‌بار در کشور، چنین مدلی توانسته به دقت، نواحی دارای افزایش یا کاهش سطح آب زیرزمینی در اثر زلزله را پیش‌بینی کند.

وی درباره چالش‌های اجرای این پروژه گفت: بزرگ‌ترین مشکل، جمع‌آوری و پردازش داده‌های متنوع ژئوفیزیکی، زمین‌شناسی و تصاویر ماهواره‌ای بود. همچنین ساخت مدل‌های فیزیکی دقیق و تحلیل داده‌ها نیازمند تخصص بین‌رشته‌ای و استفاده از نرم‌افزار‌های متنوع بود. این پروژه در مجموع حدود دو سال به طول انجامید.

رشیدی خاطر نشان کرد: این پژوهش تاکنون منجر به چاپ یک مقاله ISI، یک مقاله علمی‌پژوهشی و آماده‌سازی یک مقاله ISI دیگر برای چاپ شده است. در این مقالات، مدل ترکیبی AHP و منطق فازی و همبستگی پارامتر‌هایی مانند ضخامت حاشیه مویینه، مقاومت الکتریکی لایه‌های آبدار و روانگرایی با تغییرات سطح آب معرفی شده‌اند.

رشیدی‌گویا در ادامه به کاربرد‌های متنوع این پژوهش اشاره کرد و گفت: این طرح در حوزه‌های مدیریت منابع آب زیرزمینی در مناطق زلزله‌خیز، پایه‌گذاری سیستم‌های هشدار زلزله هیدروژئولوژیکی، پیش‌بینی کدر شدگی آب چاه‌ها پس از زلزله و شناسایی چاه‌های حساس به زمین‌لرزه قابل استفاده است.

وی افزود: ادامه مسیر پژوهش را می‌توان در دو حوزه دنبال کرد؛ یکی توسعه مدل‌های پیش‌بینی تغییرات آب زیرزمینی و دیگری طراحی سنسور‌های حساس به ارتعاش و دما برای کمک به پیش‌بینی زلزله، اما متأسفانه با توجه به وضعیت فعلی پروژه‌های تحقیقاتی، اجرای این ایده‌ها با دشواری همراه است.

وی گفت: هزینه انجام پروژه تحقیقاتی در فاز دانشگاهی حدود ۸۰ میلیون تومان بوده است، اما در صورت ورود به فاز اجرایی و صنعتی، هزینه‌ها به‌مراتب افزایش خواهد یافت.

وی با اشاره به مزایای رقابتی این طرح گفت: مطالعات مشابهی در ایتالیا، ژاپن و نیوزیلند انجام شده، اما تمرکز آنها عمدتاً بر مشاهده تغییرات سطح آب بوده نه مدل‌سازی برای پیش‌بینی آن. طرح حاضر از دقت بالا، قابلیت توسعه در مناطق زلزله‌خیز ایران و دانش بومی برخوردار است.

لازم به ذکر است این محقق دانشگاه صنعتی امیر کبیر مخترع دو اختراع مرتبط با پاکسازی لکه‌های نفتی در سطح دریا است.