زمینی در این ناحیه بوسیله چاه صورت می¬گیرد و در این میان چاههای نیمه عمیق گسترش دارند.632/164 میلیون متر مکعب آب سالانه از طریق چاهها تخلیه می شود. در این ناحیه 2750 حلقه چاه عمیق و نیمه عمیق وجود دارد (شکل 1-4) که اکثر آن ها چاه عمیق می¬باشد. در این ناحیه قنات¬ها بر دو گونه اند، اول قنات کوهپایه ای که اغلب در دامنه و حاشیه جریانات سطحی ایجاد شده اند. به سبب توپوگرافی طول این قنات¬ها معمولا کوتاه بوده و عمق مادر چاه آنها از 15 متر بیشتر نیست. دسته دوم قنات جلگه ای هستند که به سبب شیب توپوگرافی کم، غالبا طولانی و از 2 تا 5 کیلومتر دارند و قنات¬های قدیمی ناحیه را شامل می شود. عمق مادر چاه این قنات¬ها زیاد و تا 50 متر می رسد. در مجموع در ناحیه 158 رشته قنات وجود دارد (شکل 1-5) و حداکثر آب دهی این قنات¬ها 5/2 لیتر بر ثانیه می باشد. در ناحیه مورد مطالعه 62 رشته چشمه وجود دارد (شکل 1-6)، که سالانه 3 میلیون متر مکعب آب از سفره ¬های زیر زمینی منطقه را تخلیه می¬کنند.

شکل 1-4- نقشه موقعیت چاه¬های نیمه عمیق موجود در منطقه(شرکت آب منطقه¬ای استان مرکزی 1389)

شکل1-5- نقشه موقعیت قنات¬ها در محدوده مورد مطالعه(شرکت آب منطقه¬ای استان مرکزی 1389)

شکل 1- 6- نقشه موقعیت چشمه¬ها در محدوده مورد مطالعه(شرکت آب منطقه¬ای استان مرکزی 1389)
1-5- تراز آب زیرزمینی
علی‌رغم عدم پراکندگی مناسب چاههای مشاهده ای در منطقه، با استفاده از آمار 34 حلقه چاه مشاهده ای که موقعیت آنها در شکل 1-7 نشان داده شده است، نقشه های هم تراز بیشینه و کمینه سطح ایستابی ترسیم گردیده است. با توجه به نقشه تراز حداقل سطح ایستابی مربوط به مهرماه 1383 منحنی ها عموماً دارای روند جنوبی – شمالی و شرقی – غربی بوده و معمولاً در مرکز دشت با تقعر به سمت جنوب غرب قرار می گیرند. بیشترین ارتفاع سطح ایستابی با بیش از 1630 متر در شرق دشت کمیجان وجود دارد که به تدریج در جهت غرب و مرکز دشت، از میزان آن کاسته شده و حداقل به 1550 متر در بخشهای انتهایی دشت می رسد. تراز سطح ایستابی در بخشهای مرکزی دشت 1620 متر می باشد. بر اساس نقشه تراز حداکثر، بیشترین ارتفاع سطح آب با بیش از 1800 متر در شمال شرقی دشت و همانند نقشه حداقل، بتدریج در جهت غرب و مرکز از میزان آن کاسته می شود و حداقل به 1550 متر می رسد.این روند کاهش از سمت شرق به غرب و جنوب به شمال نشان دهنده جهت عمومی جریان آب زیر زمینی می باشد. جریانهای فرعی دیگری نیز از بخشهای غربی دشت وارد آبخوان می‌گردند. وضعیت اخیر در عین حال حاکی از آنست که محل تغذیه آبخوان مناطق شرقی و جنوبی و محل تخلیه آن در شمال واقع گردیده است. نقشه های تراز سطح ایستابی بیشینه و کمینه دارای شکل و الگوی توزیع مشابهی بوده و تفاوتهای موجود عمدتاً بصورت تغییر موقعیت منحنی ها در امتداد جریان آب زیر زمینی می باشد (شکل های 1-7و 1-8) .

شکل 1-7- نقشه تراز حداقل سطح ایستابی

شکل 1-8- نقشه تراز حداکثر سطح ایستابی

1-6- جریان آب زیرزمینی
همانگونه که قبلاً بدان اشاره شد جهت جریان آب زیر زمینی از نواحی شرقی و جنوبی دشت بطرف مرکز و شمال آن بوده و هم راستا با رودخانه قره چای ادامه پیدا می کند. شیب آب زیر زمینی از 1 تا 30 در هزار متغیر می باشد، بطوریکه در شرق دشت منحنی ها فشرده‌تر بوده و شیبی در حدود 32 در هزار دارند، در صورتیکه در امتداد جنوب به شمال فاصله منحنی ها زیاد و شیب آنها به حدود 8/1 در هزار بالغ می گردد. شیب آب زیر زمینی در قسمت شمال دشت ( مقاطع خروجی) به حداقل خود یعنی یک در هزار تنزل می یابد همانگونه که در شکل) 1-9( مشاهده می شود در محدوده مورد مطالعه 3 جبهه نفوذی آب زیر زمینی وجود دارد که از قسمتهای جنوبی، جنوب غربی و شرقی وارد آبخوان شده و در نهایت از شمال حوضه که خروجی آن نیز به شمار می آید خارج می شوند. در قسمتهای شرقی دشت بدلیل برداشت بی رویه از آبخوان شاهد ایجاد یک زون تخلیه هستیم که جهت جریان آبهای زیر زمینی منطقه را به سمت خود هدایت می نماید.

شکل 1-9- نقشه خطوط جریان آب زیرزمینی

1-6-1- بیلان آب زیرزمینی
بررسی تبادلات آب در یک محدوده که بر اصل بقای ماده در چرخه آب تأکید دارد بیلان آب خوانده می شود. طبق این تعریف کلیه آبهایی که در یک زمان معین وارد یک محدوده خاص می گردد در این ناحیه یا به مصرف می رسد یا ذخیره شده و یا به صورت‌های مختلف از محدوده خارج می شود(جدول 1-3).
هدف از برقراری بیلان، بررسی و هم آهنگی عناصر ورودی و خروجی و تعیین مقادیر هر یک از آنها و میزان مصرف و ذخیره آب می باشد.

جدول 1-2- مبانی کلی بیلان آب زیر زمینی
عوامل تغذیه عوامل تخلیه
1- نفوذ از بارندگی در سطح محدوده (ارتفاعات و دشت)
2- تغذیه طبیعی آبخوان از رودخانه،دریاچه و برکه
3- تغذیه مصنوعی از آبیاری مزارع،عملیات پخش سیلاب
و تغذیه مصنوعی از آب رودخانه ها
4- جریان زیر زمینی ورودی 1- تبخیر از آب زیر زمینی(سطح ایستابی کم عمق) و تعرق توسط ریشه گیاهان
2- تخلیه طبیعی از آبخوان بصورت چشمه ها
3- تخلیه مصنوعی از منابع آب زیر زمینی بوسیله پمپاژ چاهها ، قناتها و زهکشهای مصنوعی
4- جریان زیر زمینی خروجی

1-6-2- محدوده بیلان
ناحیه ای که اطلاعات پایه بیلان جمع آوری و معادله بیلان برای آن برقرار می شود را محدوده بیلان گویند. این ناحیه می‌تواند یک حوضه آبریز بزرگ، یک دشت و ارتفاعات مشرف بر آن و در مورد خاص بیلان آب زیرزمینی، محدوده یک سفره آب زیر زمینی باشد. در منطقه مورد مطالعه و در شرایط فعلی تقریباً آن بخش از آبخوان که زیر پوشش شبکه پیزومتری قرار گرفته و وسعتی بالغ بر 12 کیلومتر مربع دارد را محدوده بیلان گویند.
بیلان آب زیرزمینی شکل ویژه ای از بیلان آب است که در آن عوامل متفاوت آب ورودی و خروجی و تغییرات ذخیره در منابع آب زیرزمینی یا یک آبخوان واحد زیرزمینی مورد بررسی قرار می گیرد. محاسبه این عوامل بسیار پیچیده¬تر از عوامل بیلان عمومی آب است. تعداد اندکی از این عوامل بطور مستقیم قابل اندازه گیری یا محاسبه بوده و برخی را می توان از اختلاف حجم و یا نسبتهای بین آبهای سطحی و عوامل دیگر مثل تبخیر بدست آورد و پاره ای را تنها می توان بطور تخمینی ارزیابی نمود.
در ترازنامه (بیلان) آب زیرزمینی لازم است کلیه اجزای تغذیه با تمام اجزای تخلیه هماهنگ گردند و هر نوع اختلافی با تغییرات محاسبه شده در ذخیره آب زیر زمینی باید قابل توجیه باشد. در محدوده هایی که ازدیاد دائمی تغذیه نسبت به تخلیه از آب زیرزمینی وجود دارد این اضافه آب خود را بصورت افزایش ذخیره و زیاد شدن آب چشمه ها، قناتها، زهکشها و تبخیر از آب زیر زمینی و باطلاقی شدن قسمتی از زمینها نشان خواهد داد. بر عکس در نواحی که بعلت وضعیت آب و هوایی و یا برداشت بی رویه، کمبود دائمی تغذیه نسبت به تخلیه دیده می شود با کاهش در ذخیره و کم شدن از زهکشی، تبخیر از آب زیر زمینی، آبدهی چشمه ها، قناتها و حتی چاهها مواجه خواهد شد. ولی شک نیست که در طولانی مدت تعادل بین تغذیه و تخلیه حفظ خواهد شد حال چنانچه در اثر اضافه برداشت زمانی برسد که دیکر امکان کاهش از ذخیره آب زیرزمینی وجود نداشته باشد آبخوان به سمت خشک شدن پیش رفته و تخلیه از آب زیر زمینی بصورت طبیعی یا مصنوعی با کاهش آبدهی منابع بهره برداری کننده و خشک شدن قسمتی از آنها تا رسیدن به میزان تعدیل می یابد.
براساس آنچه در مبانی بیلان آب ذکر شد، معادلات بین آب سطحی، بیلان آب زیرزمینی و بیلان عمومی آب به صورت زیر می‌باشد :
1-6-3- معادله بیلان آب زیرزمینی
برای برقراری بیلان آب زیرزمینی از رابطه زیر استفاده می‌شود :
(1-1)
QUI = حجم جریان آب زیرزمینی ورودی به محدوده بیلان
I = نفوذ شامل:
QP: حجم آب نفوذ یافته از ریزش‌های جوی
QI: حجم آب نفوذیافته از آبیاری زمین‌های مزروعی و باغات
QR: حجم آب نفوذ یافته از جریان‌های سطحی
QSW: حجم آب نفوذ از طریق پساب‌های شهری و روستایی (صنعت، شرب و کشاورزی)
QUO: جریان آب زیرزمینی خروجی از محدوده بیلان
ETg: حجم تبخیر و تعرق از آبخوان
QD: حجم آب زهکشی از آبخوان (طبیعی و مصنوعی)
QEX: حجم آب تخلیه شده توسط چاه، قنات و چشمه
:〖∆S〗_g حجم تغییرات ذخیره آب آبخوان در محدوده بیلان

1-6-4- دوره بیلان
مقطع زمانی که در طول آن کلیه عوامل بیلان مورد ارزیابی قرار می گیرد را دوره بیلان گویند. ترازنامه یا بیلان آب را برای دوره های متفاوت، یک ماه، یک فصل، یک سال آبی و یا چندین سال متمادی شامل سالهای مرطوب، خشک و متوسط میتوان برقرار نمود. دوره بیلان در منطقه مورد مطالعه از سال آبی 1375 تا 1385 در نظر گرفته شده است.

1-7- عوامل تغذیه

1-7-1- نفوذ ناشی از بارندگی مستقیم بر سطح دشت
در دوره بیلان، متوسط بارندگی دشت کمیجان در ایستگاه معرف 4/294 میلیمتر اندازه گیری شده است. لذا حجم نزولات جوی که بطور مستقیم برروی محدوده بیلان به وسعت 1088 کیلومتر مربع ریزش می نماید معادل 3/320 میلیون متر مکعب می باشد که بر اساس مطالعات انجام شده و احتساب ضریب نفوذپذیری 30%، حجم قابل نفوذ به آبخوان از این طریق 1/96 میلیون متر مکعب برآورد می گردد.
مقادیر مربوط به ریزشهای جوی، تبخیر متوسط سالانه و روانابهای سطحی محدوده مطالعاتی در فصل هواشناسی و هیدرولوژی به تفصیل مورد بررسی قرار گرفتند. از کل مقدار رواناب ورودی به محدوده آبخوان مقدار 30 % را بعنوان آب نفوذی در نظر می گیریم(جدول 1-4).

جدول 1-3- مقادیر عوامل بیلان هیدروکلیماتولوژی در محدوده آبخوان
حجم بارش متوسط سالیانه تبخیر سالانه حجم آب نفوذی به آبخوان
3/320 میلیون مترمکعب 329 میلیون متر مکعب 1/96 میلیون متر مکعب

1-7-2- نفوذ ناشی از جریانات سطحی
مجموع حجم آورد سالیانه زیر حوضه های محدوده مطالعاتی کمیجان و همچنین میزان رواناب ورودی رودخانه قره چای از بلوک شراء (در جنوب محدوده مطالعاتی) در حدود 01/92 میلیون متر مکعب برآورد گردید. با احتساب مقدار 30% نفوذ از این مقدار به آبخوان دشت، مقدار کل آب نفوذ یافته به آبخوان برابر با 6/27 میلیون متر مکعب در سال محاسبه می گردد.
1-7-3- نفوذ ناشی از آب برگشتی از مصارف کشاورزی
آب برگشتی کشاورزی با توجه به منابع تأمین آن، در تغذیه آبخوان تأثیر گذار می باشد. برداشت 34/344 میلیون متر مکعب جهت مصارف کشاورزی توسط چاهها، چشمه ها و قنوات، که با احتساب 30 % نفوذ، حجم قابل برگشت به آبخوان 3/103 میلیون متر مکعب برآورد می گردد.
1-7-4- نفوذ ناشی از آب برگشتی مصارف شرب در دشت کمیجان
آب شرب محدوده مورد مطالعه از طریق چاهها و قنوات موجود تأمین می گردد. با توجه به جدول1-6، از منابع آب زیر زمینی داخل محدوده مورد بررسی، حجمی معادل 5/6 میلیون متر مکعب جهت مصارف شرب و بهداشت برداشت می شود، که با در نظر گرفتن 70% ضریب تولید پساب، حجم آب قابل برگشت به آبخوان در حدود 55/4 میلیون متر مکعب برآورد می گردد.

1-7-5- نفوذ ناشی از آب برگشتی مصارف صنعتی
باتوجه به جدول 1-5 در محدوده زمانی بیلان، سالانه حجمی معادل 57/0 میلیون متر مکعب جهت مصارف صنعتی از منابع آب زیرزمینی محدوده مورد مطالعه برداشت شده که با احتساب 70 % برگشت، سالانه 4/0 میلیون متر مکعب از این مقدار به آبخوان منطقه باز می¬گردد.
1-7-6- تغذیه ناشی از نشت شبکه آبرسانی و پساب شرب و بهداشت
مجموع کل مصرف آب شرب در شهر کمیجان معادل 5/6 میلیون متر مکعب اعلام گردیده که با در نظر گرفتن ضریب نشت 22%، از این طریق حجمی معادل 43/1 میلیون متر مکعب وارد آبخوان منطقه می¬گردد.

جدول 1-4- میزان آب برگشتی از مصارف گوناگون به آبخوان کمیجان
آب برگشتی از کشاورزی آب برگشتی از شرب و بهداشت آب برگشتی از صنعت نشت از شبکه آبرسانی مجموع
M m3
3/103 55/4 4/0 43/1 68/109

1-7-7- تغذیه ناشی از جریانهای ورودی زیر زمینی
حجم جریانهای ورودی زیرزمینی در سال 1385 با استفاده از رابطه دارسی و انتخاب مقاطع ورودی بر روی منحنی های ایزوپیز در شکل 1-9 محاسبه گردید. ضریب قابلیت آبگذری آبخوان، با استفاده از نقشه هم T در هریک از مقاطع ورودی جریانات زیرزمینی در نظر گرفته شد. بر این اساس محدوده مورد مطالعه تحت تأثیر سه جبهه جریانهای ورودی زیرزمینی در مناطق ورودی دشت، جنوب غربی، شرق و جنوب شرقی قرار دارد. جبهه جنوبی پس از تغذیه نواحی جنوبی و مرکزی محدوده مورد بررسی، در ناحیه شمالی تشکیل یک جبهه خروجی (تخلیه) می دهد. جبهه جنوب غربی و شرقی نیز پس از تغذیه مناطق مرکزی دشت و با توجه به گرادیان هیدرولیکی آبخوان از مناطق شمالی دشت خارج شده و تشکیل جبهه های خروجی را می‌دهند. میزان جریان‌های ورودی و خروجی آب زیرزمینی پس از تعیین مقاطع ورودی و خروجی و با بهره‌گیری از معادله دارسی درباره جریان آب از لایه‌های متخلخل طبق رابطه زیر محاسبه می‌گردد:
(2-1)
که در این رابطه ضریب قابلیت انتقال متوسط در هر یک از مقاطع در روز است.
: گرادیان هیدرولیکی
: دوره زمانی
: طول هر یک از مقاطع ورودی یا خروجی بر حسب متر
در محدوده آبخوان کمیجان مقدار کل جریان ورودی