بررسی روند تغییرات زمانی و مکانی پارامترهای کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از روش‌های زمین آمار (مطالعه موردی: دشت لردگان، استان چهارمحال و بختیاری)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد

2 استاد گروه مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری

3 استادیار گروه مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، دانشکده منابع طبیعی، ساری، ایران.

4 گروه مهندسی آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی

چکیده

منابع آب‌های زیرزمینی به عنوان اصلی‌ترین و مهمترین منبع آب شرب، کشاورزی و صنعت به‌شمار می‌روند. بررسی تغییرات کیفیت و افت تراز این منابع در نتیجه برداشت بی‌رویه یک امر ضروری است. در این تحقیق تغییرات مکانی و زمانی پارامترهای کیفیت آب زیرزمینی از نظر شرب و کشاورزی در 18 حلقه چاه در طول دوره آماری 1394-1370 در دشت لردگان استان چهارمحال و بختیاری بررسی شد. پارامترهای مورد نظر شامل Cl−، TH، TDS، Na+، SO42−، SAR و EC بودند. به‌منظور تخمین مدل نیم تغییرنما و تعیین بهترین روش درون‌یابی از نرم افزار GS+ 5.1.1 و معیارهای ارزیابی RMSE و MBE استفاده شد. در نهایت تغییرات مکانی پارامترها با استفاده از روش IDW در نرم­افزار ArcGIS 10.3 ترسیم و روند تغییرات پارامترها نیز با استفاده از آزمون ناپارامتری من-کندال در نرم‌افزار MAKESENS 1.0 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پارامترهای TH و TDS از نظر شرب شرایط مطلوب‌تری نسبت به پارامترهای Cl، Na+ و SO42−در کل دشت دارند. همچنین از نظر کشاورزی پارامترهای SAR و EC در طول دوره­ی آماری در کل دشت شرایط خیلی خوبی را دارند. نتایج روندیابی نیز نشان داد که پارامترهای TDS، TH، EC، SO42− و Cl دارای روندی مثبت و پارامترهای SAR و Na+ دارای روندی نزولی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Spatio-Temporal Variation in Groundwater Resource Quality using Geo-Statistical Methods (Case Study: Lordegan Plain, Chaharmahal and Bakhteyari Province)

نویسندگان [English]

  • Abdolreza Mousavi 1
  • Karim Solaimani 2
  • fatemeh Shokrian 3
  • Sayed Hussein Roshun 4
1 M.Sc. graduated student .
2 Professor of Sari University of Agricultural Science and Natural Resources.Dept. of Watershed Management
3 Assistant Professor of Watershed management group, Sari Agricultural and Natural Resources University, Natural Resources Faculty, Sari, Iran.
چکیده [English]

Groundwater resources are considered as the most important sources of drinking water, agriculture and industry. investigation of quality changes and decreases is necessary in groundwater level due to excessive exploitation of these resources.In this research, investigated the spatiotemporal variations of groundwater quality parameters for drinking and agriculture in 18 wells during the statistical period of 1991-2015 in Lordegan plain of Chaharmahal and Bakhteyari province.The studied parameters were including Cl-, TH, TDS, Na+, SO4-2, SAR and EC. In order to estimating the semivariance model and determining the best interpolation method used the GS+ 5.1.1 software and RMSE and MBE criteria. Finally, spatial variation of parameters was calculated using IDW method in ArcGIS10.3 and parameters variations trend investigated using nonparametric Man-Kendall test in MAKESENS 1.0 software. The results showed that the TDS and TH parameter is better condition in plain than Cl-, Na+ and SO4-2 Also; in agricultural aspect the SAR and EC parameters have a very good condition during the statistical period in this plain. Trend analysis results showed that the TDS, TH, EC, SO4-2 and Cl- parameters have positive and SAR and Na+ have descended trend.

کلیدواژه‌ها [English]

  • mann-kendall test
  • Trend Analysis
  • water hardness
  • Kriging
 
اژدری، ز. و س.ز. حسینی. 1397. تغییرپذیری مکانی ویژگی‌های کیفی آب‌های زیرزمینی با استفاده از زمین آمار (مطالعه موردی: دشت سگزی، اصفهان). علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره نوزدهم، شماره 3، ص80-64.
حسنی‌پاک، ع.ا. 1377. زمین آمار (ژئواستاتیستیک). چاپ اول، انتشارات دانشگاه تهران. ص314.
دلبری، م.، پ. افراسیاب و س.ر. میرعمادی. 1389. تجزیه و تحلیل تغییرات مکانی- زمانی شوری و عمق آب زیرزمینی (مطالعه موردی: استان مازندران). مجله آبیاری و زهکشی ایران، جلد 3، شماره 4، ص 374-359.
عساکره، ح. 1387. کاربرد روش کریجینگ در میان‌یابی بارش (مطالعه موردی: میان‌یابی بارش 26/12/1376 در ایران زمین). جغرافیا و توسعه، دوره 6، پیاپی 12، ص 42-25.
محمدیاری، ف.، ح. اقدر و ر. بصیری. 1396. پهنه‌بندی کیفیت آب زیرزمینی از لحاظ شرب با استفاده از روش‌های زمین آمار، مطالعه موردی: مناطق خشک مهران و دهلران. فصلنامه علمی- پژوهشی اطلاعات جغرافیایی (سپهر)، دوره 26، شماره 101، ص 208-199.
صفوی گردینی، م.، ا. محمدرضاپور، ع. بهرامی، م. محمدی‌صدیق و م. سالاری‌جزی. 1397. بررسی و ارزیابی تغییرات مکانی متغیرهای کیفی آب زیرزمینی جنوب دشت قروه و دهگلان با استفاده از روش‌های زمین آمار. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال نهم، شماره سی و سوم، ص 183-167.
معروفی، ص.، س. سلیمانی، م. قبادی، ق. رحیمی و ح. معروفی. 1391. ارزیابی آسیب‌پذیری آبخوان دشت ملایر با استفاده از مدل‌های DRASTIC و SINTACS و SI. مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، جلد 19، شماره 3، ص 171-141.
 
Gilbert, R.O. 1987. Statistical Methods for Environmental Pollution Monitoring, Wiley, NY.
Goovaerts, P. (1997). Geostatistics for Natural Resources Evaluation. Oxford University Press, New York.
Kendall, M.G. 1975. Rank Correlation Methods, 4th edition, Charles Griffin, London.
Konkey, S., U.B. Chitranshi and R. Dev Garag. 2014. Groundwater Quality Analysis and Mapping using GIS Techniques. International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), 6(8): 474-488.
Lettenmeier, D.P. 1988. Multivariate nonparametric tests for trend in water quality. Water Resources Bulletin, 24: 505–512.
Levêque, J.G. and R.C. Burns. 2019. Water quality perceptions and natural resources Extraction: A matter of geography? Journal of Environmental Management, 234: 379-386.
Li, D. and Sh. Liu. 2019. Chapter 11–Groundwater Quality Detection. Water Quality Monitoring and Management, 269-302.
Mann, H.B. 1945. Non-parametric tests against trend, Econometrica, 13:163-171.
Moharir, K., C. Pande and S. Patil. 2017. Inverse modeling of aquifer parameters in basaltic rock with the help of pumping test method using MODFLOW software. Geoscience Frontiers, 8(6): 1385-1395.
Pande, Ch.B. and K. Moharir. 2018. Spatial analysis of groundwater quality mapping in hard rock area in the Akola and Buldhana districts of Maharashtra, India. Applied Water Science, 8(106): 1-17.
Ranjan, R.K., A.L. Ramanathan, P. Parthasarathy and A. Kumar. 2013. Hydro chemical characteristics of groundwater in the plains of Phalgu River in Gaya, Bihar, India. Arabian Journal of Geosciences, 6(9): 3257-3267.
Robertson, G.P. 2000. GS+: Geostatistics for the environment sciences. GS+ User´s Guide Version 5: Plainwell, Gamma design software, 200.
Salman, S.A., M. Arauzo and A. Elnazer. 2019. Groundwater quality and vulnerability assessment in west Luxor Governorate, Egypt. Groundwater for Sustainable Development, 8: 271-280.
Sen, P.K. 1968. Estimates of the Regression Coefficient Based on Kendall’s tau. Journal of American Statistical Association, 63: 1379-1389.
Umamaheswari, J., R. Anjali, S. Abinandan, S. Shanthakumar, G.P. Ganapathy and M. Kirubakaran. 2015. Assessment of Groundwater Quality Using GIS and Statistical Approaches. Asian Journal of Earth Sciences, 8: 97-113.
Vrba, J. and A. Zoporozec. 1994. Guidebook on mapping groundwater vulnerability. IAH International Contribution for Hydrogeology, 16(7): 131.