بررسی علل کاهش سطح آب زیرزمینی (مطالعه موردی: آبخوان ارومیه)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران-مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زابل

2 استادیار گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زابل. زابل

3 دانشیار، دکتری مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی ،گروه مهندسی عمران، دانشگاه آیت اله بروجردی(ره)، بروجرد، ایران

4 مربی گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زابل. زابل

10.22125/iwe.2021.138346

چکیده

در سال­های اخیر افزایش تقاضای آب، توسعه صنعتی، کشاورزی و عدم مدیریت صحیح باعث وارد شدن تنش به منابع آب به ویژه منابع آب زیرزمینی شده است. یکی از آبخوان­هایی که در سال­های اخیر با افت شدید سطح آب زیرزمینی روبه رو بوده است، آبخوان ارومیه می­باشد. در این تحقیق با بررسی بارندگی، تبخیر، دما، جریان رودخانه­ها در ایستگاه­های هیدرومتری و تخلیه چاه­های بهره­برداری، سعی شد سهم هر یک از این عوامل در میزان کاهش سطح آب­های زیرزمینی آبخوان ارومیه تعیین شود. جهت بررسی تغییرات از ترکیب تبدیل موجک با روش آنتروپی بهره گرفته شد. در این مطالعه، از سری­های زمانی ماهانه برای دوره آماری 16 ساله (1396-1380) استفاده شد. سپس سری زمانی اصلی به سه دسته مساوی تقسیم و تغییرات پیچیدگی بر مبنای معیار پیچیدگی موجک-آنتروپی در این بازه­های زمانی محاسبه شد. نتایج نشان داد که معیار موجک- آنتروپی (SWS) در تمام چاه­های مشاهده­ای منتخب در تمام بازه­های زمانی کاهش داشته که نشان­دهنده کاهش میزان پیچیدگی نوسانات سطح آب زیرزمینی آبخوان ارومیه و در نتیجه تنش­های وارد بر آبخوان می­باشد. براساس نتایج این تحقیق، برداشت از چاه­های بهره­برداری و دما به ترتیب دو عامل اصلی مؤثر بر افت آب­های زیرزمینی آبخوان ارومیه می­باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Studying Causes of Decreasing Groundwater Level (Case Study: Urmia Aquifer)

نویسندگان [English]

  • Sousan Afzali 1
  • Mahmoudreza Mollaienia 2
  • mahdi komasi 3
  • Mohammad Salkhordeh Haghighi 4
1 MSc. Student,, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Zabol University
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Zabol University, Zabul, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Ayatollah Ozma Boroujerdi, Boroujerd, Iran
4 Instructor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Zabol University
چکیده [English]

Increasing water demand in recent years, industrial and agricultural development and lack of proper management, have led to tensions on water resources, especially groundwater resources. Urmia aquifer is one of aquifers that in recent years faced a severe drop in groundwater level. In this study, with considering of the rainfall, evaporation, temperature, flow of rivers in hydrometry stations and discharge of exploitation wells, contribution of each of factors on the rate of decreasing groundwater level in Urmia aquifer was determined. In order to evaluate changes was used of a hybrid wavelet transform and entropy method. In this study, monthly time series were used for a period of 16 years (2001-2017). Then, the time series was divided to three equal parts and the complexity changes was performed based on the wavelet-entropy criterion (SWS) in these intervals. Results showed that the SWS or wavelet-entropy criterion was reduced in all selected observation wells at all time intervals, which indicates a reduction in the complexity of the groundwater level fluctuations in the Urmia aquifer and as a result of the aquifer's disease. According to the results of this study, the discharge of exploitation and temperature respectively are two parameters main affecting on the decreasing groundwater level in Urmia aquifer

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Urmia Aquifer
  • complexity
  • groundwater level
  • Wavelet-Entropy
بیضایی، ع.، محمدی، ح. (1382). بررسی اثرات خشکسالی اخیر بر روی منابع آب زیرزمینی دشت نیشابور. پایان­نامه کارشناسی ارشد گروه جغرافیا، دانشگاه تهران.
دانشور وثوقی، ف.، شاکر، ر. (1397). بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی با روش ترکیبی من کندال تبدیل موجک (مطالعه -موردی: دشت اردبیل). مجله محیط زیست و مهندسی آب، (3)4: 253-243.
روشنگر، ک.، دولتشاهی، م.، شهنازی، س. (1397). بررسی تأثیر بارش بر تغییرات تراز آب زیرزمینی با استفاده از تبدیل موجک و آزمون من کندال (مطالعه موردی(. کنفرانس عمران، معماری و شهرسازی کشورهای جهان اسلام ایران – تبریز (پایتخت گردشگری کشورهای اسلامی 2018). 13-1.
زنگنه اسدی،م. ع.، شفیعی، ن. (1396). بررسی همزمانی خشکسالی و افت آب زیرزمینی دشت نورآباد ممسنی با استفاده از GIS. دومین همایش هیدرولوژی ایران، 1-15.
شفائی، م.، فاخری­فرد، ا.، دربندی، ص.، قربانی، م.ع. (1392). پیش‌بینی جریان روزانه رودخانه با استفاده از مدل هیبرید موجک و شبکه عصبی؛ مطالعه موردی ایستگاه هیدرومتری ونیار در حوضه آبریز آجی­چای. آبیاری و آب ایران، (2)4: 113-128.
طوفانی، پ.، مساعدی، ا.، فاخری­فرد، ا. (1390). پیش­بینی بارندگی با استفاده مستقیم از نظریه، موجک. نشریه آب و خاک، (25)5 : 1217-1226.
کماسی، م.، شرقی، س. (1396). روندیابی و رده بندی عوامل مؤثر بر کاهش تراز آب زیرزمینی با بهره­گیری از تبدیلات موجک متقابل و ارتباطی، مطالعه موردی آبخوان دشت سیلاخور. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. (28)7: 138-151.
نورانی، و. حسن­زاده، ی.، کماسی، م.، شرقی، ا. (1387). مدلسازی بارش-رواناب با مدل ترکیبی موجک- شبکه عصبی مصنوعی. چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران. 1-8.
نورانی، و.، رنجبر، س.، توتونچی، ف. (1394). بررسی تغییرات فرایندهای هیدرولوژیکی با استفاده از معیاره موجک-آنتروپی، مطالعه موردی: دریاچه ارومیه. نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، (3)45: 75-86.
Abbate, A., Koay, J., Frankel, J., Schroeder, S.C. and Das, P. )1994(. Application of wavelet transform signal processor to ultrasound. Proceeding of IEEE International Ultrasonics Symp, 1147-1152.
Adamowski, J. and Chan, F.H. (2011). A wavelet neural network conjunction model for groundwater level forecasting. Journal of Hydrology, 407(1- 4): 28–40.
Chou, M. (2014). Complexity Analysis of Rainfall and Runoff Time Series Based on Sample Entropy in Different Temporal Scales. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 28)6): 1401-1408.
Huang, F., Xia, Z., Zhang, N., Zhang, Y. and Li, J. (2011). Flowcomplexity analysis of the upper reaches of the Yangtze river China. Journal of Hydrologic Engineering, 16: 914-919.
Kim, T.W. and Valdes, J.B. (2003). Nonlinear model for drought forecasting based on a conjunction of wavelet transforms and neural networks. Jornal of Hydrologic Engineering, 8(6): 319-328.
Lashkaripour, G.R. and Ghafoori, M. (2011). The Effects of Water Table Decline on the Groundwater Quality in Aquifer of Torbat Jam Plain. Northeast Iran, International Journal of Emerging Sciences, 1(2): 153-163.
Liu, D., Qiang, F.U., Hu, Y. and Wu, Q. (2015). Complexity measure of regional groundwater resources system based on wavelet entropy: A case study of Jiansanjiang administration of Heilongjiang land reclamation in China. Environ Earth Science ,73(3): 1033–1043.
Mishra, A.K., Özger, M. and Singh, V.P. (2009). An entropy-based investigation into the variability of precipitation. Journal of Hydrology, 370(1-4): 139-154.
Nourani, V., Kisi, O. and Komasi, M. (2011). Two hybrid artificial intelligence approaches for modeling rainfall–runoff process. Journal. Hydrol, 402 (1–2): 41–59.
Pincus, S.M. (1991). Approximate entropy as a measure of system complexity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 15: 2297- 2301.
Raghavendra, N. and Deka, P.C. (2015). Forecasting monthly groundwater level fluctuations in coastal aquifers using hybrid Wavelet packet–Support vector regression. Cogent Engineering, 2(1): 999414.
Shahid, S. and Hazarika, M.K. (2009). Groundwater drought in the northwestern districts of Bangladesh. Water Resource Management, 24: 1989-2006.
Shannon, C.E. (1948). A mathematical theory of communications I and II. Bell System Technical Journal, 27: 379-443.
Singh, V.P. (2011). Hydrologic Synthesis Using Entropy Theory: Review. Journal of Hydrologic Engineering, 16(5):  421-433.
Yu, H., Wen, X., Feng, Q., Deo, R.C., Si, J. and Wu, M. (2018). Comparative Study of Hybrid-Wavelet Artificial Intelligence Models for Monthly Groundwater Depth Forecasting in Extreme Arid Regions, Northwest China