مطالعه کیفی آب‌های زیرزمینی ساختگاه سد خرسان 2 با استفاده از روش تحلیل آماری چند متغیره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد

2 گروه زمین شناسی، دانشکده عوم، دانشگاه فردوسی مشهد

3 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

چکیده

در این مقاله کیفیت آب­های زیرزمینی ساختگاه سد در حال احداث خرسان 2 در استان چهارمحال و بختیاری با استفاده از روش­های چند متغیره آماری مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، از اطلاعات ماهانه کیفیت آب زیرزمینی 34 گمانه و چشمه از ساختگاه سد شامل پارامترهای HCo3، Ca، Mg، K، Na، Cl، PH، CaCo3، TDS و EC استفاده گردید. از روش آماری آنالیز فاکتور اصلی برای شناسایی پارامترهای کیفی اصلی که نقش مهم­تری در تغییر کیفیت آب دارند، استفاده شده است. آنالیز فاکتور اصلی نشان داد که تمامی پارامترهای کیفی انتخاب شده برای بررسی کیفیت آب­های زیرزمینی ساختگاه این سد مهم بودند. بر پایه مطالعات صورت گرفته سه عامل که­ بیش­ترین نقش را در تبیین واریانس داده­ها دارند، استخراج شد. عامل اول که حدود نیمی از تأثیر بر کیفیت آب با درصد واریانس کل 28/55 را بر عهده دارد، شامل پارامترهای Cl، Na، Mg، Ca، EC و TDS می­باشند که کاملاً مربوط به پارامترهای کیفیت آب و ناشی از طبیعت منطقه هستند. عامل دوم شامل HCo3 و CaCo3 و عامل سوم شامل K و PH است. عامل دوم و سوم به ترتیب 14/15 و 25/10 درصد واریانس کل را به خود اختصاص داده­اند. عامل­های دوم و سوم متأثر از انحلال سازند آهک آسماری موجود در منطقه مورد بررسی است. همچنین مقایسه میانگین نتایج آنالیز شیمیایی آب با استانداردهای ملی و سازمان بهداشت جهانی (WHO) انجام شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation the water quality of Khersan 2 dam underground using multivariate statistical analysis.

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Rahimi Shahid 1
  • Mohammad Amin Ghasvareh 2
  • Gholam Reza Lashkaripour 3
1 Department of Geology, Faculty of Science, Ferdowsi University of Mashhad,
2 Department of Geology, Faculty of Science, Ferdowsi University of Mashhad
3 Department of Geology, Faculty of Science, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

In this study we investigated the water quality of Khersan 2 dam, Iran, using   multivariate statistical methods. For this purpose, The monthly data of the rivers water quality parameters including electrical conductivity (EC), PH, Hco3, Ca, Mg, K, Na, Cl, CaCo3 and TDS was collected., the Principal Component Analysis (PCA) method is used to identify the main quality parameters that play more important role in changing the water quality of the Khersan 2 dam reservoir. Results of PCA analysis indicated that all the selected chemical and physical parameters of Khersan 2 dam were of high importance. Based on the studies, three factors were identified as important factors that have the greatest role in determination the variance of the data. The first factor, which has about half the impact on water quality with a percentage 55.28% of the total variance, includes Cl, Na, Mg, Ca, EC and TDS, which is completely related to the water quality and the nature of the area. The second factor consists of HCo3 and CaCo3, and the third factor is K and PH. The second and third factors are 15.14% and 10.25% of the total variance, respectively. The second and third factors are affected by the dissolution of Asmari limestone in the study area. In addition, the comparison of the chemical analysis results of the Khersan 2 dam reservoir water with the national standards and the World Health Organization has been carried out.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Principle Component Analysis
  • statistical analysis
  • Water Quality
  • Khersan 2 dam
  • Lordegan
بذرافشان، ا.، گرکانی نژاد مشیزی، ز. 1397. بهینه سازی تعداد پیزومترها در پیش بینی سطح آب­های زیرزمینی با روش­های تحلیل عاملی (مطالعه موردی: دشت میناب). فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال نهم، شماره 34، ص 80-94.
راثی نظامی، س.، نظری­ها، م.، باغوند، ا.، مریدی، ع. 1391. بررسی کیفیت آب رودخانه کرخه با استفاده از آنالیز آماری چند متغیره بر پایه همبستگی و تغییرات داده­های کیفی. مجله تحقیقات نظام سلامت، شماره 7، ص 1280-1292.
شبانی، ع.، فتاحی، م. 1397. بررسی تأثیرات بارندگی بر کیفیت شیمیایی منابع آب زیرزمینی شهرهای شمال فارس در فاصله سال‌های 1390-1395. فصلنامه علمی پژوهشی زمین‌شناسی محیط زیست، شماره 43، ص 1-14.
کمیته ملی استاندارد غذا و کشاورزی. 1386. میکروبیولوژی آب آشامیدنی (ICS:13.60.20)، استاندارد 1011. چاپ ششم، موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، تهران، ایران.
کمیته ملی استاندارد غذا و کشاورزی. 1388. مشخصات فیزیکی و شیمیایی آب آشامیدنی (ICS:13.60.20)، استاندارد 1053. چاپ پنجم، موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، تهران، ایران.
کمیته ملی استاندارد غذا و کشاورزی. 1390. مشخصات فیزیکی و شیمیایی آب آشامیدنی (ICS:13.60.20)، استاندارد 1053- الف. چاپ ششم، موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، تهران، ایران.
لیسی، ل.، تیشه­زن، پ. 1397. ارزیابی کیفیت آب رودخانه دز با استفاده از روش های آماری چند متغیره. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال نهم، شماره 33، ص 139-150.
Jolliffe, I. T. 2002. Principal Component Analysis. Second Edition, Springer, p. 487.
Manly, B.F., Alberto, J.A.N. 2016. Multivariate statistical methods: a primer. Chapman and Hall/CRC, p 253.
Noori, R., Abdoli, M.A., Ghasrodashti, A.A., and M. Jalili Ghazizade. 2009. Prediction of municipal solid waste generation with combination of support vector machine and principal component analysis: a case study of Mashhad. Environmental Progress & Sustainable Energy: An Official Publication of the American Institute of Chemical Engineers, 28(2): 249-258.
Noori, R., Khakpour, A., Omidvar, B., and A. Farokhnia. 2010. Comparison of ANN and principal component analysis-multivariate linear regression models for predicting the river flow based on developed discrepancy ratio statistic", Expert Systems with Applications, 37, 5856-62.
Ouyang, Y. 2005. Evaluation of river water quality monitoring stations by principal component analysis. Water Res; 39(12): 2621-35.
Rahimi Shahid, M., Moshrefy-far, M.R., and N. Rahimi. 2016. Three-dimensional modeling of the permeability of the rock masses of Khersan 2 dam using geostatistical methods. The Specialty Journal of Architecture and Construction (SJAC), 2, 21-42.
Rakotondrabe, F., Ngoupayou, J. R. N., Mfonka, Z., Rasolomanana, E. H., Abolo, A. J. N., and A. A., Ako. 2018. Water quality assessment in the Bétaré-Oya gold mining area (East-Cameroon): multivariate statistical analysis approach. Science of the Total Environment, 610, 831-844.
Simeonov, V., Stratis, J., Samara, C., Zachariadis, G., Voutsa, D., Anthemidis, A., Sofoniou, M., and T., Kouimtzis. 2003. Assessment of the surface water quality in Northern Greece. Water research, 37, 4119-4124.
Terrado, M., Barceló, D., and R., Tauler. 2006. Identification and distribution of contamination sources in the Ebro river basin by chemometrics modelling coupled to geographical information systems, Talanta, 70, 691-704.
Ur Rehman, S., Hussain, Z., Zafar, S., Ullah, H., Badshah, S., Ahmad, S. S., and J., Saleem. 2018. Assessment of Ground Water Quality of Dera Ismail Khan, Pakistan, Using Multivariate Statistical Approach. Science, 37, 173-183.
WHO, 2017. Guidelines for drinking-water quality. 4th Edition, World Health Organization, ISBN: 978 92 4 154815, Malta, http://pubs .acs.org/doi/abs/10.1021/ es304955g.