بررسی تغییرات کیفیت و تعیین پهنه آسیب‌پذیری آبخوان دشت ساری با استفاده از مدل SI و آزمون ناپارامتری من-کندال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 علوم و مهندسی آبخیزداری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران

3 دکتری مهندسی محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

چکیده

آب‌های زیرزمینی یکی از منابع مهم تأمین آب شرب و کشاورزی در مناطق شمالی کشور به شمار می­آیند. افزایش جمعیت و تقاضا برای محصولات کشاورزی خصوصاً برنج در نواحی شمالی کشور میزان بهره­برداری از منابع آب را در یک دهه گذشته افزایش داده است. هدف از تحقیق حاضر بررسی آسیب­پذیری آبخوان دشت ساری با استفاده از مدل SI و تغییرات کیفی منابع آب با استفاده از آزمون من-کندال و نمودار شیب سن برای کاتیون­ها و آنیون­ها، TDS، EC، pH و SAR 38 حلقه چاه بهره­برداری ثبت شده در استان مازندران است. ابتدا تغییرات پارامترهای کیفی از سال 1385 تا 1397 بررسی شد. سپس نقشه­های مدل SI (عمق آب زیرزمینی، تغذیه خالص، محیط آبخوان، توپوگرافی و کاربری اراضی) رتبه­بندی و وزن هر پارامتر بدست آمد. نتایج آزمون من-کندال و نمودار شیب سن نشان داد که مقدار P-Value  برای متغیر SAR در دوره زمانی مورد مطالعه معنی­دار  و برای مجموع کاتیون­ها و pH کمتر از 05/0 است. ضریب تبیین (R2) نشان داد که پارامترهای کاتیون­ها، SAR و pH با مقادیر 272/0، 249/0 و 235/0 بیشترین ارتباط را با تغییرات کیفی منابع آب زیرزمینی دشت ساری دارند. نمودار شیب سن نیز روند صعودی پارامترها را نشان داد. همپوشانی پارامترهای مدل SI، نشان داد 92/50 درصد منطقه دارای ریسک آسیب­پذیری متوسط می­باشد. نتایج صحت­سنجی نشان داد که 19/57 درصد منطقه دارای همپوشانی متوسط است و 67/0 درصد کمترین مقدار همپوشانی را دارد.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Qualitative Changes and Determination of Vulnerability Zone of Sari Plain Aquifer Using SI Model and Man-Kendall non-Parametric Test

نویسندگان [English]

  • fatemeh Shokrian 1
  • Aref Saberi 2
  • Alameh Sabbaq 3
1 Assistant Professor of Watershed management group, Sari Agricultural and Natural Resources University, Natural Resources Faculty, Sari, Iran.
2 PhD student in Watershed Management Science and Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran.
چکیده [English]

Groundwater is one of the important sources of drinking water and agriculture in the northern regions of the country. Population increases and demand for agricultural products, especially rice, in the northern parts of the country have increased the utilization of water resources in the past decade. The aim of this study is investigation of Sari plain aquifer vulnerability using SI model and the qualitative changes of water resources using Mann-Kendall test and age slope diagram for the total cations and anions, TDS, EC, pH and SAR of 38 operation wells registered in Mazandaran province. Firstly, the changes of qualitative parameters were investigated from 2006 to 2018. Then, the maps of SI model parameters (groundwater depth, net recharge, aquifer media, topography and land use) rated and the weight map of each parameter was obtained. The results of Mann-Kendall test and age slope diagram showed that the P-value of SAR variable is significant but total cations and pH is less than 0.05. The coefficient of determination (R2) showed that the total cations, SAR and pH with values of 0.272, 0.249 and 0.235 have most related to the qualitative changes of groundwater resources in Sari plain. The age slope diagram also showed an ascending trend of the parameters. Finally, with the overlap of SI model parameters, most of the areas with moderate vulnerability risk (50.92) included the highest percentage of area. Validation results showed that, 57.19 percent and 0.67 percent of area has moderate and lowest overlap respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aquifer vulnerability
  • Mann-Kendall test
  • Water Quality
  • Age Slope diagram
  • SI Model
احمدی­فر، ر.، س.م. موسوی،. و م. رحیم­زادگان. 1396. پهنه­بندی ریسک آلودگی. نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک، جلد 24، شماره، 3، ص 1-20.
اصغری­مقدم، ا.، م. قرخانی.، ع.ا. ندیری.، م، کرد.، و ا. فیجانی. 1396. ارزیابی آسیب پذیری ذاتی آبخوان دشت اردبیل با استفاده از روش های DRASTIC، SINTACS و SI. جغرافیای و برنامه­ریزی­شهری، 21(61)، ص 57-74.
دلبری، م.، و آ.ب. پودینه. 1397. بررسی روند و الگوی توزیع مکانی کیفیت آب زیرزمینی محدودهی مطالعاتی خاش. فصلنامه علمی-پژوهشی فضای جغرافیایی (دانشگاه آزاد اهر)، سال 18، شماره 63، ص 25-50.
صباغ، س.ع.، م. مروتی، ع. صابری، و م. پناهنده. 1398. پهنه­بندی نقشه ریسک آسیب­پذیری دشت نکارود با استفاده از مدل SI. چهاردمین همایش ملی آبخیزداری دانشگاه ارومیه، تیرماه، ص1.
صباغ، س.ع.، م. مروتی.، م. پناهنده.، و م. تازه. 1399. ارزیابی میزان آسیب­پذیری آب زیرزمینی دشت نکارود با استفاده از مدل DRASTIC. پژوهش آب ایران، 36، ص 141-152.
کلاهدوزان، ع.، ی. دین­­پژوه، د. عباس­پور، و م. قربانیان. 1394. بررسی روند تغییرات کیفیت آب­زیرزمینی دشت میاندوآب با استفاده از روش من-کندال. دانش آب و خاک (دانش کشاورزی)، دوره 25، شماره 2، ص 221-235.
گنجی­خرم دل، ن.، و م. شمس. 1397. ارزیابی آسیب‌پذیری به آلودگی نیترات به آبخوان دشت الشتر با استفاده از مدل‌های دراستیک و سینتکس. مجله علمی پژوهشی آب و آبیاری، دوره 9، شماره 2، ص 50-64.
معروفی، ص.، س. سلیمانی.، م.ح. قبادی.،  ق. رحیمی.، و ح. معروفی. 1391. ارزیابی آسیب­پذیری آبخوان دشت ملایر با استفاده از مدل­های DRASTIC ، SI  و SINTACS، مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک، شماره 3، ص 141- 166.
نخستین­روحی، م.، م.ح. رضایی­مقدم، و ت. رحیم­پور. 1396. پهنه­بندی آسیب­پذیری آب­های زیرزمینی با استفاده از مدل DRASTIC و SI در محیط GIS (مطالعه موردی: دشت عجب­شیر). اکوهیدرولوژی، دوره4، شماره2، ص 587-599.
نوری­امام­زاده­ای، م.ر.، و ز. احمدی­مقدم. 1396. بررسی روند تغییرات پارامتر دما در ایستگاه شهرکرد. مجله علمی-ترویجی نیوار، شماره 99-98، ص 73- 82.
یزدانی، و.، و ح. منصوریان. 1398. ارزیابی آسیب‌پذیری آبخوان دشت قزوین و تحلیل حساسیت حذف پارامترها با بکارگیری GIS. مجله علمی پژوهشی آب و آبیاری، دوره 10، شماره 2، ص 128-146.
Aller, L., J.H. Lehr, R. Petty and T. Bennett. 1987. DRASTIC: A Standardized System to Evaluate Groundwater Pollution Potential Using Hydrogeologic Settings. Natl. Water Well Assoc, Worthington, Ohio, United States Am.
El Ayni, F., S. Cherif, A. Jrad and M. Trabelsi-Ayadi. 2012. A New Approach for the Assessment of Groundwater Quality and Its Suitability for Irrigation: A Case Study of the Korba Coastal Aquifer (Tunisia, Africa). Water Environ. Res, 84 (8):673-681.
Griebler, C., and M. Avramov. 2015. Groundwater ecosystem services: a review. Freshwater Science, 34: 355-367.
Hachicha, M. 2007. Les sols salés et leur mise en valeur en Tunisie. Sécheresse, 18 (1): 45-50.
Hamza, M.H Added, A. Rodrı‌guez, R. Abdeljaoued, S.and Ben‌Mammou, A. 2007. A GIS-based DRASTIC vulnerability and net recharge reassessment in an aquifer of a semi-arid region (Metline-Ras Jebel-Raf Raf aquifer, Northern Tunisia). Journal of Environmental Management, 84:12–19
Kazakis, N. and K.S. Voudouris. 2015. Groundwater vulnerability and pollution risk assessment of porous 411 aquifers to nitrate: Modifying the DRASTIC method using quantitative parameters. J. Hydrol, 525: 13–25.
 Khawla, Kh. And H. Mohamed. 2020. Hydrogeochemical assessment of groundwater quality in greenhouse intensive agricultural areas in coastal zone of Tunisia: Case of Teboulba region. Groundwater for Sustainable Development, 10: 1-32.
Libutti, A. and M. Monteleone. 2017. Soil vs. groundwater: The quality dilemma. Managing nitrogen leaching and salinity control under irrigated agriculture in Mediterranean conditions. Agric. Water manage, 186: 40-50.
Malik, M.S. and J.P. Shukla. 2019. GIS modeling approach for assessment of groundwater vulnerability in parts of Tawa river catchment area, Hoshangabad, Madhya Pradesh, India. Groundwater for Sustainable Development, 9: 1-28.
Mencio, A. Mas-Pla, J. Otero, N. Regàs, O. Boy-Roura, M. Puig, R. Bach, J. Domènech, C. Zamorano, M. Brusi, D.2017. Nitrate pollution of groundwater; all right, but nothing else? Sci. Total Environ, 539: 241–251.
Ouedraogo, I., P. Defourny, and M. Vanclooster. 2016. Mapping the groundwater vulnerability for pollution at the pan African scale. Sci. Total Environ. 544: 939–953.
Piscopo, G. 2001. Groundwater vulnerability map, explanatory notes, Castlereagh Catchment, NSW. Departmant of Land and Water Conservation, Australia.” <http://www.dlwc.nsw.gov.au./care/water/groundwater/reports/pdfs/castlereagh_map_notes. pdfs.>.
Selvakumar, S., N. Chandrasekar, and G. Kuma. 2017. Hydrogeochemical characteristics and groundwater contamination in the rapid urban development areas of Coimbatore, India. Water Resour. Industry, 17: 26-33.
Teng, Y.G., R. Zuo, Y. Xiong, J. Wu, Y. Zh. Zhai, and J. Su. 2019. Risk assessment framework for nitrate contamination in groundwater for regional management. Science of the Total Environment, 697: 1-14.
Turgay, P. and K. Ercan. 2005. Trend analysis in turkish precipitation data. Hydrological­processes published online in wiley interscience (www. Interscience. Wiley.com).
Xing, L., H. Guo, and Y. Zhan. 2013. Groundwater hydrochemical characteristics and processes along flow paths in the North China Plain. Journal of Asian Earth Sciences. 70-71: 250-264.
Yousefia, H., A.  Haghizadehb, Y.  Yarahmadia, P.  Hasanpourb, and P. Noormohamadi. 2018. Groundwater pollution potential evaluation in Khorramabad-Lorestan Plain, western Iran. Journal of African Earth Sciences, 147: 647-656.
Zahedi, S., A. Azarnivand, and N. Chitsaz. 2017. Groundwater quality classification derivation using Multi-Criteria-Decision-Making techniques. Ecological Indicators. 78: 243-252.