مقایسه تاثیر پارامترهای هم‌وزن و پارامترهای وزن‌دار شده به روش تئوری آشفتگی در نتایج شاخص کیفیت آب(مطالعه موردی: دشت فسا)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی ، دانشگاه فسا، فسا، ایران

2 گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران.

3 ، گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

4 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه فسا، فسا، ایران

چکیده

یکی از روش­های تعیین کیفیت آب، استفاده از شاخص کیفیت آب است. پارامترهای بسیاری در این شاخص استفاده می­شود که اهمیت هر یک از آن­ها در تعیین کیفیت آب یکسان نیست. بنابراین یکی از مهمترین  مسائل پیش روی محققین، محاسبه میزان اهمیت هر یک از پارامترهای مورد بررسی است. هدف از این پژوهش مقایسه تاثیر پارامترهای  با وزن یکسان و پارامترهای وزن­دار شده به روش تئوری آشفتگی در نتایج کیفیت آب دشت فسا بود. برای این منظور وزن 9 پارامتر شیمیایی 55 نمونه آب زیرزمینی، یکبار به­ صورت برابر و بار دیگر با وزن­های بدست آمده از روش تئوری آشفتگی (آنتروپی شانون) محاسبه شدند. سپس با استفاده از آنالیزهای آماری، وجود یا عدم وجود تفاوت معنی­دار در نتایج کیفیت آب حاصل از دو گروه (وزن های یکسان و وزن های متفاوت) مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه جهت تعیین کارایی هر یک از این دو روش، ضریب همبستگی رتبه­ای اسپیرمن بین رتبه کیفیت چاه­ها در روش­های مورد بررسی  و رتبه کیفیت چاه­ها به روش دیاگرام شولر محاسبه شدند. در انتها نمودار خوشه­بندی و پهنه­بندی کیفی چاه­ها ترسیم گردید. نتایج نشان داد در سطح 01/0 بین نتایج شاخص کیفیت آب حاصل از وزن­های یکسان با نتایج شاخص کیفیت آب که به روش آنتروپی شانون وزن­دار شده بود، تفاوت معنی­داری وجود داشت. همچنین مقدار همبستگی 926/0 بین رتبه­های کیفیت چاه­ها به روش دیاگرام با رتبه­های کیفیت نمونه­ها به روش آنتروپی شانون، کارایی بالای این روش را در محاسبه شاخص کیفیت آب  تایید کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of the Effect of Equal Weights Parameters and Weighted Parameters by Use of Shannon Entropy Theory on Water Quality Index (Case Study: Fasa Plain)

نویسندگان [English]

  • Amir Hossein Parsamehr 1
  • Mohammad Zare 2
  • Zahra Khosravani 3
  • Alireza Pourbagheri 4
1 Instructor of Range and Watershed Management, Faculty of Agriculture, Fasa University, Fasa, Iran
2 Assistant Professor of dry and desert Regions Management, Faculty of Natural Resources and Desert Studies, Yazd University, Yazd
3 , Faculty of Natural Resources and Desert Studies, Yazd University, Yazd, Iran.
4 Instructor of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Fasa University, Fasa, Iran
چکیده [English]

One of the methods to determine the water quality is applying water quality index. This comprises several parameters with different effects on water quality. Therefore, one important problem is to calculate the exact value for each of the parameters. The purpose of the present study is to compare the effects of equal weights and weighted parameters on the results of water quality index in Fasa plain employing Entropy theory. To this end 9 Chemical parameters from 55 groundwater samples were investigated and ranked using the water quality index. Then, the weight of the parameters was calculated with the weights that obtained by the Shannon Entropy method. Thereafter, the significant difference was investigated between two groups. In order to determine the efficiency of each of these two methods, the Spearman's correlation was employed between the rating of wells quality in two methods and the rating of wells quality which was calculated by Sholer diagram. At the end, the clustering and qualitative zoning of wells were plotted. The results showed that there was a significant difference between the results of the water quality index whose weights obtained from the equal weights method and Shannon Entropy method in 0.01 level. Also, the high correlation (0.926) between ratings of wells quality by Sholer diagram method and ratings of wells quality was obtained by Shannon Entropy method indicates the high significance of this method in calculating water quality index.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keyword: Shanon Entropy
  • Groundwater
  • Water Quality Index. Fasa plain

آبی­زاده، ا.، 1381. نگرشی بر قنات با محوریت آموزش و احیاء فناوری بومی، فرهنگ و معماری ایرانی. دو فصلنامه معماری و شهرسازی آرمان شهر، دوره 3، شماره 5، ص22-1.

آخونی پورحسینی، ف.، و قربانی، م. ح.، 1395. کاربرد آنتروپی شانون در تعیین موثرترین پارامتر شیمیایی در کیفیت آب های سطحی (حوضه صوفی چای). مجله محیط زیست و مهندسی آب. دوره 2، شماره 4، ص316-304.

اصغری مقدم، ا.، ودیعتی، م.، 1395. رتبه­بندی کیفیت آب زیرزمینی دشت سراب برای مصارف شرب با استفاده از روش آنتروپی. مجله دانش آب و خاک، شماره 3، بخش 2، ص 13-1.

امیری، و.، نخعی، م.، و سهرابی، ن.، 1392. ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی بر اساس آنتروپی وزن دار شاخص کیفیت آب. مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته. دوره 3، شماره 7، ص 39-31.

بی­همتا، م. ر.، زارع چاهوکی، م. ع.، 139.، اصول آمار در علوم منابع طبیعی، چاپ سوم، انتشارات دانشگاه تهران، ص322.

پارسامهر، ا. ح.، ملکی نژاد، ح.، خسروانی.، ز. 1397. بررسی تئوری آنتروپی شانون در وزن­دار کردن شاخص کیفیت آب (مطالعه موردی: دشت میقان). پژوهش آب ایران،  دوره 12، شماره 29، ص 110-101.

پورمقدس، ح.، 1381. بررسی کیفیت آب­های زیرزمینی منطقه لنجانات اصفهان. فصلنامه مجله دانشکده بهداشت و انستیتو تحقیقات بهداشتی، دوره 1، شماره 4، ص 40-31.

حمیدیان، ل.، معراجی، س. ح.، فیجانی، ا.، و بطالبلویی، ص.، 1395. ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی استان بوشهر با استفاده از شاخص کیفی آب. هیدروژئولوژی، دوره 2، شماره 1، ص44-31.

روحانی، ح.، زکی، ا.، کاشانی، م.، فتح آبادی، ا.، 1394. ارزیابی پایداری تغییرات کیفیت شیمیایی آب سطحی در رودخانه گرگانرود. اکوهیدرولوژی، دوره 2، شماره 2، ص 140-129.

شرکت سهامی آب منطقه ای فارس، 1387. گزارش تلفیق مطالعات منابع آب حوزه آبریز رودخانه مند و حوزه های بسته هرم، کامیان و خنج (جلد سوم)، بخش 5، بیلان محدوده مطالعاتی فسا، 93 صفحه.

صیف، م.، مساعدی، ا.، محمدزاده، ح.، 1390. ارزیابی تاثیر خشکسالی بر افت منابع آب زیرزمینی (مطالعه موردی: آبخوان دشت فسا)، پانزدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، 23 آذر 1390، دانشگاه تربیت معلم تهران.

Guey-Shin, S., Bai-You, C., Chi, T. C., Pei, H. Y., Tsun, K. C.,2011. Applying factor analysis combined with kriging and information entropy theory for mapping and evaluating the stability of groundwater quality variation in Taiwan. International Journal of Environmental Resources and Public Health, 8: 1084-1109.

Güler, C., Thyne, G. D., McCray, J. E., Turner, K. A.,2002. Evaluation of graphical and multivariate statistical methods for classification of water chemistry data. Hydrogeology journal, 10(4): 455-74.

Jian-Hua, W., Pei-Yue, L., Hui, Q.,2011. Groundwater Quality in Jingyuan County, in Northwest China. E-Journal of Chemistry, 8(2): 787-793.

Khadam, I. M., Kaluarachchi, J. J., 2000. Water quality modeling under hydrologic variability and parameter uncertainty using erosion-scaled export coefficients. Journal of Hydrology, 330(1): 354-67.

Krishna, G., Singh, S., Gurjar, S., NC, G.,2016. Assessment of Water Quality Index (WQI) of Groundwater in Rajkot District, Gujarat, India.journal of earth science and climate change, 7(3):123-134.

Lobato,T. C.,HauserDavis, R. A., Oliveir, T. F., Silveira, A. M., Silva, H. A., Tavares, M.R., 2015. Construction of a novel water quality index and quality indicator for reservoir water quality evaluation: A case study in the Amazon. Journal of Hydrology, 522(3): 674-683.

Machiwal, D., Jha, M. K., Mal, B. C.,2011. GIS based assessment and characterization of groundwater quality in a hard-rock hilly terrain of Western India. Environmental Monitoring and Assessment, 174(1-4): 645–663.

Mishra, P. C., Patel, P. K.,2001. Study of the pollution load in the drinking water of Rairangpur, a small tribal dominated town of North Orissa. Indian Journal of Environment and Ecoplanning, 5 (2): 293-298.

Ngoc, H. o.,2012. Total water quality index using weighting factors and standardize in to a parameter. Environment Asia. 5(2): 63-74.

Pei-Yue, L., Hui, Q., Jian-Hua, W.,2010. Groundwater Quality Assessment Based on Improved Water Quality Index in Pengyang County, Ningxia. Northwest China. E-Journal of Chemistry, 7(S1): 209-216.

Ramakrishnaiah, C. R., Sadadhiv, C., Rangnna, G.,2009. Assessment of water quality index for the groundwater in TumkurTaluk, Karnataka State. India.E-Journal of Chemistry, 6(2): 523-530.

Sargaonkar, A., Deshpande, V., 2003. Development of an overall index of pollution for surface water based on a general classification scheme in Indian context. Environmental monitoring and assessment, 89(1): 43-67.

Shannon Claude, E.,1948. A mathematical theory of communication. Bell System Technical Journal, 27: 379–423.

Scholler, H. L.,1964. Classification geochimique des eaux. I.A.S.H. publication. 64(4): 16-24.

Shyu, G. S., Cheng BY, Chiang CT, Yao PH, Chang TK. 2011.Applying Factor Analysis Combined with Kriging and Information Entropy Theory for Mapping and Evaluating the Stability of Groundwater Quality Variation in Taiwan. International Journal of Environment Research and Public Health. 8: 1084-1109.