بررسی کیفیت آب رودخانه صوفی‌چای با استفاده از روش‌های آنتروپی شانون و AHP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی مرند، دانشگاه تبریز، مرند، ایران

چکیده

بررسی تغییرات کیفیت آب رودخانه‌ها نقش مهمی در مدیریت پایدار منابع آب سطحی دارد. در این راستا، هدف از این مطالعه بررسی کیفیت آب رودخانه صوفی‌چای با استفاده از شاخص WQI در بازه زمانی 95-1351 می­باشد. در این مطالعه، روش‌های آنتروپی شانون و تحلیل سلسله مراتبی جهت تعیین وزن نسبی پارامترهای کیفیت آب استفاده شده است و سپس آنها با وزن‌های ارائه شده توسط سازمان بهداشت جهانی مقایسه شده‌اند. پارامترهای کیفی هدایت الکتریکی، اسیدیته، کل مواد جامد محلول، کلسیم، بی‌کربنات، سولفات، کلر، منیزیم و سدیم برای بررسی کیفیت آب رودخانه صوفی‌چای استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که کل مواد جامد محلول و هدایت الکتریکی در روش تحلیل سلسله مراتبی و سدیم، کلر و سولفات در روش آنتروپی به عنوان مؤثرترین پارامترها بر کیفیت آب رودخانه صوفی‌چای تعیین شده‌اند. میانگین مقدار شاخص کیفیت آب با استفاده از روش‌های وزن‌دهی آنتروپی، تحلیل سلسله مراتبی و وزن‌دهی استاندارد سازمان بهداشت جهانی در طول دوره زمانی 95-1351 به ترتیب برابر 13، 38 و 16 می‌باشد و  به عبارتی کیفیت آب رودخانه صوفی‌چای در وضعیت عالی قرار دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Water Quality of Soufi Chai by Shannon Entropy and AHP Methods

نویسندگان [English]

  • Marziyeh Manafi Mollayousefi 1
  • leila malekani 2
1 Department of agricultural economics, Agriculture Faculty, Tabriz University, Tabriz,, Iran
2 Marand Faculty of Technical and Engineering, University of Tabriz, Marand, Iran
چکیده [English]

Evaluation of the changes in river water quality plays key role in sustainable management of surface water resources. This study evaluates the river water quality of Sofi Chai River using the water quality index (WQI) from 1972 to 2016. Shannon's Entropy Method and Analytical Hierarchy Process (AHP) have been used to determine the relative weight of water quality parameters and then these parameters have been compared with the weights provided by the World Health Organization (WHO). Qualitative parameters of Electrical Conductivity (EC), acidity (pH), Total Dissolved Solids (TDS), calcium (Ca2+), bicarbonate (HCO3-), sulfate (SO42-), chloride (Cl-), magnesium (Mg2+) and sodium (Na+) have been used to evaluate the water quality of Soufi Chai River. The results of this study show TDS and EC in AHP and sodium, chlorine and sulfate in the Entropy Method are the most effective parameters on the water quality of Soufi Chai River. The average of Water Quality Indicator calculated by the weighting methods such as entropy, AHP and standard weighting of the WHO during the period of 1972 and 2016 are 13, 38 and 16, accordingly, which indicates that the water quality of Soufi Chai River is excellent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water Quality Index
  • Shannon Entropy
  • AHP
  • Time trend
  • Soufi Chai River
آخونی پورحسینی، ف. و م. ع. قربانی. 1395. کاربرد آنتروپی شانون در تعیین مؤثرترین پارامتر شیمیایی در کیفیت آب­های سطحی (مطالعه موردی: حوضه صوفی چای). محیط­زیست و مهندسی آب، دوره 2، شماره 4، ص 332-322.
آخونی پورحسینی، ف. و ک. ابراهیمی. 1398. ارزیابی کاربرد آنتروپی شانون در تعیین کیفیت آب­های سطحی (مطالعه موردی: رودخانه­های کارون و بابلرود). مدیریت آب و آبیاری، دوره 9، شماره 2، ص 183-171.
اصغرپور، م. ج. 1393. تصمیم‌گیری‌های چندمعیاره. انتشارات دانشگاه تهران. چاپ دوازدهم.امیری، و.، م. نخعی و ن. سهرابی. 1392. ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی بر اساس آنتروپی وزن‌دار شاخص کیفیت آب. زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، شماره 7، ص 39-31.
بیابانی، ل.، ملکیان، آ. و ب. اکبرپور بناب. 1399. ارزیابی پتانسیل منابع آب زیرزمینی حوضه‌ی آبریز صوفی چای با استفاده از مدل‌های نسبت فراوانی و سیستم اطلاعات جغرافیایی. هیدروژئومورفولوژی، دوره 7، شماره 22، ص 43-65. 
پارسامهر، ا. ح.، ح. ملکی‌نژاد و ز. خسروانی. 1397. بررسی تئوری آنتروپی شانون در وزن‌دار کردن شاخص کیفیت آب (مطالعه موردی: دشت میقان). پژوهش آب ایران، جلد 12، شماره 2، ص 110-101.
رجایی، ط.، ف. معصومی و ف. احمدی سیاوشانی. 1400. مکانیابی بهینه ایستگاه‌های پایش کیفیت آب سیستم رودخانه‌ای با استفاده از آنتروپی انتقال اطلاعات گسسته. آبیاری و زهکشی ایران، دوره 15، شماره 2، ص 295-306.
رشید سرخ­آبادی، م.، ع. شهیدی و ع. خاشعی سیوکی. 1393. تحلیل مکانی کیفیت آب زیرزمینی دشت زاوه برای استفاده در شرب با تلفیق سامانه اطلاعات جغرافیایی و فرایند سلسله مراتبی. مهندسی آبیاری و آب، سال پنجم، شماره هفدهم، ص 109-96.
زارعی، ع. و  م. بهرامی. 1395. بررسی تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی دشت فسا- فارس (سال‌های 1387 الی 1392). مهندسی آبیاری و آب ایران، سال ششم، شماره 24، ص 113-103.
زنجیرچی، س. م. 1393. فرایند تحلیل سلسله مراتب فازی. انتشارات صانعی شهمیرزادی. چاپ دوم.سازمان آب منطقه­ای استان آذربایجان شرقی. 1389. گزارش تحلیلی منابع آب شهرستان مراغه. آماربرداری سراسری منابع آب سطحی و زیرزمینی استان آذربایجان شرقی. مهندسان مشاور کمند آب، شرکت سهامی آب منطقه­ای آذربایجان شرقی.
سبزواری، ی.، ع. ح. نصرالهی و ح. یونسی. 1399. بررسی تغییرات زمانی- مکانی کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت بروجرد- دورود. مهندسی آبیاری و آب ایران، سال یازدهم، شماره چهل و یکم، ص 167-150.
طهماسبی، س.، م. افخمی و ا. تکدستان. 1390. تحلیل وضعیت فیزیکی، شیمیایی و میکروبی آب رودخانه گرگر با استفاده از شاخص کیفیت آب NSF. فصلنامه علمی- پژوهشی علوم بهداشتی، سال سوم، شماره 4، ص 64-55.
فاریابی، م. 1397. بررسی روند تکامل کیفی آب­های سطحی حوزه آبریز رودخانه هلیل رود با استفاده از پارامترهای فیزیکوشیمیایی و تکنیک­های آماری چند متغیره. مهندسی آبیاری و آب، سال هشتم، شماره سی و یکم، ص 200-185.
عبدالهی آرپناهی، ح. و ح. اسلامی. 1399. ارزیابی کیفیت آب رودخانه کارون برای تأمین آب مورد نیاز کشاورزی با استفاده از مدل AHP. دو فصلنامه مهندسی آب، دوره هشتم، شماره 1، صص 11-1.
ﻋﻠﯿﺰاده، م. 1383. روشﻫﺎی آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ اﻧﺪازهﮔﯿﺮی آﻟﻮدﮔﯽ آب. تألیف ترپاتهی و رانی گوویل، اﻧﺘﺸﺎرت ﻣﻮج ﺳﺒﺰ، ﺗﻬﺮان، ص 211.
ﻏﻼﻣﻌﻠﯽزاده آﻫﻨﮕﺮ، ا. 1381. ﮐﯿﻔﯿﺖ و ارزﯾﺎﺑﯽ ﮐﯿﻔﯽ آب آﺑﯿﺎری. انتشارات ﻋﻠﻮم ﮐﺸﺎورزی، ص 114.
معاونت نظارت راهبردی. 1389. راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه­ها. نشریه شماره 481، دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا، وزارت نیرو، تهران، ایران.
نادری، م. ح.، م. پورغلام آمیجی، م. خوش‌روش، آ. قجقی و ن. عرب. 1399. ارزیابی مقایسه­ای مکانی- زمانی پارامترهای کیفی آب و سلامت رودخانه زیارت با استفاده از تحلیل آماری و شاخص کیفی NSFWQI. تحقیقات آب و خاک ایران، دوره 51، شماره 6، ص 1372-1353.
نخعی، م.، م. ودیعتی و م. اسمعیلی فلک. 1392. پهنه­بندی کیفی آب زیرزمینی دشت ورامین از نظر کشاورزی به روش تحلیل سلسله مراتبی در محیط GIS. تحقیقات منابع آب ایران، سال نهم، شماره 3، ص 98-94.
ولایتی، س. 1388. هیدرولوژی سازندهای نرم و سخت مبانی نظری و عملی. انتشارات جهاد دانشگاهی.
 
Galal-Uddin, M., Nash, S., and A. Olbert. 2021. A review of water quality index models and their use for assessing surface water quality. Ecological Indicators, 122. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.107218.
Hasan, M. S. U. and A. K. Rai. 2020. Groundwater quality assessment in the Lower Ganga Basin using entropy information theory and GIS. Journal of Cleaner Production, 274, 123077, 1-13.
Howladar, M.F., E. Chakma, N.J. Koley, S. Islam, M.A. Al Numanbakht, Z. Ahmed, T.R. Chowdhury and Sh. Akter. 2020.  The water quality and pollution sources assessment of Surma River, Bangladesh using, hydrochemical, multivariate statistical and water quality index methods. Groundwater for sustainable development, 12 (2021):1-9.
Jinhua, W., l. Peiyue and Q. Hui. 2011. Groundwater quality in Jingyuan County, a semi- humid area in northwest China. Journal of Chemistry, 8(2): 787-793.
Mao, F., X. Zhao, P. Ma, Sh. Chi, K. Richards and J. Clark. 2019. Developing composite indicators for ecological water quality assessment based on network interactions and expert judgment. Environmental Modelling & Software, 115 (2019): 51-62.
OECD. 2008. Handbook on constructing composite indicators: methodology and user guide. Methodology and user guide, Organization for Economic Co-operation and Development, Joint Research Centre, Paris.
Pei-Yue L., Q. Hui and W. Jian-Hua. 2010. Groundwater Quality Assessment Based on Improved Water Quality Index in Pengyang County, Ningxia, Northwest China. Journal of Chemistry, 7(S1): 209-216.Qian, L. and Xueping, H. 2007. Assessment of the agricultural sustainability of Shaanxi Province China. Journal of Ecological Economy, 3: 60-66.Ramos, M. A. G., E. S. B.  Oliveria, A. C. S. Piao, D. A. N. O. Leite and D. F. Angelis. 2016. Water Quality Index (WQI) of Jaguari and Atibaia Rivers in the region of Paulínia, São Paulo, Brazil. Environ Monit Assess, 188-263.
Saaty, T.L. 1980. The analytical hierarchical process planning, priority setting, resource allocation. RWS publications, USA. 2: 16–24.
Seifi, A., M. Dehghani, and V. P. Singh. 2020. Uncertainty analysis of water quality index (WQI) for groundwater quality evaluation: Application of Monte-Carlo method for weight allocation. Ecological Indicators, 117, 106653.‏
Singh, R.K., H.R. Murty, S.K. Gupta and A.K. Dikshit. 2012. An overview of sustainability assessment methodologies. Ecol. Indicat. 15, 281–299.
Singh, K. R., R. Dutta, A. S. Kalamdhad and B. Kumar. 2019. Information entropy as a tool in surface water quality assessment. Environmental Earth Sciences, 78(1), 15.‏
Udayalaxmi, G., D. Himabindu and G. Ramadass. 2010. Geochemical evaluation of groundwater quality in selected areas of Hyderabad, A.P, India. Indian Journal of Science and Technology, 3(5): 546-553.
World Health Organization. 2011. Guidelines for drinking-water quality - 4th edition, Publications of the World Health Organization, available on the WHO web site (http://www.who.int).
Wu J. P., H. Li and M. Qian. 2011. Groundwater quality in Jing Yuan County a semi-humid area in northwest China. J. Chem., 8(2), 787-793.
Wu, H., W. Yang, R. Yao., Y, Zhao., Q, Yuan and R. Zhang. 2020. Evaluating surface water quality using water quality index in Beiyun River, China. Environmental Science and Pollution Research, 27: 35449–35458.
Yue L. P., Q. Hui, and W. Jian-Hu. 2010. Groundwater quality assessment based on improved water quality index in Pengyang Country, Ningxia, northwest China. J. Chem., 7(S1), 209-216.