پهنه‌بندی کیفی منابع آب زیرزمینی با استفاده از روش‌های زمین آمار و GIS (مطالعه موردی حوضه آبخیز سلیمانشاه)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو/ دانشگاه بوعلی سینا

2 دانشیار دانشگاه بوعلی سینا همدان

3 دانشجوی دکتری مهندسی منابع اب

چکیده

در بسیاری از مناطق جهان مخصوصاً مناطق خشکی مانند ایران، آب زیرزمینی به­عنوان منبع مهمی برای رفع نیاز­های شرب و کشاورزی محسوب می­شود. فعالیت­های کشاورزی و استفاده بیش از اندازه از کودهای شیمیایی از عوامل مهم در کاهش کیفیت آب­های زیرزمینی است. این پژوهش با هدف بررسی پراکنش کیفیت آب‌های زیرزمینی در حوضه آبخیز سلیمانشاه در استان کرمانشاه و تهیه نقشه آلودگی آب‌های زیرزمینی در اراضی تحت کشاورزی با استفاده از روش زمین آمار صورت گرفت. لذا به‌منظور پیش‌بینی پراکنش مکانی پارامترهای کل مواد جامد محلول (TDS)، نسیت جذب سدیم (SAR)، کلر و نیترات آب ‌های زیرزمینی از60 چاه موجود در محدوده نمونه‌برداری شده، جهت درون‌یابی از روش‌های کریجینگ و IDW و به‌منظور انتخاب مدل مناسب از شاخص RSS استفاده گردید، سپس با استفاده از تکنیک ارزشیابی متقابل و روش‌های ارزیابی خطا، نظیر RMSE و ME مناسب‌ترین روش درون‌یابی انتخاب شد. نتایج نشان داد که برای پهنه‌بندی پارامترهای مذکور روش کریجینگ معمولی‌-‌نمایی بر سایر روش‌ها ارجحیت دارد. در نهایت پس از انتخاب مدل مناسب جهت درون‌یابی، نقشه پراکنش پارامترهای مورد بررسی در محیط ArcGIS10 تهیه گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Qualitative Zoning of Groundwater Resources Using Geostatistical and GIS Methods (Case Study: Soleymanshah Watershed)

نویسندگان [English]

  • Ensyeh Merati 1
  • A T 2
  • Nasredin Parsafar 3
1 Ph.D. Student, Department of Water Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Dr A.Taheri Tizro Dept. of Water Engineering, College of Agriculture, Buali Sina University (BASU)
3 Ph.D. Candidate, Water Resource Eng. Department,
چکیده [English]

In many regions especially dry areas such as Iran, groundwater resources are the main sources to provide the needed drinking and agricultural water. Agricultural activities and excessive use of the chemical pesticides are the important sources which decrease the groundwater quality. Therefore, in this research, using Geostatistical methods including Kriging and weighted Inverse Distance the spatial distribution of TDS, SAR, chloride and nitrate amounts of groundwater were evaluated in the Kermanshah- Soleymanshah watershed. To this regard, Parameters values of groundwater of 60 wells in watershed were sampled. To analyze the spatial distribution of the groundwater quality the Geostatistical software ArcGIS version 10 was used. The performance criteria for evaluating the used methods were Mean Error (ME) and Root Mean Square Error (RMSE) along with the Cross Validation method. RSS index was used to select the appropriate model. The results showed that the ordinary Kriging was the best method to estimate the qualitative parameters of the groundwater. Finally, the map of the spatial distribution parameter’s amounts was provided based on the best method

کلیدواژه‌ها [English]

  • GIS
  • Groundwater
  • Interpolation
  • Quality parameters
ترابی پت­کله ص، 1388. مدیریت خشکسالی: تحلیلوپیش‌بینیخشکسالیواثراتآندرمدیریت منابعآب. رساله دکتری تخصصی، دانشکدهمهندسیعمرانومحیط زیست، دانشگاهصنعتی امیرکبیر.
تقی زاده مهرجردی ر، محمودی ش، خزائی س ح و حیدری ا، ۱۳۸۷. مطالعه تغییرات مکانی شوری آبهای زیرزمینی با استفاده از زمین آمار ( مطالعه موردی: رفسنجان ). دومین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست، تهران، دانشگاه تهران، دانشکده محیط زیست.
تقی‌زاده مهرجردی ر، زارعیان جهرمی م، محمودی ش، حیدری ا و سرمدیان ف، 1387. بررسی روش‌های درون‌یابی مکانی جهت تعیین تغییرات مکانی ویژگی‌های کیفی آب‌های زیرزمینی دشت رفسنجان. مجله علوم و مهندسی آّبخیزداری ایران، سال 2، شماره 5، صفحه‌های 63 تا 70.
حسنی پاک ع­‌ا، 1386. زمین آمار (ژئواستاتیستیک). انتشارات دانشگاه تهران.
خزاعی س­ح، عباسی تبار ح و تقی‌زاده مهرجردی ر، 1390. پهنه‌بندی آلودگی نیترات در آب‌های زیرزمینی استان فارس با استفاده از روش زمین آمار (مطالعه موردی: منطقه سیاخ دارنگون). نشریه محیط زیست طبیعی، دوره ۶۴ ، شماره ۳، صفحه­های ۲۶۷ تا 279.
رضایی م، دواتگر ن، تاجداری خ و ابولپور ب، 1389. بررسی تغییرات مکانی برخی شاخص های کیفی آب های زیرزمینی استان گیلان با استفاده از زمین آمار. نشریه آب و خاک، جلد 24، شماره 5، صفحه­های 932 تا 941.
زهتابیان غ و محمد عسکری ح، 1386. طرح تحقیقاتی بررسی و تحلیل مکانی خصوصیات کیفی آبهای زیرزمینی درحوزه آبخیز گرمسار. دانشگاه تهران.
علیزاده ا، 1392. رابطه آب و خاک و گیاه. انتشارات دانشگاه امام رضا، چاپ چهاردهم، 472 صفحه.
مرآتی فشی ا، 1390. واسنجی روش­های دبی- اشل با توجه به فرم بستر در ایستگاه­های هیدرومتری حوضه قره سو. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه رازی کرمانشاه، دانشکده کشاورزی، 127 صفحه.
معروفی ص، ترنجیان ا و زارع ابیانه ح، 1388. ارزیابی روش­های زمین آمار جهت تخمین هدایت الکتریکی و PH، زه­آب­های آبراهه­ای دشت همدان – بهار. مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، جلد 16، شماره 2، صفحه­های 169 تا 187.
Barcae E and Passarella G, 2008. Spatial evaluation of the risk of groundwater quality degradation: A comparison between disjunctive kriging and geostatistical simulation. Environmental Monitoring and Assessment133: 261-273
Fetouani S, Sbaa M, Vanclooster M and Bendra B, 2008. Assessing groundwater quality in the irrigated plain of Triffa (North-East Morocco). Agricultural Water Management 95: 133-142.
Krige DG, 1951. A statistical approach to some basic mine valuation problems on the Witwatersrand. Journal of the Chemical. Metallurgical and Mining Society of South Africa 52:119-139.
Kresic N, 1997. Quantitative Solutions in Hydrogeology and Groundwater Modeling. Lewis Publishers, Boca Raton, FL, 464pp, Chicago. 464p.
Joumel AG and Huijbregts ChJ, 1978. Mining Geostatistics. Academic Press, New York.
Ahmed S, 2002. Groundwater monitoring network design: application of geostatistics with a few case studies from a granitic aquifer in a semi-arid region. In: Groundwater Hydrology, Sherif MM, Singh VP and Al-Rashed M (Eds.), Balkema, Tokyo, Japan. 2: 37-57.
Robinson TP and Metternicht G, 2006. Testing the performance of spatiali techniques for mapping soil properties. Computers and Electronics in Agriculture 50: 97-108.