بخشی از مقاله
چکیده
شهرستان ورامین یکی از شهرستان های مهم تهران از حیث جمعیت و بدلیل داشتن زمین های حاصلخیز بـه منطقـه کشـاورزی مهـم استان تبدیل شده است.از این رو تامین آب شرب و دفع بهداشتی فاضلاب با توجـه بـه شـرایط اقلیمـی ، زمـین شناسـی ، نیـاز آبـی و پراکنش روستاهای منطقه از اهمیت زیادی برخوردار است . این مطالعه با هدف بررسی وضعیت کیفی منابع آب روسـتاهای شهرسـتان ورامین با استفاده از نرم افزار GIS و در نهایت ارائه مدل کیفی انتشار آلاینده با دو مدل Kriging و Splines و مقایسه این دو مدل با هم صورت پذیرفته است.
روش تحقیق این پژوهش براساس نمونه برداری 10 چاه و تعیین 20 پارامتر فیزیکوشیمیایی به ازای هر چاه در آزمایشگاه مرجع شرکت آب و فاضلاب استان تهران انجام پذیرفت . پس از دریافت نتایج آنالیزهای آزمایشگاهی مراتب اطلاعات کیفی همراه با اطلاعات کمی و مختصاتی هر چاه در قالب فایل های Excel به عنوان Database طراحی و پیاده سازی شده است . در نهایت در سامانه اطلاعات جغرافیاییGIS بصورت نقشه های پهنه بندی ارائه گردید . مقایسه دو مدل ارائه شده و نقشه های پهنه بندی بیانگر این واقعیت هستند که استفاده از مدل Kriging در آنالیز نمونه ها عملکرد بهتری نسبت به مدل Splines دارد.
با توجه به نقشه های کیفی بدست آمده از هر دو مدل این مهم قابل برداشت است که نواحی مرکزی دشت کیفیت مطلوبتری از آب آشامیدنی را دارا می باشند.
واژه های کلیدی: کیفیت آب ، آب شرب ، شهرستان ورامین ، دو مدل Kriging و Splines
-1 مقدمه
ورامین یکی از شهرستان های استان تهران است که در ناحیه ی جنوب خاوری استان واقع شده است. این منطقه یکی از کانون های تاریخی مهم است که پس از ویرانی ری به دست مغول ها مردم ری را درخود جای داده است. کشاورزی در شهرسـتان ورامـین در دشتی وسیع و حاصل خیز صورت می گیرد و از رونق خوبی برخوردار است. ورامین یک شهرستان صنعتی نیز به شمار می آید. کارخانه های صنعتی و کارگاه های تولیدی ورامین؛ نقش عمده و موثری را دراقتصاد این شهرستان ایفا می کنند. وجود کارخانـه هـای صـنعتی چون: روغن نباتی و قند، مواد غذایی و... اشتغال عده ای از اهالی ورامین را میسر ساخته، امـا اقتصـاد سـنتی اغلـب مـردم ایـن ناحیـه کشاورزی است که همواره در طول تاریخ وسیله گذران زندگی مردم بوده است. شهرستان ورامین در حاشیه دشت بزرگ کویر واقع شده و پارک ملی کویر و کویرهای جنوبی آن؛ از مناطق دیدنی و طبیعی پیرامون ورامین به شمار می آیند(.(1
به قول علمی مشهور ورامین، در َ39و ْ 51طول شرقی و ً30و َ19وْ 35 عرض شمالی و در 35 کیلـومتری جنـوب شـرق تهـران واقـع است(.( 2
حدود 56 از جمعیت شهرستان ورامین شهرنشین و 44 آن در مناطق روستایی ساکن هستند . در روستاهای شهرستان ورامین منابع آب زیرزمینی (چاه) تنها منابع تامین آب شرب ساکنین منطقه میباشد . نظر به پراکندگی موقعیت روستاها و منابع تامین آب ، بررسی کیفیت آب امری ضروری قلمداد میگردد .
تهیه نقشه های کیفی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS نمایانگر پراکنش کیفیت منابع آب از ضرورت های مدیریت کارامد آن میباشد . این مطالعه با هدف بررسی کیفیت منابع آب زیرزمینی شهرستان ورامین ، تعیین شدت آلودگی منطقه و تهیه نقشه های کیفی GIS به تفکیک پارامترها ی فیزیکی و شیمیایی صورت پذیرفته است( .(3در این مقاله هدف اصلی بررسی دو مدل انتشار آلاینده با استفاده از روش های Splines Kriging در GIS بوده است. در این خصوص نقشه های کیفی براساس داده های مکانی بدست آمده اند و مقایسه ای بین این دو مدل صورت پذیرفته است.
در مقاله صادقیان،واقعی و محمدزاده، در پیش بینی تغییرات مکانی- زمانی سطح آب زیر زمینی در دشـت بیرجنـد از روش کریجینـگ استفاده شده است. در این مقاله بیان شده است کهسطح آبهای زیر زمینی متغیری است که در طول زمان و مکـان تغییـر مـی کنـد و میتوان آن را به عنوان یک مجموعه داده فضایی- زمانی در نظر گرفت . منحنی تـراز پـیش بینـی سـطح آبهـای زیـر زمینـی بـه روش کریجینگ عام تحت مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است .(4)
در مقاله،خانم روشنک علی محمدی ، ارتباط بین Splines و Kriging شرح داده شده است و سپس بـرای اپیـدمیولوژیک داده هـای واقعی دو بعدی، مجموعه داده ها در ابعاد طول و عرض جغرافیایی مشاهده و رفتار ایـن روش مـورد بررسـی قـرار گرفتـه شـده اسـت . مقایسه این اجراها نشان می دهد که برای این مجموعه داده ها ، روش Kriging عملکرد بهتری از روش Splines داشته است(.(5
در مقاله Geoffrey M. Laslett بیان شده است که از پیش بینی داده ها در اکولوژی ، علوم خاک ، منابع آب ، مهندسـی معـدن ، برای موقعیت های غیرقابل مشاهده از مدلسازی استفاده می گردد . در این مقاله در آنـالیز نمونـه هـای واقعـی از دو مـدل Splines و Kriging استفاده شده که نتیجه مدل Kriging بهتر از مدل Splines بوده است .(6)
-2- بررسی دومدل Splines و Kriging
روش های مختلف برای تجزیه و تحلیل انواع مختلف از مجموعه داده وجود دارد . هنگامی که داده ها به یکـدیگر وابسـته هسـتند میتــوان از Kriging و Splines بــه عنــوان دو روش بــرای درونیــابی و پــیش بینــی داده هــای مکــانی اســتفاده نمــود(.(5 درنرم افزار ARCGIS میتوان داده های آماری زیادی را مورد تجزیه و تحلیل قرارداد . GIS قابلیت آنالیز داده هـای گونـاگونی درزمینـه آب ، خاک ، هوا، مسائل اجتمـاعی و اقتصـادی و ... را دارد . GIS داده هـای زمـین آمـاری را پـردازش کـرده و اطلاعـات پدیـده را در همسایگی آن درون یابی میکند . در این تحقیق دو روش درون یابی مورد بررسی قرار گرفته و ارجحیت یکی بر دیگری ذکر میگردد.
در مدلKriging فرض بر این است که توزیع فضایی پدیده های جغرافیایی را می توان توسط مـدل تحقـق یـک تـابع تصـادفی و بـا استفاده از تکنیک های آماری تجزیه و تحلیل داده ها (کوواریانس) و معیارهای آماری (حداقل واریانس) پیش بینی کرد(.(7
مدل فیزیکی Splines بر انعطاف پذیری تکیه می کند .که به وسیله تغییر در خواص الاستیک تابع درونیابی ، داده ها مدل میشوند. اغلب ، پدیده های فیزیکی ناشی انسجام خاک ، تاثیر آب و هوا و ... ، Splines ها ثابت کرده اند کهنسبتاً موفق هستندغالبـاً. داده هـا به سادگی فاقد اطلاعاتی در موارد مهم ویژگی های پدیده مدل ، مانند خواص تحلیلی سطحی یا فیزیکی قابل قبول هندسه های محلی هستند .(7)
تحت شرایط خاصی ، این دو روش معادل هم هستند ، اما در عمل آنها رفتارهای متفاوتی نشان می دهد . تفاوت اساسی بین دو مـدل Splines و Kriging در این است که در مدل Splines داده های مکانی براساس تکنیک های آماری تجزیه و تحلیـل میشـوند امـا در مدل Kriging براساس داده های مکانی ، مدل ریاضی و آماری تعریف شده و داده ها تجزیه و تحلیل میگردند(.(5
از این رو Kriging پدیده ها را بسیار قویتر از Splines بصورت تصادفی با برآورد آماری مورد تجزیه و تحلیـل قـرار میدهـد((7 و روش بهتری برای پیش بینی داده های مکانی است .(5)
-3-1 منطقه مورد مطالعه :
شهرستان ورامین از شهرستان های استان تهران واقع در 45 کیلومتری جنوب شرق آن است . از لحاظ پستی و بلندی دشت وسیعی است که جنوب آن به کویر مرکزی ایران منتهی میشود .(8)
دشت ورامین دارای خاک های زراعی مناسبی بوده که به علت حفاری تعداد کثیری چاه غیرمجاز و برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی، منجر به تغییرات کمی و کیفی و کاهش سطح آب زیرزمینی منطقه شده است .
جمعیت این شهرستان بالغ بر 468349 نفر برآورد میشود . دارای 195 روستا ، 5 دهستان و 3 شهر میباشد (9) ارتفاع ورامین از سطح دریا 1000 متر میباشد .(10)
ژئومورفولوژی دشت ورامین : این دشت به نواحی مرتفع ، دامنه ای ، دشتی تفکیک میشود .(11)
-1 -3-1 آب و هوا : اقلیم منطقه مطابق طبقه بندی کوپن و دمارتن از نوع بیابانی و خشک میباشد(.(12
درجه حرارت : درجه حرارت در این منطقه به علت شرایط خاص اقلیمی در فصول مختلف متغیر است . در فصل تابستان به علت وزش بادهای گرم محلی ، درجه حرارت از 40 درجه سانتیگراد تجاوز مینماید و گاهی اوقات به 45 درجه میرسد و از تهران گرمتر میشود . در زمستان نیز درجه حرارت به چندین درجه زیر صفر میرسد(.(8
-2 -3-1 بارندگی: بارندگی در ورامین حداکثر بارش سالانه 213 میلیمتر مربوط به سال 1994 و حداقل مقدار آن 71 میلیمتـر در سال 1995 اتفاق افتاده است. متوسط بارندگی سالانه در شهرستان ورامین براسـاس آمارهـای موجـود، 138/3 میلیمتـر در سـال مـی باشد(.(12
-3 -3-1 اراضی زیرکشت و کودهای مصرفی شهرستان ورامین : حدود 60 هزار هکتار از اراضی آن زیر کشت است .کودهای شیمیایی نیتراته مانند نیترات آمونیوم و فسفات آمونیوم بیشترین کودهای هستند که در اراضی کشاورزی این شهرستان مورد استفاده قرار می گیرد . چاه های این منطقه از نوع آبرفتی هستند و در همه موارد سیستم انتقال آب روستاها ، ترکیبی از پمپاژی و ثقلی میباشد .(1)
