بخشی از مقاله
چکیده
اطلاع از کیفیت منابع آب زیرزمینی کمک شایانی بهمنظور مدیریت بهینه، استفاده و در نهایت بهرهبرداری مناسب از آنها میکند. در این تحقیق با استفاده از روشهای مختلف میانیابی، پراکنش پارامترهای سدیم، کلسیم، کلر، هدایت الکتریکی و سختی آب های زیرزمینی سه دشت فارسان-جونقان، سفیددشت و شهرکرد، واقع در استان چهارمحال و بختیاری بررسی شده است. برای بررسی خطای هر روش میانیابی و انتخاب بهترین روش، از تکنیک اعتبارسنجی حذفی، استفاده شد.
همچنین جهت مقایسه آماری مدلها از مقادیر درصد خطای نسبی - E - و میانگین خطای انحراف - MBE - برای هر مدل استفاده گردید. نتایج نشان میدهد که روش انحنای کمینه با داشتن میانگین خطای 13/11 درصد، مناسبترین روش برای میانیابی پارامترهای کیفی مورد نظر در دشت های مورد مطالعه است. همچنین در این دشت ها روش رگرسیون چند جملهای با داشتن میانگین خطای 24 درصد در اولویت بعدی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که چهار عامل اصلیِ پراکنش نقاط نسبت به مرکز ثقل دشت، تعداد آنها، اختلاف ارتفاع مطلق دشت و نوع متغیر در دقت روشهای میانیابی موثر است.
مقدمه
مطالعات و بررسی های فراوانی در مورد کیفیت آب زیرزمینی و پیشگیری از آلودگی این منابع در اکثر کشورها صورت گرفته است. این در حالی است که کیفیت آبهای زیرزمینی در مقیاس های مکانی و زمانی عمل کرده و نمیتوان خواص آن را در طول زمان و مکان ثابت فرض کرد. خطای مربوط به نحوه میانیابی از جمله خطاهایی است که بر روی داده های نقطهای اعمال می شود و عمده این نوع خطا مربوط به نامناسب بودن روش انتخابی جهت میانیابی است
به فرآیند برآورد ارزشهای کمی، برای نقاط فاقد داده، به کمک نقاط مجاور و معلوم - که به نام پیمونگاه، نمونه و یا مشاهده موسوماند - میانیابی گویند. بنابراین میانیابی به معنای تبدیل دادههای نقطه ای به داده های پهنهای است
روش های میانیابی در دهه 1960 ابداع شدند و کاربرد آن در استخراج معادن و سپس در علوم دیگر گسترش یافت. در علوم و مهندسی آب نیز کابردهای فراوانی از روشهای میانیابی در برآورد چگونگی توزیع بارندگی و تخمین پارامترهای ژئوهیدرولوژی نظیر مقدار رطوبت خاک، هدایت هیدرولیکی اشباع، اسیدیته، تعیین سطح ایستابی و ... به چشم میخورد
کارآموز و همکاران - 1383 - در طراحی یک شبکه بهینه پایش کیفی رودخانه کارون از روش زمین آماری کریجینگ استفاده نمودند. نتایج نشان دهنده کاربرد مناسب و قابل قبول روش کریجینگ در زمینه طراحی شبکه پایش کیفی رودخانهها بود. جین و همکاران - 2002 - یک مدل میانیابی جدید را بر مبنای تکنیک میانیابی شپارد بنام روش SP برای ارزیابی جامع کیفیت آب بر مبنای جداول استاندارد کیفیت آب پیشنهاد نمودند.
اکبری و همکاران - 1385 - به منظور ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی دشت میان آب شوشتر از روش میانیابی کریجینگ استفاده نمودند. همچنین، بررسی تغییرات مکانی سه ویژگی هدایت الکتریکی، کلر و سولفات آبهای زیرزمینی دشت بالارود در استان خوزستان توسط نظری زاده و همکاران - 1385 - بیانگر تبعیت این ویژگی ها از روش کریجینگ کروی بود.
جانفزا و همکاران - - 1386 با بررسی تغییرات مکانی شوری آب زیرزمینی حوضه آبخیز گرمسار به برتری قابل ملاحظهی روش های زمین آماری نسبت به روش های معین پی بردند. محمدی و همکاران - 1386 - ، نیز به منظور مقایسه روش های مختلف میانیابی برای بررسی تغییرات مکانی غلظت املاح محلول در آب - TDS - ، از سه روش کریجینگ، عکس فاصله - IDW - و فاصله - NDW - در توان های مختلف استفاده نمودند و در نهایت روش کریجینگ را به عنوان بهترین روش برآورد مقادیر پارامتر کیفی TDS معرفی نمودند.
تئودوسیوو و لاتینوپولوس 2006 - و - 2007 سطح آب زیرزمینی در حوضه آنتمونتاس1 در شمال یونان را با استفاده از روش کریجینگ میانیابی نمود، و صحت مقادیر میانیابی شده را با روش C.V تخمین زدند. عابدینی و همکاران - 2008 - از روش کریجینگ معمولی بر اساس روش اعتبارسنجی حذفی برای دسته بندی2 ارتفاع پیزومتری در غرب تگزاس استفاده نمودند.
موکانا و کویک - 2008 - برای تعیین یک مدل ژئواستاتیکی برای تخمین درجه کاهش تراز آب زیرزمینی دشت کوماموتو در شمال غرب ژاپن، از مدل واریوگرام و کریجینگ معمولی به همراه آنالیز عکس های ماهواره ای استفاده نمودند.
یانگ و همکاران - 2008 - ، نیز از روش کریجینگ معمولی برای طراحی شبکه پایش تراز آب زیرزمینی استفاده نمودند. یئوسان و همکاران - 2009 - به مقایسه سه روش میانیابی وزندهی عکس فاصله، توابع پایه شعاعی و کریجینگ برای پیشبینی تغییرات زمانی و مکانی عمق آب زیرزمینی در کویر مین کین در شمال چین پرداختند. مقایسه مقادیر مشاهده شده با مقادیر میانیابی شده نشان داد که روش کریجینگ معمولی بعنوان روش بهینه جهت میانیابی عمق آب زیرزمینی میباشد.
سالاری جزی و همکاران - 1388 - روش های کریجینگ و کوکریجینگ را در محاسبه تراز سطح آب زیرزمینی در سطح دشت میان آب به کار بردند. نتایج حاصل بیانگر این مطلب بود که هر دو روش تراز سطح آب زیرزمینی را در حالت نقطهای بیشتر از مقدار واقعی برآورد می کنند و روش کوکریجینگ دارای دقت بالاتری نسبت به روش کریجینگ است اما این تفاوت شاخص نمی باشد. بررسی فوق نشان می دهد که روش مناسب برای میانیابی و برآورد یک متغیر، به نوع آن و عوامل منطقهای تاثیرگذار بر آن بستگی دارد و نمیتوان روش منتخب در یک منطقه را به سایر مناطق تعمیم داد.
هدف از این پژوهش، بررسی کارایی روشهای مختلف میانیابی برای سه دشت فارسان جونقان، سفید دشت و شهرکرد از دشت های زیر حوضه بهشت آباد، می باشد و در نهایت انتخاب مدلی بهینه جهت میانیابی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی این دشتها است.
مواد و روشها
مناطق مورد مطالعه در این پژوهش دشتهای سفید دشت، فارسان جونقان و شهرکرد، از دشتهای زیر حوضه بهشت آباد می باشند. دشت سفید دشت با ارتفاع متوسط 2150 متر از سطح دریا دارای مساحت 229 کیلومتر مربع، دشت فارسان جونقان با ارتفاع متوسط 2000 متر از سطح دریا، مساحت 176 کیلومتر مربع و دشت شهرکرد با ارتفاع متوسط 1800 متر از سطح دریا و مساحت 479 کیلومتر مربع بوده و در دشتهای سفید دشت و فارسان جونقان 7 نقطه نمونهگیری و در دشت شهرکرد 15 نقطه نمونهگیری میباشد.
شکل 1، موقعیت دشت های مورد مطالعه و موقعیت نقاط نمونهبرداری در سه دشت مذکور را نشان میدهد نقاط مربوط به چاه های نمونه برداری شده می باشند، چون چشمهها و قنوات نمیتوانند معرف کیفیت آب در نقطه موردنظر به حساب آیند، لذا حذف گردیدند.
شکل -1 موقعیت منطقه و نقاط نمونه برداری در دشت های فارسان جونقان، سفید دشت و شهرکرد
به منظور انتخاب زمان مناسب برای تحلیلها، هیدروگراف واحد1 برای دوره آماری 1369 -84 دشت فارسان جونقان، 1381- 87 دشت سفید دشت و 1366-85 دشت شهرکرد ترسیم گردید و با توجه به هیدروگراف حاصل برای این سه دشت و هیدروگرافهای طولانی مدت مربوط به سایر دشتهای زیر حوضه بهشت آباد، دو ماه اردیبهشت و آبان به ترتیب به عنوان بالاترین و پایینترین تراز سطح آب - میانگین دوره آماری - مبنای محاسبات قرار گرفتند. با بررسی اطلاعات موجود، نزدیکترین ماه دارای آمار به ماههای موردنظر - خرداد و شهریور فارسان، اردیبهشت و تیر سفیددشت و اردیبهشت و شهریور شهرکرد - در سال 1384 و پنج پارامتر کیفی کلر، کلسیم، سدیم، هدایت الکتریکی و سختی به عنوان مهم ترین خصوصیات شیمیایی آب انتخاب شدند. شکل 2، 3 و 4 هیدروگراف واحد دشتهای مورد مطالعه را نشان میدهند.
