بخشی از مقاله
چکیده
آبشزیرزمینیشازشمهمترینشمنابعشطبیعیشدرشجهانشاستشدرششرایطشکنونی بخششقابلشملاحظهايشازش مصارفش آبش کشور شایرانش بخصوص شدرشبخشش شربشتوسط شمنابع شآبشز یرزمینی شتامینشمیگردد . شاخصهايشکیفیش آبشیکیشازشروشهايشپرکاربردشوشسادهشجهت سنجششکیفی منابع آب درشسطحشدنیاشهستند. کمبود آمار و اطلاعات و نیز تعداد زیاد پارامترهاي مورد نیاز جهت محاسبهي برخی از این شاخصها بررسی کیفی منابع آب را با مشکل مواجه میکند. در این تحقیق ابتدا با استفاده از آنالیز مولفههاي اصلی پارامترهاي تاثیر گذار بر شاخص کیفی آب - ق - WQ شناسایی شد. در ادامه عملکرد شبکهي عصبی احتمالاتی - PNN - در تخمین کلاسز هاي کیفی آب در دشت بوکان بر اساس شاخص قWQ مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد متغیرهاي پتاسیم و سولفات داراي بیشترین ضریب در دو مولفهي اصلی اول بوده و به عنوان متغیرهاي ورودي به مدل شناسایی شدند. شبکهي PNN به کار رفته با عرض باند برابر با 14 کارایی مناسبی در تخمین این شاخص دارد. بررسی نقشههاي حاصل از پهنهبندي کلاسهاي تخمین زده شده توسط شبکه و کلاسهاي واقعی بیانگر تطابق بالاي نتایج به دست آمده با دادههاي واقعی بود. هر دو مورد بیانگر وضعیت مناسب کیفی چاههاي آب دشت بوکان بودند.
کلید واژهها: آب زیر زمینی، شاخص کیفی آب، شبکه عصبی احتمالاتی، تحلیل مولفههاي اصلی.
-1 مقدمه
کیفیت، کمیت و قابل استفاده بودن آب براي مصارف شرب یکی از موضوعات مهم زیست محیطی و اجتماعی در سطح جهان می باشد. علاوه بر کمبود منابع آب که خود معضل اساسی جوامع در عصر حاضر است، اگر آبهاي قابل استحصال آلوده نیز باشند مشکلات مربوط به آب به عنوان یکی از اساسی ترین عوامل حیات انسان دوچندان می شود [1]ح آب زیرزمینی از مهمترین منابع طبیعی در جهان است در شرایط کنونی بخش قابل ملاحظه اي از مصارف آب کشور ایران بخصوص در بخش شرب توسط منابع آب زیرزمینی تامین می گردد .[2] آلودگیهاي مختلف انتشار یافته درسطح آبهاي زیرزمینی داراي مضرات زیست محیطی فراوانی بوده که مستقیما زندگی بشر را تحت تاثیر قرار می دهند. بنابراین میتوان با بررسی کیفیت منابع آب بسیاري از مشکلات موجود را کنترل نمود. به طور کلی روشها و معیارهاي مختلفی براي ارزیابی کیفیت آب شرب و تصمیم گیري در مورد آن ارائه شده است،
که از آن میان شاخص هاي کیفی آب یکی از روش هاي پرکاربرد و ساده در سطح دنیا می باشد. با توجه به سهولت استفاده از آنها و بیان نتایج به زبان ساده و قابل فهم توسط حتی افراد غیر متخصص و عموم، نقش بسیار مهمی را ایفا می کند. تنوع زیاد پارامترهاي کیفی گواه این مطلب است که بسته به نوع کاربري آب، پارامترهاي متعددي اهمیت پیدا خواهند کردح شاخص هاي فیزیکی و شیمیایی بسیاري در مقالات و مطالعات مختلف دیده می شود که بطور کلی می توان آنها را در چهار دسته جاي داد که این چهار دسته شامل شاخصهاي عمومی کیفی آب، شاخص هاي مصارف ویژه، شاخص هاي طراحی، شاخصهاي آماري می باشد و شاخصهاي بیولوژیکی نیز می تواند در یک طبقه مجزا قرار گیردب3م،ب4م.
شاخص هاي کیفیت آب می توانند در بررسی کیفیت آب یک دشت براي دورههاي آماري مختلف و یا مقایسه کیفیت آب در دشتهاي مختلف بکار برده شوند. کمبود آمار و اطلاعات و نیز تعداد زیاد پارامترهاي مورد نیاز جهت محاسبهي برخی از این شاخصها بررسی کیفی منابع آب را با مشکل مواجه میکند. لذا نیاز به استفاده از مدلهایی که بتوانند با به کار گیري تعداد پارامترهاي کم وضعیت کیفی منابع آب را به نحو مناسب تشریح کنند، مبرهن است ب5م. یکی از بهترین و عمومیترین روشها براي تعیین کیفیت آب در چند دههي اخیر روش شاخص کیفی آب - yصطئهأذ طکصهح xک2غع - بوده است. این شاخص جهت رتبه بندي کیفی آب، از نه پارامتر استفاده میکند.
-2 مواد و روشها
در این تحقیق ابتدا با استفاده از روش تجزیهي مولفههاي اصلی پارامترهاي مورد استفاده در تخمین شاخص به مولفههاي اصلی تجزیه شدند. سپس با استفاده از میزان تاثیر گذاري پارامترها در دو مولفهي اصلی اول، پارامترهاي داراي اهمیت بیشتر جهت تخمین شاخص شناسایی شدند. در ادامه عملکرد شبکهي عصبی احتمالاتی - ششب - در تخمین کلاسس هاي مختلف کیفی آب در دشت بوکان بر اساس شاخص کیفی آب مورد بررسی قرار گرفت.
-1-2 منطقه مورد مطالعه
این تحقیق در منطقه بوکان با وسعت 2992 کیلومترمربع که 492 کیلومترمربع آن را دشتهاي بوکان و حاجی آباد تشکیل میدهد، انجام گرفت. منطقه مذکور در 36 درجه و 32 دقیقه عرض شمالی و 46 درجه و 13 دقیقه طول شرقی واقع شده و متوسط ارتفاع از سطح دریا 1330 متر میباشد. مهم ترین رودخانه آن سمینهرود میباشد که از ارتفاعات جنوب غربی بوکان سرچشمه میگیرد و در محل ورود به بوکان به رودخانه تاتاهو موسوم میگردد. سرشاخه سیمینه رود را انشعابات چم سویناس، چم خورخوره، رودخانه زاد کوه، رودخانه گلولان، چم آغوغان و چم قروچا تشکیل میدهند.
دشت بوکان را نمیتوان در زمرهي دشت هاي آبرفتی محسوب نمود زیرا این دشت درحقیقت بستر گاه وسیع وگاه تنگ شدهي سیمینه رود است که با برخورد به مسیلهاي اطراف، دشتهاي کوچک آبرفتی را به وجود آورده است. جنس سنگ کف از مارن یا آهک هاي مارنی و گاه سنگهاي آذرین بیرونی است . ضخامت آبرفت در کناره ي دشت C10 متر و در غرب و جنوب 4 متر و در شمال بوکان وبستر رودخانه سیمینه رود 50 متر است. شکل شماره یک موقعیت دشت را نشان میدهد.
-2-2 محاسبه شاخص
شاخص کیفی آب - عذح - روش رتبه بندي را ارائه میکند که در آن وضعیت کیفی آب بر اساس تاثیر پارامترهاي کیفی مختلف تعیین میشود. این شاخص وضعیت کیفی آب را از نقطه نظر مصارف شرب مشخص میکند. با محاسبهي این شاخص وضعیت کیفی آب جهت مصارف آشامیدن مشخص میشود. سازمان بهداشت جهانی استانداردهاي آب شرب را جهت محاسبهي شاخص عذح ارائه کرده است ب6م. در این روش وزن هر کدام از پارامترهاي کیفی مورد نظر در محاسبهي شاخص عذح به صورت نسبت معکوس وزن استاندارد ارائه شده توسط سازمان بهداشت جهانی در نظر گرفته میشود ب7 و8م. جهت محاسبهي شاخص عذح مراحل زیر طی میشود. در مرحلهي اول مقدار وزن نسبی با استفاده از رابطهي زیر براي هر پارامتر به دست میآید.که در رابطهي فوق Wi وزن نسبی پارامتر در محاسبهي شاخص، wi وزن ارائه شده توسط سازمان بهداشت جهانی براي پارامتر مورد نظر و n تعداد پارامترها میباشد. در مرحلهي بعد رتبهي کیفی هر پارامتر با توجه به غلظت آن - میلی گرم بر لیتر - و مقدار استاندارد ارائه شده توسط سازمان بهداشت جهانی از به صورت زیر به دست میآید. در رابطه ي فوق qi رتبهي پارامتر ط ام، Ci غلظت اندازه گیري شدهي پارامتر و Si مقدار غلظت استاندارد ارائه شده براي پارامتر است. در نهایت مقدار شاخص عذح براي نقطهي مورد نظر از رابطهي زیر محاسبه میشود.
