بخشی از مقاله
چکیده
شوری و میزان جذب سدیم از پارامترهای مهم کیفیت آب آبیاری است که در کشاورزی نیز تاثیر گذار است. هدف از این تحقیق تهیه نقشه پهنه بندی کیفی EC و SAR آبهای زیرزمینی شهرستان مرودشت با استفاده از روش های زمین آماری می باشد. برای تهیه نقشه کیفی پارامتر شوری از کوکریجینگ معمولی و ساده - با متغیر کمکی - TDS و برای تهیه نقشه کیفی پارامتر نسبت جذب سدیم از کریجینگ معمولی و ساده استفاده شد. همچنین از روش وزن دهی عکس فاصله برای تخمین هر دو متغیر استفاده شد و بهترین روش برای تهیه نقشه پهنهبندی پارامترهای کیفی مورد نظر انتخاب گردید.
.1 مقدمه و هدف
با توجه به این که در اکثر نقاط کشور آب مورد نیاز برای آبیاری از منبع آبهای زیرزمینی تأمین می شود بررسی کیفی این آبها از نظر کشاورزی حائز اهمیت است. تغییر کیفیت آبهای زیرزمینی و شور شدن منابع آب در حال حاضر خطری بزرگ در راه توسعه کشاورزی کشور بخصوص در اراضی خشک میباشد. کیفیت آب زیرزمینی همچون آب سطحی دائماً در حال تغییر است. اما این تغییرات نسبت به آبهای سطحی بسیار کندتر است .[9] کیفیت آب مورد نیاز در کشاورزی باید در حد استاندارد باشد تا در هنگام آبیاری باعث تغییر شکل ساختمان خاک و نیز مانع رشد گیاه نشود .
[7] از مهمترین معیارهای کیفی در طبقهبندی آب از نظر کشاورزی شوری و مقدار سدیم موجود در آن میباشد زیرا این دو، نه تنها بر رشد گیاه مؤثرند، بلکه درجه تناسب آب را از نظر آبیاری و تاثیر آن بر نفوذپذیری خاک را مشخص میکند .[6] آب با شوری بالا میزان نفوذپذیری خاک را افزوده، در حالی که آب با شوری پایین و یا نسبت جذب سدیم بالا میزان نفوذپذیری را کاهش میدهد .[11] روش های مختلفی برای بررسی پارامترهای کیفی آبهای زیرزمینی وجود دارد که از آن جمله میتوان به تهیه نقشه پهنهبندی تغییرات مکانی آبهای زیرزمینی اشاره کرد. تهیه این نقشهها میتواند نقش ارزندهای در فرآیند تصمیمگیری و مدیریت استفاده و بهرهبرداری صحیح از منابع آب زیرزمینی ایفا کند .
[4] از روشهایی که میتوان برای تهیه نقشههای پهنهبندی تغییرات مکانی استفاده کرد روش های زمین آماری کریجینگ1 و کوکریجینگ2 و روشهای قطعی مانند وزندهی عکس فاصله1 است. هدف از این تحقیق تعیین و ارزیابی مناسب ترین روش میانیابی به منظور مطالعه تغییرات کیفی و مکانی ویژگیهای آب زیرزمینی از نظر میزان EC2 - هدایت الکتریکی - و SAR3 - نسبت جذب سدیم - در شهرستان مرودشت واقع در استان فارس میباشد. بدین منظور با استفاده از اطلاعات 165 حلقه چاه در منطقه مورد نظر که در سال 1388 اندازهگیری شده و با کاربرد روشهای زمین آماری پهنهبندی کیفی متغیرهای EC و SAR انجام شد. از روش های کریجینگ معمولی و ساده، برای محاسبه SAR و از روشهای کوکریجینگ معمولی و ساده با توجه به نسبت مستقیم و معین هدایت الکتریکی با TDS4 - مواد جامد محلول در آب - برای محاسبه EC و همچنین از روش وزندهی عکس فاصله - با توانهای 1،2 و - 3 برای محاسبه هر دو متغیر استفاده شد و در نهایت بهترین روش برای پهنهبندی کیفی پارامترهای مورد نظر آب زیرزمینی انتخاب و نقشههای پهنهبندی مورد نظر تهیه شد.
.2 تئوری و پیشینه تحقیق
به مجموعهای از روش های آنالیز دادههای مکانی، زمین آمار اطلاق میشود که برای اولین بار توسط مهندسین معدن برای تخمین مواد معدنی یک ناحیه با استفاده از مقدار اندازهگیری شده از روی نمونههای موضعی آن مورد استفاده قرار گرفت است .[20-13-21] اساس زمین آمار بر این فرض استوار است که نمونههای برداشت شده یک ویژگی، مستقل از یکدیگر نبوده بلکه یک وابستگی مکانی بین آنها وجود دارد .[2] به فرآیند تخمین مقادیر مجهول توسط زمین آمار کریجینگ گفته میشود. تاکنون تحقیقات زیادی در مورد بررسی ویژگیهای کیفی آبهای زیرزمینی با استفاده از کریجینگ انجام گرفته است. شعبانی در سال 1387 در تحقیقی با استفاده از روشهای زمین آماری کریجینگ معمولی - OK - ،کریجینگ ساده - SK - و روشهای قطعی وزندهی عکس فاصله - IDW - ، توابع پایه شعاعی - RBF - ، چند جملهای عمومی - GPI - و چند جملهای محلی - LPI - به بررسی و تحلیل مکانی مقادیر pH و TDS آبهای زیرزمینی دشت ارسنجان پرداخت. نتایج نشان داد که در بین روش های معین، روش RBF به دلیل R بالاتر و RMSE پایینتر جهت تهیه نقشه تغییرات pH و TDS در منطقه مناسبترین است.
در بین روشهای کریجینگ، به ترتیب کریجینگ ساده و معمولی جهت تهیه نقشه تغییرات pH و TDS برتری دارند. و در نهایت نتایج نشان داد که روش زمینآماری کریجینگ ساده و معمولی نسبت به روشهای قطعی عملکرد بهتری دارند .[5] حاجیهاشمیجزی و همکاران در سال 1389 در تحقیقی به اندازه گیری پارامترهای مربوط به 84 حلقه چاه دشت گلپایگان شامل SAR، Na، Ca، TH، TDS و EC با استفاده از روش های زمین آماری کریجینگ و کوکریجینگ پرداختند و نتایج حاصل از محاسبه RMSE نشان داد که روش کوکریجینگ نسبت به روش کریجینگ برتری ندارد اما با توجه به RMSE کمتر روش کوکریجینگ، نقشههای پهنهبندی کیفی آبهای زیرزمینی با استفاده از این روش رسم شد . [1] کیانی و همکاران در سال 1390 در تحقیقی به پهنهبندی کیفی آب زیرزمینی برای مصارف کشاورزی پرداختند. در این تحقیق از 172 حلقه چاه واقع در شهرستان فسا استفاده گردید و با استفاده از روش کریجینگ پهنهبندی دو پارامتر TDS و درصد سدیم محلول - SSP - با توجه به طبقهبندی ویلکاکس صورت گرفت و نتایج نشان داد بخش کوچکی از شرق دشت فسا دارای کیفیت آب خوب و بخش مرکزی دارای کیفیت آب مناسب، و بخش های جنوب و جنوب غربی دارای کیفیت آب پایینتری نسبت به سایر مناطق میباشد .
[8] دلگادو و همکاران در سال 2010 در تحقیقی با استفاده از تعداد 113 حلقه چاه به پهنهبندی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی نظیر Na، EC، Cl، SO4، Ca، Mg، K، HCO3 و NO3 همچنین نسبت جذب سدیم - SAR - و پتانسیل شوری - PS - و شوری مؤثر - ES - برای مصارف کشاورزی در شبه جزیره یوکاتان مکزیک با استفاده از کریجینگ پرداختند و نقشههای پهنهبندی مورد نظر را رسم کردند .[15] ارسلان در سال 2012 در تحقیقی با استفاده از کریجینگ معمولی به تجزیه و تحلیل مکانی شوری آبهای زیرزمینی براساس دادههای 97 حلقه چاه در طی یک دوره 7 ساله پرداخت. نتایج نشان داد که از سال 2004 تا سال 2010 شوری آبهای زیرزمینی کاهش یافته است .[10] ژانگ و همکاران در سال 2012 در تحقیقی به بررسی پارامترهای کیفی آبهای زیرزمینی همچون EC، Na، Mg، Ca، Cl، و SO4 به منظور آبیاری با استفاده از کریجینگ شاخص پرداختند. نتایج نشان داد که 54/4 درصد از سفرههای آب زیرزمینی جهت استخراج آب برای آبیاری مناسب هستند .[17]
.3 مواد و روشها
.3-1 معرفی منطقه مورد مطالعه
شهرستان مرودشت در محدوده 52 48 طول جغرافیایی و 52 48 عرض جغرافیایی و ارتفاع 1595 متری از سطح دریا واقع شده است. این شهرستان به مرکزیت شهر مرودشت با وسعت 3656 کیلومتر مربع 3 درصد از کل مساحت خاکی استان فارس را به خود اختصاص داده است. عمده ترین محصولات زراعی شهرستان مرودشت را گندم، جو، شلتوک، چغندر قند، ذرت دانهای و علوفهای تشکیل میدهد. موقعیت منطقه مورد مطالعه و چاههای مورد نظر در شکل - 1 - نشان داده شده است.
شکل- 1 موقعیت منطقه مورد مطالعه در استان فارس
.3-2 روشهای میانیابی مورد استفاده
.3-2-1 نیمتغییرنما1
