مقاله تعیین بهترین مناطق برداشت آبهای زیرزمینی از لحاظ کیفیت دو پارمتر TDS و TH جهت مصارف شرب ، به کمک از نرم افزار GIS ( مطالعه موردی : شهرستان شیراز )

بخشی از مقاله

چکیده

آبزیرزمینی یکی از مهمترین منابع آب شیرین مورد نیاز انسان است، که بعد از یخچالها، بزرگترین ذخیره آب شیرین زمین را تشکیل میدهد. در حال حاضر در سطح کشور سالانه حدود 49 میلیارد مترمکعب آب از منابع زیرزمینی برداشت میشود. این رقم بخش بزرگی از کل آبهای مصرفی در کشور ما را تشکیل میدهد. از آنجایی که حفر یک چاه برداشت آبزیرزمینی برای اهداف خاص - شرب - ، مستلزم صرف وقت و هزینه بالا بوده، پس داشتن اطلاعات کافی درباره پهنهبندی سفرههای آبهای زیرزمینی از لحاظ کیفیت و کمیت امری انکار ناشدنی میباشد.

هدف از ارائه این مقاله بهنگامسازی اطلاعات و پهنهبندی آبهای زیرزمینی از لحاظ دو پارامتر مهم کیفیت TH - و - TDS و تعیین مناسبترین مناطق جهت بهرهبردای از آبهای زیرزمینی با در نظر گرفتن استانداردهای مصارف شرب در شهرستان شیراز، جهت داشتن مدیریتی بهتر بر این منبع بزرگ آب میباشد. با بررسی نمونههای گرفته شده از 137 حلقه چاه در سال آبی 1388-89، به کمک نرم افزار GIS، روشهای درونیابی OK، SK، IDW وRBF، و مدلهای مختلفی مانند، کروی، دایرهای، نمایی و گوسی انجام شد و نقشههای پهنهبندی کیفیت آب شرب زیرزمینی از لحاظ دو پارامتر ذکر شده، با در نظر گرفتن استانداردهای آب شرب تهیه گردید. در نهایت با بررسی روشها و مدل-های ذکر شده، روش SK با کمترینTDS: 701.7 - RMSE و - TH: 761.8 و TDS: -0.45 - ME و TH: - 0.58 مناسبترین روش جهت تعیین مناطق مستعد جهت بهرهبرداری از آبهای زیرزمینی بر اساس این دو پارامتر انتخاب گردید.

مقدمه

قرار گرفتن بخش عمده مساحت کشور در مناطق خشک و نیمه خشک، کمبود ریزشهای جوی و زیاد بودن تبخیر در این بخشها از کشور تنها راه تامین آب مورد نظر برای شرب یا کشاوزی و صنعت، با توجه با بالا بودن هزینه انتقال آب و هدر رفت زیاد آن در امر انتقال - و در برخی موارد غیر ممکن بودن انتقال آب - می توان بهره گرفتن از آب زیرزمینی دانست. از آنجایی که حفر یک چاه برداشت آب زیرزمینی برای اهداف خاص، مستلزم صرف وقت و هزینه بالا بوده، پس داشتن اطلاعات کافی درباره سفرههای آبهای زیرزمینی از لحاظ کیفیت و کمیت امری انکار ناشدنی می باشد و جهت بهره برداری و مدیریت صحیح از این منبع عظیم آب، تهیه نقشه کیفیت آب زیرزمینی امری اجتناب ناپذیر است.

- ریزو و موزر، - 2000 زمین آمار را برای تجزیه و تحلیل کیفیت آبهای زیرزمینی مورد استفاده قرار دادند. در این رابطه آنها نمایههای کیفیت شامل کلر، سولفات، سدیم، کلسیم و شوری را مورد بررسی قرار دادند. آنها جمعیت میکروبی را به عنوان متغیر کمکی در روش کوکریجینگ مورد استفاده قرار دادند، نتایج این پژوهشگران نشان داد که روش کوکریجینگ دارای دقت مناسبی در برآورد کیفیت آبهای زیرزمینی میباشد.

- گاوس و همکاران - 2003 به بررسی غلظت آرسنیک در آبهای زیرزمینی بنگلادش پرداختند که در این مطالعه از اطلاعات 3534 چاه استفاده گردید .داده های بدست آمده نشان دهنده چولگی بالا در داده های آرسنیک بود. برای تخمین غلظت و تهیه نقشه احتمال از روش میان یابی کریجینگ گسسته استفاده گردید، نتایج نشان داد که در منطقه مورد مطالعه 35 میلیون نفردر معرض غلظت بالای آرسنیک 50 - میلی گرم در لیتر - و 50 میلیون نفر درمعرض غلظت 10 میلی گرم در لیتر EC، PH،NO3 می باشند، اشاره می گردد.

- نظری زاده و همکاران - 1385 از روش زمین آماری در بررسی تغییرات مکانی کیفیت آب زیرزمینی دشت بالارود استفاده کرده و گزارش نموده که متغیرنماهایه های هدایت الکتریکی ، کلر و سولفات به ترتیب دارای دامنه ی تاثیر 61700،50800،1021000 متر و حد آستانهی 0,533،1,532،2,05 درصد بوده و از ساختار کروی تبعیت می کند. - یادانا و همکاران، - 2008کیفیت آب زیرزمینی دشتAfram در کشور غنا را از لحاظ فلورید ، EC و SAR برای 143 داده را با استفاده GIS مورد ارزیابی قرار دادند و مشاهده شد که بخش جنوب غربی منطقه مورد مطالعه مقادیر فلورید، EC وSAR بالایی دارند و بخشهای شمالی دارای فلورید کمتر از حداقل برای شرب دارند و آب این مناطق برای شرب مناسب نیست.

مواد و روش ها

منطقه مورد مطالعه

شهرستان شیراز در طول جغرافیایی 51 48 10 تا 53 35 31 شرقی و عرض جغرافیایی 29 00 43 تا 29 57 00 شمالی قرار دارد و به شش بخش، هفت شهر خرامه و داریون و زرقان و سروستان و شیراز و کوار و لپویی و 22 دهستان و 811 آبادی تقسیم شده است وسعت شهرستان 10479 کیلومتر مربع است.

میزان نمک محلول در آب TDS

منظور از TDS کل مواد جامد محلول در آب است که برابر مجموع غلظت همه یونهای موجود در آب می باشد. واحدسنجشTDS ، میلی گرم در لیتر Mg/l می باشد که از آن با اصطلاح PPM یاد می کنند. PPM مخفف Part - Per Million قطعه در میلیون - می باشد. از آنجا که هر لیتر برابر با یک میلیون میلی گرم می باشد ، بنابراین هر میلیگرم در لیتر یک قطعه در میلیون است یا به عبارتی .1PPM هرچه میزان TDS در آب بالاتر باشد، میزان EC به همان نسبت افزایش می یابد - فیتر . - 1990 میزان کل جامدات محلول در آب از دو نظر قابل بررسی است:

الف:مقدارمجاز

حداکثر مقدار مجاز TDS آب آشامیدنی در استاندارد آب شرب ذکر شده است. این مقدار در استاندارد آب شرب ایران 1500 و در شرایط ویژه 2000 میلی گرم در لیتر ذکر شده است. چنانچه مشهود است، هر آب با این مقادیر TDS دارای طعم و مزه نامطلوب خواهد بود و گوارا نیست.

ب: مقدار مطلوب مقدار مطلوب کل جامدات محلول در آب در استاندارد ذکر نشده است. اما آنچه که مسلم است هرچقدر ناخالصی های محلول در آب - خصوصا آن دسته از ناخالصی ها که برای بدن مضر هستند نظیر نیترات و ... - کمتر باشد آب گواراتر و سالم تر خواهد بود. از طرفی کاهش TDS ممکن است تغییر طعم آب را به دنبال داشته باشد و از آنجا که طعم و مزه آب یک پارامتر نسبی است و برای مصرف کنندگان مختلف متفاوت است، آستانه تغییر مزه نیز قابل اندازه گیری نبوده و لذا در استاندارد ذکر نشده است.

میزان سختی TH

سختی آب به واکنش آب با صابون و رسوبگذاری در ظرفها یا لوله ها یی که آب را می جوشانند یا هدایت می کنند، مربوط می شود . آبهایی که مقدارنسبتاً زیادی املاح کلسیم و منیزیم و بعضی مواد دیگر داشته باشند، با صابون بخوبی کف نمی کن ند، به همین جهت سختی را به صورت مجموع غلظت آنیونهای Mg و Ca به ppm یا میلی گرم در لیتر بیان می کنند.

روشهای میانیابی الف - روش کریجینگ

یکی از روشهای بسیار مناسب برای تحلیل فضایی و توزیع منطقهای دادههای مکانی، روش کریجینگ میباشد. به عنوان مثال - جاگر - 1990 از ابزارهای زمین آمار مثل کریجینگ برای شبیه سازی متغیرهای کیفیت آب زیر زمینی استفاده کرد و نتیجه گرفت که کریجینگ از دیگر ابزارهای زمین آماری برای شبیه سازی متغیر های کیفیت آب زیرزمینی بهتر است، - احمد - 2002 کاربرد روش کریجینگ را در تخمین وابستگی مکانی متغیرهای کیفیت آب مثل TDS به کار برد و نتیجه گرفت که کرینجیگ قابلیت بالایی برای ای هدف دارد.

در این روش میانگین وزنی برای توزیع متغیرها استفاده میشود، به این صورت که هرچه متغیر به مبدا نزدیکتر باشد، وزن آن بیشتر است و هرچه فاصله نقاط دورتر باشد، وزن کمتر خواهد بود. مطلق بودن تخمین در درونیابی از ویژگیهای روش کریجینگ است. بدین مفهوم که مقدار تخمین کمیت در نقاط نمونهبرداری با مقدار اندازهگیری شده برابر میباشد و واریانس تخمین صفر میگردد. این ویژگی سبب میشود که تخمینگر کریجینگ در رسم خطوط هم-ارزش از حداکثر نقاط نمونهبرداری عبور نموده و تمایلی به بسته شدن و دورزدن نداشته باشد و از مرز محدوده مورد مطالعه فراتر رود - امیدوار و خسروی، . - 1388 کریجینگ یک برآوردگر خطی است که به صورت فرمول زیر اعمال می-شود.