بخشی از مقاله
چکیده
هدایت الکتریکی آب، ازجمله پارامترهای مهمی است که باید در بررسی کیفیت آب های زیر زمینی مد نظر قرار گیرد. از آنجایی که برآورد دقیق هدایت الکتریکی آب های زیر زمینی نیازمند صرف زمان و هزینه زیاد است لذا از روشهای زمین آماری جهت تخمین در مکانهای نمونه برداری نشده میتوان بهره جست. نقشههای تخمین حاصله میتوانند کمک شایانی به بهره برداران آب های زیرزمینی کنند.
هدف اصلی این تحقیق مقایسه روشهای میانیابی زمین آماری شامل کریجینگ ساده، معمولی و عمومی - با مدل های واریوگرامی دایره ای، کروی، گوسی و نمایی - ، کوکریجینگ، رگرسیون - کریجینگ، روش معکوس وزنی فاصله - - IDW، توابع پایه ای شعاعی - RBF - است.
اطلاعات مربوط به هدایت الکتریکی از تجزیه و تحلیل تعداد 60 دهنه چشمه در محدودهی حوضهی چهلچای استان گلستان به دست آمدهاند. ارزیابی روشهای تخمین با استفاده از تکنیک Cross - Validation با معیارهای MAE،MBE انجام شد. نتایج کلی این پژوهش حاکی از آن است که روش رگرسیون - کریجینگ نسبت به سایر روشهای مورد استفاده برتری داشته و تخمین آن از درجه اعتبار بیشتری برخوردار است.
-1 مقدمه
منابع آب زیر زمینی درکشور ایران و بسیاری ازکشورهای دیگر که آب و هوایی مشابه دارند، مهمترین منابع آب مورد استفاده درکشاورزی و شرب بشمار میآیند. ازسوی دیگرخطرآلودگی کمتر این منابع نسبت به دیگر روشهای بهره برداری آب باعث شده که حتی در مناطقی که کمبودی ازلحاظ آب سطحی احساس نمیشود نیز استفاده از این منابع رونق داشته باشد. بنابراین داشتن اطلاعاتی در مورد کیفیت آبهای زیر زمینی کمک زیادی به استفادهی بهتر از این آبها میکند و چون این اطلاعات معمولا به صورت نقطهای برآورد میشود باید این نقاط را به سطح تعمیم داد. به فرایند برآورد ارزشهای کمی، برای نقاط بدون داده، به کمک نقاط مجاور و معلوم، درونیابی میگویند بنابراین، درون یابی به معنای تبدیل داده های نقطهای به داده های پهنهای است
درتعیین ارزش یک نقطه تمامی نقاط مجاور و معلوم به گونهی یکسان و همسان موثر نیستند. لذا،هریک ازنقاط یاد شده به تناسب تاثیرشان بر ارزش نقطهی مجهول، حامل وزنی خواهند بود. از جمله روشهای میانیابی جهت تهیهی نقشه های تغییرات کیفیت آب های زیرزمینی میتوان به روشهای زمین آمارکریجینگ وکوکریجینگ و روشهای معین مانند روش عکس فاصله، تابع شعاعی و غیره اشاره کرد. انتخاب روش مناسب پهنه بندی و تهیهی نقشهی تغییرات ویژگیهای کیفی آبهای زیرزمینی گامی اساسی ومهم در مدیریت منابع آبی منطقه بشمار میرود.
هدایت الکتریکی آب - - EC
هدایت الکتریکی آب نشان دهنده یونهای موجود در آب میباشد. زیرا یونها جریان الکتریسته را هدایت میکنند. یونهای منفی به طرف قطب مثبت و یونهای مثبت به طرف قطب منفی حرکت میکنند. هدایت الکتریکی آب خالص بسیار کم میباشد و با افزایش غلظت یونها، افزایش مییابد. آب خالص قابلیت هدایت الکتریکی ندارد ولی با حل شدن املاح هدایت الکتریکی آن افزایش مییابد و از این نظر که قابلیت هدایت الکتریکی، نسبت معین و مستقیمی با TDS - مواد محلول موجود در آب - دارد، لذا اندازهگیری آن به منظور کنترل کیفیت آب از اهمیت زیادی برخوردار است.
در مسائل مربوط به آب و خاک با اندازهگیری هدایت الکتریکی محلول خاک و آب توسط دستگاه هدایت سنج - کنداکتیومتر - درجه شوری یا میزان املاح حل شده در آب - - TDS را مشخص میکنند. هدایت الکتریکی خود تابعی از دماست و قابلیت هدایت الکتریکی آب با افزایش دما ازدیاد پیدا میکند. هر چند میزان حساسیت گیاهان مختلف به EC متفاوت میباشد ولی معمولا EC های بالاتر از 3 بتدریج بر رشد و کیفیت گیاهان اثر منفی خواهد گذاشت.
کیفیت آب آبیاری، با استفاده ازمقادیرکل املاح و انواع نمک موجود درآب تعیین میشود . خطر شوری نیز به صورت هدایت الکتریکی - EC - آب اندازهگیری میشود در نتیجه با افزایش مقدار نمک، میزانEC افزایش مییابد و نیز هر قدر میزان املاح افزایش یابد میزان هدایت الکتریکی نیز افزایش خواهد یافت.
پیشینه تحقیق:
زهتابیان و همکاران[4]درمطالعهای با عنوان بررسی وتحلیل مکانی ویژگیهای کیفی آبهای زیرزمینی در حوضهی آبخیزگرمسار واقع دراستان سمنان با استفاده از روشهای میانیابی زمین آمار و معین با مقایسه RMSE و دیگرعاملهای ارزیابی به این نتیجه رسیدندکه روشهای زمین آماری نسبت به روشهای معین دقتی بالاتردارند. به گونه ای که از بین روش های زمین آماری، روش کوکریجینگ و از میان روشهای معین، روش تابع شعاعی از دقتی بالاتر برای بیشترعاملها برخوردار بود.
کرسیک[10] روش کریجینگ را به عنوان بهترین و قویترین ابزار برای درونیابی دادههای تهیهی نقشههای اندازهی آب زیر زمینی معرفی کرد. جاگر[9] ازابزارهای زمین آمار مثل کریجینگ برای شبیه سازی متغیرهای کیفیت آب زیرزمینی استفاده کرد ونتیجه گرفت که کریجینگ ازدیگر ابزارهای زمین آماری برای شبیه سازی متغیرهای کیفیت آب زیرزمینی بهتر است.
احمد[8] کاربرد روش کریجینگ را در تخمین وابستگی مکانی متغیرهای کیفیت آب مثل TDSبه کار برد و نتیجه گرفت که کریجینگ قابلیت بالایی برای این هدف دارد. اکبری و همکاران[1] ، به منظور ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی دشت میاناب شوشتر از روش میانیابی کریجینگ استفاده کردند.
همچنین بررسی تغییرات مکانی سه ویژگی هدایت الکتریکی، کلر و سولفات آبهای زیر زمینی دشت بالارود در استان خوزستان توسط نظری زاده و همکاران7]، [بیانگر تابعیت این وِیژگیها از روش کریجینگ کروی بود.
محمدی و همکاران[6]، نیز به منظور مقایسه روشهای مختلف میانیابی برای بررسی تغییرات مکانی - TDSغلظت املاح محلول در آب - از روشهای کریجینگ، عکس فاصله - IDW - در توانهای مختلف استفاده نمودند و در نهایت روش کریجینگ را به عنوان بهترین روش برآورد کیفی TDS معرفی نمودند.
یافته های پژوهشهای فوق نشان میدهد که دقت هر یک از تخمینگرهای زمین آماری، بسته به ارتباط فضایی دادههای مورد بررسی، میتوانند به عنوان روش مناسب معرفی شوند. از آنجایی که متغیرهای محیطی مختلفی در این ارتباط فضایی بین نقاط فاقد نمونه برداری تاثیر گذار هستند، لذا شناخت بهترین تخمینگر و بهترین مدل واریوگرامی در بررسی تغییرات یک پارامتر به منظور ارائه یک نتیجه صحیح و درست در مقیاس محلی و منطقهای از ضروریات امر است. بدین منظور این پژوهش به منظور پیش بینی تغییرات مکانی هدایت الکتریکی آبهای زیر زمینی با استفاده از روشهای درون یابی انجام شده است.
معرفی منطقه مورد مطالعه
حوضه آبخیز چهلچای در 25 کیلومتری جنوب شهرستان مینودشت و در عرضهای جغرافیایی 4095772تا 4121987شمالی و طولهای جغرافیایی 357219 تا 379115 شرقی واقع شده است.مساحت کل حوضه 25683/11 هکتار، ارتفاع میانگین کل حوضه 1316متر، ارتفاع حداکثر حوضه 2064/13 متر و ارتفاع حداقل آن 538/97 متر از سطح آبهای آزاد می باشد. متوسط حداقل دما حدود 13 درجه سانتیگراد و متوسط حداکثر دما حدود 25 درجه سانتیگراد میباشد.
شکل:1 موقعیت منطقه ی مورد مطالعه
