بخشی از مقاله
مقدمه
آب های زیر زمینی همواره یکی از منابع مهم آبی محسوب می شود. در مناطق خشک و نیمه خشک جهان از جمله ایران که میانگین بارندگی سالیانه آن،کفایت نیاز آبی را نمی دهد. حفظ و مدیریت آب های زیرزمینی اهمیت بسیار بالا داشته و آگاهی از چگونگی تغییرات مکانی و زمانی سفره ها و همچنین، ساختار ریاضی تغییرپذیری، به منظور مدیریت بهینه، اطلاعات مهمی در اختیار مدیران مربوطه قرار می دهد - . - 3 از نظر مدیریتی بزرگترین انگیزه برای انجام مطالعه کیفیت آب، نیازهای کیفی آب و اثرات متقابل آل بر مصارف مختلف می باشد.
- . - 4 امروزه بررسی های کیفی آب دامنه گسترده تری پیدا کرده و مسائل مربوط به آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی را شامل می شود. موضوع آلودگی نه تنها در کشورهای صنعتی، بلکه در کشورهای در حال توسعه مطرح می باشد. فیزیوا و همکاران - - 2008، کیفیت آب رودخانه زرافشان را با استفاده از GIS مورد ارزیابی قرار دادند و بیان کردند که توسط GIS می توان مطالعه گسترده ای که نیاز به بررسی گسترده ای دارند انجام داد. یادانا و همکاران - - 2008 کیفیت آب زیرزمینی دشت افرام در کشور غنا را از لحاظ فلوراید، ECو SAR برای 143 حلفه چاه با استفاده از GIS مورد ارزیابی قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که بخش جنوب غربی منطقه مورد مطالعه مقادیر فلوراید، EC، SAR بالایی دارد و بخش های شمالی دارای فلوراید کمتر از حد مجاز برای شرب دارند و آب این مناطق برای شرب مناسب نیست .
پروانه خواه طهران - - 1390 به مقایسه کیفی منابع آب زیرزمینی از نظر شوری برای مصارف مختلف در شرق و غرب ابخوان ساحلی حوضه رودخانه های تالار - بابل - هراز پرداخته است، نتایج حاصل بیانگر آن است که میزان شوری در قسمت شرقی بیشتر از نواحی غرب می باشد. آب شور دریای خزر نیز بیش از 10 کیلومتر در آبخوان مناطق شرقی به سمت ساحل پیشروی نموده و کیفیت آب دراین نواحی برای مصارف مختلف نامناسب است. هدف از انجام این تحقیق بررسی تغییرات مکانی شوری آب های زیرزمینی و انتخاب بهترین مدل زمین آماری و تهیه نقشه آب های زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه می باشد.
مواد و روشها
اراضی قروه به وسعت 6000 هکتار با مشخصات جغرافیایی 224000 تا 232500 شرقی و3479500 تا 3488000 شمالی در سیستم مختصات UTM واقع گردیده است. بررسی کلاس وابستگی مکانی اولین گام در استفاده از روشهای زمینآماری بررسی وجود ساختار مکانی در بین دادهها توسط آنالیز واریوگرام میباشد. شرط استفاده از این آنالیز نرمال بودن دادهها است. در زمینآمار می توان با کاربرد دادههای یک کمیت در مختصات معلوم، مقدار همان کمیت را درنقطهای با مختصات معلوم دیگر، واقع در دامنهای که ساختار مکانی حاکم است، تخمین زد .یک تغییرنمای ایدآل دارای سه پارامتر شامل اثز قطعه ای، حد آستانه و دامنه موثر می باشد.
اثر قطعه ای بیان کننده مولفه غیرساختاری - تصادفی - واریانس می باشد. حد آستانه تقریبی از واریانس کل را ارائه نموده و مقدار دامنه بیان گر فاصله ای است که در ماورای آن نمونه ها را می توان مستقل از یکدیگر به حساب آورد. شدت ودرجه ی وابستگی مکانی یک متغیر ناحیه ای را می توان از تقسیم واریانس اثر قطعه ای به واریانس کل - حد آستانه - به دست آورد. گاهی اوقات این نسبت در عدد 100 ضرب و به صورت درصد بیان می شود.اگر نسبت مزبور کمتر از 0/025 باشد، متغیر دارای کلاس وابستگی مکانی قوی و اگر نسبت بین 25 تا 0/075 باشد، آنگاه متغیر موردنظر دارای کلاس وابستگی مکانی متوسط می باشد. اگر نسبت بیش از 0/075 باشد، متغیر دارای کلاس وابستگی مکانی ضعیفی خواهد بود. در حالت همسانگردی پارامترهای موجود در سهمی واریوگرام تجربی در درون یابی مورد استفاده قرار گرفت، شکل ناحیه مربوط به جستجوی نقاط همسایگی برای استفاده در تخمین مقدار متغیر ناحیه ای در هر موقعیت، دایره ای بود که شعاع آن برابر با دامنه تأثیر واریوگرام تجربی بود.
این تأثیر را بر روی سطح افقی با رسم خطوط یا منحنی های هم واریانس در محیط GS+4نیز انجام گرفت. در حالت ناهمسانگردی ، سهمی واریوگرام در تمامی جهات محاسبه شده، شکل ناحیه مربوط به جستجوی نقاط همسایگی برای استفاده در تخمین مقدار متغیر ناحیه ای در هر موقعیت بیضوی بوده که قطر کوچک آن برابر با کوچکترین دامنه تأثیر و قطر تأثیر موجود در سهمی واریوگرام تجربی می باشد. به منظور برآورد و ارزیابی بهترین روش درون یابی بعد از انجام آنالیز واریوگرافی و مشخص شدن عناصر دارای سقف و سهمی واریوگرام مشخص، از پارامترهای آماری که به روش اعتبار سنجی حذفی محاسبه گردیدند برای تعیین بهترین روش درون یابی استفاده گردید این پارامترهای آماری به عنوان شاخص هایی برای نشان دادن این که آیا مدل یا مقادیر پارامترهای مرتبط با مدل قابل قبول برای تولید نقشه می باشند یا نه، مورد استفاده قرار گرفتند.
در این پژوهش، بیشتر معیار خطای برآورد - RMSE - و میانگین خطای اریب - MAE - است که رابطههای آنها در زیر آورده شده است. که در آن - :Z - xiمقدار برآورد شده در نقطه ی xi و : - Z - xi مقدار مشاهده شده در نقطهی xi و :N تعداد نقاط میباشد. جدول - - 1 نشان دهندهی پارامترهای تعییرنمای داده های شوری آب زیرزمینی در مدل های انتخابی میباشد . در مرحله بعد ناهمسانگردی دادهها مورد بررسی قرار گرفت. چنان چه تغییرات متغیری نسبت به فاصله در همه جهتها یکسان باشد آن متغیر همسانگرد میباشد ولی چنان چه تغییرات مکانی در جهتهای گوناگون متفاوت باشد متغییر ناهمسانگرد است.
نتیجه گیری:
همانطور که در جدول 2 ذکر شده است که برای داده های آی زیرزمینی با مدل گوسی و روش کریجینگ مقدار ضریب تعیین 78 درصد می باشد که بیان کننده وجود تغییرات مکانی در این عمق میباشد . برای انتخاب روش مناسب میان یابی معمولا از روش ارزیابی متقابل استفاده میگردد. در این روش در هر مرحله یک نقطه مشاهده ای حذف شده و با استفاده از بقیه نقاط مشاهدهای، آن نقطه برآورد میشود. این کار برای کلیه نقاط مشاهدهای تکرار میشود، به طوری که در آخر به تعداد نقاط مشاهدهای، برآورد وجود خواهد داشت.
معیار مختلفی نیز برای ارزیابی کارآیی روشهای میان یابی وجود دارد که میتوان به میانگین خطای مطلق - - MAE و ریشه دوم میانگین مربع خطا - - RMSE اشاره کرد. با توجه به جدول3 روش کریجینگ در برآورد شوری آب زیرزمینی دارای دقت بیشتری نسبت به روش IDW میباشد و در نهایت با استفاده از نرم افزار GS+ نقشه شوری آب های زیرزمینی با توجه به بهترین میانیابی در هر عمقی که دادههای مربوط به شوری دارای تغییر مکانی بودند تهیه شد.
