بخشی از مقاله
چکیده
منابع آب زیرزمینی، بزرگترین ذخیرهی قابل دسترسی آب شیرین را در مناطق خشک و نیمهخشک تشکیل میدهند. ساز و کارها و شرایط گوناگون مؤثر بر منابع آب زیرزمینی، تغییراتی را در حجم ذخایر آب زیرزمینی و سطح سفرهی آزاد بوجود میآورد که جهت برنامهریزی و مدیریت صحیح، بایستی تحت ادارهی دقیق و پیش بینیهای به موقع قرار گیرند. این تحقیق به منظور بررسی تغییرات کیفیت EC - و - TDS آبهای زیرزمینی دشت سرایان در دورههای آماری 5 ساله 1387-88 - تا - 1392-93 با استفاده از روشهای زمینآمار انجام گردید. پس از بررسی نرمال بودن، روشهای مختلف درونیابی Kriging - ، Co-Kriging و - IDW مورد بررسی قرار گرفت.
سپس با معیارهای ارزیابی میزان خطا RMSE - ، ME، MSE، RMSSE و - ASE، بهترین مدل برای ترسیم نقشه تخمین انتخاب گردید. نتایج نشان داد از روش کوکریجینگ با مدلهای کروی، نمایی و گوسین برای پارامترهای EC و TDS استفاده گردید. پهنهبندی مکانی کیفیت آب زیرزمینی دشت سرایان نشان داد پارمترهای کیفیت آب زیرزمینی در قسمت شمالغرب و مرکز دشت کمتر از قسمت-های جنوب و جنوبشرق آن است همچنین مشخص شد که بیشترین افزایش مقدار تغییرات EC و TDS در دشت سرایان به ترتیب 180/08 میکروموس بر سانتیمتر و 113/82 میلیگرم در لیتر است که مربوط به دوره 3 میباشد که نشان از کاهش کیفیت آبهای زیرزمینی در بین این سالها میباشد که از عوامل موثر بر این موضوع میتوان به تراکم کشاورزی و وجود روستاها و همچنین سازندهای زمینشناسی با کیفیت نامناسب در این بخش اشاره کرد.
-1 مقدمه
منابع آب زیرزمینی، بزرگترین ذخیرهی قابل دسترسی آب شیرین را در مناطق خشک و نیمهخشک تشکیل میدهند. ساز و کارها و شرایط گوناگون مؤثر بر منابع آب زیرزمینی، تغییراتی را در حجم ذخایر آب زیرزمینی و سطح سفرهی آزاد بوجود میآورد که جهت برنامهریزی و مدیریت صحیح، بایستی تحت ادارهی دقیق و پیش بینیهای به موقع قرار گیرند با بررسی دقیق نوسانات سطح آب زیرزمینی میتوان از آن در برنامهریزی تامین آب قابل اعتماد و نیز در مدیریت منابع آب استفاده نمود. بدین منظور، یافتن اثرات بارندگی و بررسی تغییرات آن بر روی سطح آب زیرزمینی ضروری است - علیزاده، . - 1394 کیفیت آب زیرزمینی مهمتر از کمّیت آن است، تنزل کیفیت آبهای زیرزمینی یکی از اثرات مهم استفاده بیرویه از این آبها میباشد.
این امر به دلیل افت سطح آب و تغلیظ آب به وسیله مواد قابل حل در آب به وجود میآید که سبب خسارات هنگفتی به کشاورزی، سازههای آبی و خاکهایی که از این نوع آبها تغذیه شدهاند، شده است. امروزه با توجه به کمبود منابع آبهای سطحی و نیز هدر رفتن آنها، مهمترین منبع تامین آب مورد نیاز بخش کشاورزی، صنعت و شرب منابع آب زیرزمینی میباشد - زهتابیان و همکاران، . - 1389 در بررسی تغییرات کیفیت آب زیرزمینی تحقیقات متعددی صورت گرفته است که به تعدادی از آنها اشاره میشود:
رهنما و همکاران در سال 1391با بررسی وضعیت کمّی و کیفی منابع آب زیرزمینی دشت جوین خراسان رضوی با توجه به نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل دادههای کمی و کیفی به روش میانیابی نزدیکترین همسایه و ترسیم نقشههای کیفی و همافت، پارامترهای کیفی میانیابی شده نیز در برخی مناطق بحرانی و کاهش شدید کیفیت این آبخوان را نشان میدهند. افضلی و شاهدی در سال 1393به بررسی روند تغییرات کمّی و کیفی آب زیرزمینی در دشت آمل با استفاده از GIS پرداختند. بدین منظور دادههای آماری سالهای 77، 81 و 86برای بدست آوردن تغییرات کمّی و کیفی آب زیرزمینی در محیط Arc GIS مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از کاهش ناچیز سطح آب زیرزمینی و بهبود وضعیت کیفی آب زیرزمینی در منطقه میباشد.
بامری و همکاران در سال 1394به بررسی آلودگی آب زیرزمینی دشت بجستان با استفاده از روشهای زمینآماری کریجینگ معمولی و کریجینگ شاخص پرداختند. بدین منظور، آمار 61 حلقه چاه از منطقه جمعآوری گردید. نتایج نشان داد پارامترهای EC و SAR در بیشتر چاهها از حد استاندارد بالاتر بوده و بیشترین محدودیت مربوط به EC در آبهای زیرزمینی منطقه میباشد. Babiker و Abugaib در سال 2014 تاثیر برداشت بیرویه آب زیرزمینی را در منطقه دورمان مصر مورد بررسی قرار دادند. نتایج، حاکی از پایین بودن کیفیت آب زیرزمینی به دلیل بالا بودن مقدار Na و So4 در مناطق شمالشرقی و مرکزی دورمان نسبت به مناطق جنوبشرقی بوده است که این پایین بودن کیفیت آب، ناشی از حفاری چاهها در فواصل نزدیک و پمپاژ زیاد و تغییرات محلی جریان آب زیرزمینی بوده است.
Dos Santos و همکاران در سال 2015در منطقه نادو هند به بررسی کمّیت و کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از روش GIS و زمینآمار پرداختند. آنها 18 نمونه آب را از سراسر شهرستان به منظور تجزیه و تحلیل فیزیکی و شیمیایی جمعآوری کردند. نتایج نشان داد که در بخش جنوب و جنوبشرقی منطقه مقدار غلظت Na و Cl بالاتر از سایر بخشها میباشد که حاکی از پیشروی آب دریا و فعالیتهای انسانی در این مناطق بوده است.
-2 مواد و روشها
منطقه انتخاب شده جهت انجام این تحقیق دشت سرایان نام دارد. دشت سرایان در محدوده شهرستان سرایان و در استان خراسان جنوبی واقع شده است. این دشت در 58º 07´ تا 58º 43´ طول شرقی و در 33º 40´ تا 34º 04´ عرض شمالی قرار داشته و ارتقاع متوسط آن از سطح دریا 1484 متر میباشد. از شمال به گناباد و فردوس، از شرق به قائن و خضری، از غرب به سرایان و از جنوب به بیرجند منتهی میشود. مساحت دشت 1350 کیلومتر مربع و محیط آن 155 کیلومتر میباشد - واحد مطالعات پایه منابع آب استان خراسان جنوبی، . - 1393
شکل - 1 - ، نقشه موقعیت دشت سرایان در کشور و استان
مطابق با برآوردهای بهعمل آمده در سطح محدوده و آبخوان سرایان میزان 169 میلیمتر بارش در سطح این محدوده به عنوان میزان بارش در نظر گرفته میشود. در دشت سرایان عامل عمده در گرایش به شوری آبها وجود سنگهای ولکانیکی نظیر توفها در وسعت نسبتاٌٌ زیاد، سازند شیلی بغمشاه نیز به علت دارا بودن لایههای تبخیری و همچنین لایههای قرمز گچدار نئوژن نیز از عوامل شورکننده میباشند. علاوه بر این شرایط اقلیمی سرایان هک عمدتاٌ گرم میباشد باعث تبخیر آبها گردیده و باقی ماندن املاح آنها بطور مداوم، گرایش به شوری آب و خاک منطقه را فراهم نموده است - رحیمزاده، . - 1389
به طور کلی تخمین گر زمین آماری فرآیندی است که طی آن می توان مقدار یک کمیت در نقاطی با مختصات نامعلوم را با استفاده از مقدار همان کمیت در سایر نقاط با مختصات معلوم بهدست آورد - مدنی، . - 1393 در این تحقیق از چهار روش کریجینگ ساده، کریجینگ معمولی، کوکریجینگ و 1IDW با چهار مدل برتر نیمتغییرنما شامل کروی، دایرهای، نمایی و گوسین استفاده شده است. در این تحقیق برای آگاهی از تغییرات مکانی پارامترهای کیفی شامل؛ هدایت الکتریکی - EC - و مجموع جامدات محلول - TDS - در بازه زمانی سال 1387-88 تا 6 - 1392- 93 سال آبی - از دادههای 12 حلقه چاه استفاده شد. سپس نرمال بودن دادهها با آزمون کولموگراف- اسمیرنوف، مورد بررسی قرار گرفت.
برای ارزیابی مدلهای نیمتغییرنمای برازش شده جهت پهنهبندی EC و TDS از روش ارزیابی متقابل با شاخصهای میانگین خطای تخمین - 2ME - ، ریشه میانگین مجذور خطا - 3RMSE - ، میانگین خطای استاندارد - 4ASE - ، میانگین خطای استاندارد شده - 5MSE - و ریشه میانگین مجذور خطای استاندارد شده - 6RMSSE - استفاده گردید. که پارامتر RMSE برای مقایسه مدلهای تغییرنما، معیار مناسبی میباشد و هرچه مقدار آن کمتر باشد بهتر است، برای مشخص کردن مدل برتر مناسب میباشد. در نهایت براساس تغییرنمای برازش داده شده، مقدار کمیت مورد نظر در محلهایی که نمونهبرداری انجام نشده است، تخمین زده شد و سپس براساس مقادیر تخمینی نقشه متغیر مربوطه رسم گردید.
