ارزیابی روش‌های مختلف درون‌یابی به منظور پهنه‌بندی کیفیت آب با استفاده از GIS (مطالعه موردی: شهرستان آباده)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سنجش از دور، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استادیار آبخیزداری، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

3 استادیار ژئومورفولوژی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

4 دانشجوی کارشناسی ارشد ژئومورفولوژی، تهران، تهران، ایران

چکیده

  تعیین کیفیت آب در مدیریت منابع آب از اهمیت خاصی برخوردار بوده و پایش و پهنه بندی آن به عنوان یک اصل مهم در برنامه ریزی‌ها باید مد نظر قرار گیرد.منظور از انجام این تحقیق، تعیین مناسبترین روش میان یابی جهت تعیین کیفیت آب با استفاده از نمودار شولر می باشد. برای انجام این مطالعه از چاه های مشاهده ای(27 حلقه چاه) در منطقه ای آبرفتی و همگن با آبخوان آزاد در محدوده ی شهرستان آباده استفاده شد. جهت تعیین کیفیت آب از نمودار شولر که معمول ترین روش برای طبقه بندی کیفیت آب شرب در مطالعات هیدرولوژی است، بهره گرفته شد.برای پهنه بندی کیفیت آب محدوده ی مورد مطالعه از روش های گوناگون میان یابی کریجینگ (با سمی واریوگرام های خطی، دایره ای، کره ای، گوسین و نمایی)، IDW و Spline و سیستم اطلاعات جغرافیایی( GIS ) استفاده و نتایج هر کدام با یکدیگر مقایسه شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که از بین روش‌های ذکر شده، روش کریجینگ با سمی واریوگرام های نمایی و دایره ای برای میان یابی و در نهایت پهنه بندی کیفیت آب شرب مناسب‌ترین روش‌ها هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of spatial interpolation methods for water quality zoning using GIS Case study, Abadeh Township

نویسندگان [English]

  • Y. Maghami 1
  • R. Ghazavi 2
  • A. A. Vali 3
  • S. Sharafi 4
1 M. A. student of remote sensing, University of Tehran, Tehran, Iran.
2 Assistant Professor of Watershed, University of Kashan, Kashan, Iran.
3 Assistant Professor of Geomorphology, University of Kashan, Kashan, Iran.
4 M. A. student of Geomorphology, University of Tehran, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Extended abstract
1- Introduction
Determination of water quality is important because of it helps to protect, restore the quality of the ground-waters, and management of groundwater that consistent with the requirements of the clean water. Schouller diagram is one of the best methods for groundwater quality zoning. The most important stage of groundwater quality zoning in this method is investigation of the best interpolation method. In these regards, Geographic Information System (GIS) provides an effective tool to generate, manipulate, and organize the spatially disparate data for modeling and groundwater quality zoning. The produced graphical image using GIS will provide for user an easier visual inspection of the water quality conditions.
 
 
 
This study investigates the best interpolation method for water quality zoning by schouller diagram using GIS.
 
2- Methodology
The study site named Abadeh located in 250 km North of Fars, Iran (between 30º , 53’ and 31º , 31’ North latitude and 52º , 31’ and 53º , 10’ Eastern longitude.)
27 observed wells in Abadeh Township, located in an alluvial area with an unconfined aquifer were used for groundwater quality zoning. Groundwater quality zoning accomplished using different interpolation method (kriging with liner, circuler, spherical and Exponential and Gousian semi variogram, IDW and Spline). In order to groundwater qualification via Schouller diagram, quality index was determined.Schouller diagram is a graphical method for water quality classification. Water quality was investigated to 6 categories in the diagram including: good quality, acceptable quality, moderate quality, unsuitable, unsuitable completely, and unsuitable for drinking.
3- Discussion
Root mean square errors and mean deviation errors were used for comparison accuracy analysis results obtained from different interpolation method. The result showed that the kriging method with Exponential and circuler semi variogram is the best methods for interpolating the drinking quality water in the study area. These results were reported by other researchers.
 
4- Conclusion
The results of interpolation methods in the study area indicated that two sub areas had unsuitable drinking water; one in the north and other one in the east. TDS and TH maps indicate also the same results. Based on the results of this study, have been suggested that water quality determine using all factors such as anions and cations amount, pH and other effective parameters. This determination should used for agricultural and industrial water using the standard factors in any area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water Quality
  • schouller diagram
  • interpolation methods
  • GIS integration

مقدمه

آبهای زیرزمینی از منابع ارزشمند تهیه آب شرب، کشاورزی و صنعت درتمام مناطق به وی‍ژه در مناطق خشک و بیابانی هستند. با توجه به تغییرات کیفی آبهای زیرزمینی که می تواند در اثر فعالیتهای انسان و توسعه فعالیتهای صنعتی صورت گیرد بررسی و مطالعه این منابع به منظور حفظ و اصلاح کیفیت آنها ضروری است (پورمقدس،1381؛حقیقی فرد و همکاران،1384). آب‌های زیرزمینی در مقایسه با آب‌های سطحی دارای مزیت‌های مختلفی است که در این بین می توان به کیفیت بالاتر و آلودگی کمتر آنها اشاره کرد در ضمن این که در مناطق خشک و بیابانی که آب‌های سطحی به میزان خیلی کم دیده می شوند، آب‌های زیرزمینی به عنوان مهمترین منبع تأمین آب، قابل دسترس هستند (تقی زاده مهرجردی،1387). در مناطق خشک و بیابانی به علت اینکه بارندگی کم بوده و تبخیر وتعرق بالا است، منابع آب سطحی منابع قابل اعتمادی برای تامین آب نبوده و در نتیجه در این مناطق بیشتر بر روی منابع آب های زیرزمینی تکیه می شود (ایزدی و همکاران، 1386). بخشی از کیفیت آب های زیرزمینی مربوط به بارش است ولی مهمترین نقش را نوع تشکیلات زمین، طول مسیر طی شده و مدت زمان این جابجایی ایفا می کند. کیفیت آب‌ها با توجه به طول مسیر طی شده و فراوانی مواد انحلالی در مسیر می تواند تفاوت زیادی در نقاط مختلف پیدا کند (مهدوی،1378). این پدیده باعث می شود که در بسیاری از مناطق خشک و بیابانی، علاوه بر کم آبی، کیفیت نامناسب آب های موجود نیز مشکل ساز باشد (مهدوی، 1378). بنابراین، اندازه گیری و تعیین کیفیت آب چه از لحاظ کشاورزی، چه از لحاظ آشامیدنی و یا صنعتی بسیار مهم به نظر می رسد.

روش شولرمعمول ترین روش تعیین کیفیت آب شرب است (پورکرمانی و همکاران، 1387. ( اولین قدم در تعیین کیفیت آب با استفاده از این روش انتخاب یک مدل مناسب جهت میان یابی و پهنه بندی داده‌ها است. پژوهش های زیادی در ارتباط با تحلیل های فضایی، روش های میان یابی و پهنه بندی توسط محققان انجام شده است که از آن جمله می توان به تحقیقات لاستت و همکاران[1] (1987)، کرسیس[2] (1991)، وبر و انگلند[3] (1992)، هاچینسون[4] (1991) اشاره نمود. نتایج این پژوهش‌ها نشان دهنده دقت بالای روش های کریجینگ برای میان یابی است.

گالیشاند و همکاران[5](1992) در تحقیقی روش های مختلفی را برای میان یابی شوری و قلیائیت خاک بررسی کرده و نشان دادند که روش کریجینگ روشی مناسب برای میان یابی است.

تعیین یک روش مناسب جهت میان یابی و پهنه بندی داده‌ها نیاز به حجم زیادی از داده‌ها ی کیفی و جغرافیایی دارد. در این بین سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با ظرفیت ذخیره، سازمان دهی، آنالیز، باز یابی، نمایش و تهیه خروجی های مناسب، به عنوان ابزار مناسبی است که می تواند محققین را در دستیابی به روش مناسب میان یابی و فهم شرایط هیدرولیکی و محیطی کمک نماید (ان.جی و همکاران[6]،2005؛علوی پناه و همکاران،1384؛ صمدی و همکاران،1384).

منطقه مورد مطالعه که در حاشیه یکی از کویر های داخلی ایران بوده و فاقد آب سطحی دائمی است، تقریبأ تمامی منابع آبی مورد نیاز (کشاورزی، آشامیدنی و صنعتی) را از آب های زیر زمینی تأمین می کند، بنابراین تعیین کیفیت آب زیرزمینی این منطقه بسیار مهم بوده و نیاز به کنترل و بررسی بیشتری دارد (وزارت نیرو، 1384).منظور از انجام این تحقیق تعیین کیفیت آب شرب چاه های منطقه با استفاده از روش شولر و اعمال روش های مختلف میان یابی، به منظور تعیین بهترین روش برای پهنه بندی کیفیت آب شرب منطقه با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی است.

 

منطقه مورد مطالعه

محدوده مورد مطالعه در شهرستان آباده (واقع در شمال استان فارس) بین طول های جغرافیایی َ53 ْ30 و 13َ ْ31 و عرض های جغرافیایی َ31 52 و َ1 ْ53 واقع شده است(شکل 1). مساحت محدوده مورد مطالعه در حدود 633 کیلومتر مربع می باشد. میزان بارندگی سالانه منطقه برابر 125 میلی متر در سال، رطوبت نسبی 5/36 درصد و متوسط دمای منطقه 8/16 درجه سانتی گراد و ارتفاع متوسط منطقه از سطح تراز دریا برابر 2000 متر می باشد. منطقه مطابق طبقه بندی اقلیمی کوپن دارای اقلیم خشک است. بر اساس مطالعات انجام شده به وسیله وزارت نیرو(1384)، سفره آب زیرزمینی دشت مورد مطالعه به صورت آبخوان آزاد است ولی به دلیل شکستگی‌ها و تغییرات عمق سنگ کف، کمتر به صورت آبخوان همگن و یکنواخت دیده می شود. آبرفت‌های موجود در منطقه اغلب دانه درشت بوده و نقش مهمی در جذب نزولات جوی و رواناب منطقه دارند. نوع و دانه بندی این رسوبات در بخش های مختلف متفاوت بوده و بستگی به موقعیت سنگ کف دارد. در قسمت های شمالی محدوده مورد مطالعه ضخامت متوسطی از سنگ جوش آهکی با شکستگی های فراوان در زیر آبرفت سطحی قرار داشته و مجموعأ به ضخامت حدود 50 متر، آبرفت منطقه را تشکیل می دهد. آبرفت ناحیه به سمت جنوب دانه ریز شده و بر ضخامت آن افزوده می گردد. گسل هایی نیز در اطراف منطقه وجود دارد که در تغذیه و تسریع حرکت آب در دشت مؤثرند.

 

 

 

شکل 1- محدوده مورد مطالعه

 

 

در حوضه مورد مطالعه منابع شور کننده و آلوده کننده آب مانند گنبد های نمکی وجود ندارد، با این وجود در مواردی تغییرات فاحشی در کیفیت آب چاه های مشاهده ای دیده شده است که از آن جمله می توان به افزایش ناگهانی مقدار هدایت الکتریکی (EC) آب در یکی از چاه های جنوب شهر آباده اشاره کرد که دلیل آنرا احتمال ارتباط آن از طریق معابر زیرزمینی با فاصله ی دور در خارج از حوضه دانسته اند (وزارت نیرو،1384)و با پهنه بندی کیفیت آب منطقه بهتر میتوان در مورد آن اظهار نظر کرد.

 

مواد و روش ها

در این تحقیق برای پهنه بندی کیفیت آب منطقه از نتایج نمونه برداری شیمیایی 27 حلقه چاه که در اردیبهشت ماه 1386 نمونه برداری شده اند استفاده شد و با استفاده از نمودار شولر[7] کیفیت آب منطقه با روشهای مختلف میان یابی تعیین گردید. میان یابی در محیط نرم افزار Arc GIS انجام گرفت و روش های میان یابی Kriging، IDW و Spline استفاده شد. به منظور تعیین کیفیت آب با استفاده از نمودار شولر، ابتدا معیارهای کیفی تعیین شد و پس از بررسی روشهای تجزیه و تحلیل و درون یابی مورد استفاده برای پهنه بندی کیفیت آب،نسبت به پهنه بندی اقدام شد.

 

1- معیارهای کیفی جهت تعیین وضعیت کیفیت منابع آب بر اساس دیاگرام شولر[8]

مهمترین معیار های کیفی برای طبقه بندی آب ازلحاظ شرب با استفاده از دیاگرام شولر1 عبارت است از میزان املاح محلول اصلی آب شامل آنیون‌ها و کاتیون ها، مجموع باقیمانده خشک و سختی کل منابع آب. میزان کل جامدات محلول ( TDS ) پارامتر بسیار موثری در ایجاد طعم آب آشامیدنی است. آبی که دارای TDS کمتر از 500 میلی گرم در لیتر است، از نظر استاندارد شرب، آب بسیار خوب محسوب می شود. TDS بین 500 تا 1000 مطلوب و در گستره 1000 تا 1500 برای شرب مجاز است ولی آب با TDS بیشتر از 1500 قابلیت شرب را ندارد (دیندارلو و همکاران، 1385).

نمودار شولر یک روش گرافیکی جهت طبقه بندی کیفیت آب شرب است و در این نمودار آب های مورد برسی به 6 گروه شامل خوب، قابل قبول، متوسط، نامناسب، به طور کامل نامطبوع و غیر قابل شرب تقسیم می شود (پورکرمانی و همکاران،1387). برای تعیین کیفیت آب منطقه مورد مطالعه، از نتایج نمونه برداری از چاه های شاهد که در اردیبهشت 1386، توسط سازمان آب منطقه ای فارس انجام شده بود (جدول 1) استفاده گردید.

 

2- معرفی روشهای تجزیه و تحلیل و درون یابی مورد استفاده برای پهنه بندی کیفیت آب

2-1- مدل کریجینگ

در زمین‌آمار می‌توان با داشتن مقادیر یک کمیّت در مختصات معلوم، مقدار آن کمیّت را در نقطه‌ دیگری با مختصات معلوم برآورد نمود، به شرط آن که مختصات مقدار نامعلوم در دامنه‌ای که ساختار فضایی حاکم است قرار گیرد (حسنی‌پاک، 1377؛عسا کره،1387). برآورد مقادیر متغیر با توزیع و ساختار فضایی و ارزیابی خطای همراه با این برآورد کریجینگ نامیده می‌شود (داویس[9]، ). کریجینگ یک تخمین‌گر زمین‌آماری است که ماترون[10] به افتخار دی جی کریج[11] –(مبدع این روش) این نام را بر آن نهاد. این تخمین‌گر که به نام [12] BLUEنیز خوانده می‌شود، دارای ویژگی‌هایی است که عبارتند از:

- مقادیر برآوردی برای نقاط نامعلوم ترکیبی خطی از مقادیر نمونه‌های مجاور آنها است، بنابراین:

(1)                               

 

که در آن  تخمین کریجینگ و  بردار اوزان اختصاص داده‌شده به نمونه‌ها است. به عبارت دیگر یک مقدار کریج ‌شده یا برآورد شده با نسبت دادن وزن‌های  به مقادیر معلوم اندازه‌گیری شده در نقاط مجاور به دست می‌آید.

- نااریب است، یعنی امید ریاضی آن برابر میانگین واقعی () نمونه‌ها است.

(2)                      

 

- میانگین مربع خطا دارای کمترین مقدار ممکن است، یعنی:

(3)                     

در این روش پس از اندازه‌گیری مقدار متغیر برای نمونه‌های متعدد همراه با در نظر گرفتن موقعیت آنها، مقدار متغیر در نقاط نمونه‌برداری ‌نشده نیز با توجه به موقعیت آنها و فاصله‌ای که با نقاط معلوم دارند برآورد می‌گردد.

2-2- مدل IDW

مدل IDW یکی از معمول ترین روش های میان یابی نقاط پراکنده در فضاست که اساس آن بر مبنای این فرضیه است که در یک سطح میان یابی، اثر یک پارامتر بر نقاط اطرافش یکسان نیست و هر چه فاصله از مبدأ افزایش یابد، اثر کمتر خواهد شد(انصاری و داوری،1386).

2-3- مدل Spline

مدل Spline نیز یک سطح با حداقل انحنا را روی نقاط استفاده شده برای میان یابی برازش می دهد به عبارتی یک تابع ریاضی را طوری بر سطح برازش می کند که از نقاط کنترل بگذرد (انصاری و داوری،1386).

نتایج

در این تحقیق جهت تعیین و بررسی کیفیت آب زیرزمینی برای شرب با استفاده از نمودار شولر و به کارگیری تکنیک‌ها و روش های میان یابی مانند کریجینگ (با سمی واریوگرام های خطی، دایره ای، کره ای، گوسین و نمایی)، IDW و Spline، ابتدا کیفیت آب چاه های محدوده مورد مطالعه (نمونه برداری اردیبهشت 1386) با استفاده از نمودار شولر مشخص شد (جدول1). بر این اساس آب چاه های مورد مطالعه از نظر کیفیت آب برای شرب در چهار گروه خوب (1)، قابل قبول (2)، نامناسب(3) و موقتاً قابل شرب قرار گرفت (جدول 1وجدول2). پس از تعیین کیفیت آب چاه ها، برای انجام پهنه بندی در محدوده مورد مطالعه، ابتدا چهار نقطه تصادفی با پراکندگی مناسب به عنوان نقاط آزمون انتخاب و حذف شد. سپس با روش های درون یابی بر اساس رتبه عیین شده ی کیفیت آب شرب با نمودار شولر، میان یابی انجام گرفته و نتایج به دست آمده با کلاس بندی مجدد در 4 کلاس طبقه بندی شد.

برای تعیین میزان صحت نتایج و مقایسه روش‌ها از آزمون[13]RMSE (انحراف خطا) و [14]MDE (انحراف نتایج) با روابط زیر استفاده شده است:

 

(4)            

 

(5)                 

که در آن Esi مقدار برآورد شده نقاط آزمون با روش های میان یابی و Eoi مقادیر واقعی آن نقاط است. پارامتر ارزیابی MDE نشان می دهد که آیا مدل مقدار متغیر مورد نظر را کم یا زیاد برآورد می کند و دوم مقدار کمی آن چقدر است. زمانی که MDE برابر صفر است، مدل فضای مطالعه شده را خوب برآورد کرده و هیچ گونه انحرافی وجود ندارد. (انصاری و داوری،1386). مقدار صفر شاخص RMSE نیز نشان دهنده عدم وجود خطا در برآورد مدل است. نتایج حاصل از تحلیل روشهای مختلف میان یابی با استفاده از شاخص های میزان خطا(RMSE) و انحراف نتایج (MDE) در جدول (3) نشان داده شده است. بر این اساس مقدار شاخص MDE بین 052/0 و 12/4 و شاخص RMSE نیز بین 64/0 و 31/4 متغیر است. برای تعیین بهترین روش، در ابتدا انحراف نتایج (MDE) روش‌ها با یکدیگر مقایسه شده و کمترین مقادیر انتخاب گردید. سپس با مقایسه ی میزان خطای (RMSE) این روش ها، بهترین روش با کمترین میزان خطا انتخاب شد.

 

 

جدول 1- نتایج نمونه برداری از چاه های شاهد در اردیبهشت 1386 (وزارت نیرو،1387) و تعیین  کیفیت آب این چاه‌ها با استفاده از نمودار شولر

ردیف

نام محل

TH

mg/lit

Na+

me/lit

K+

me/lit

Mg++

me/lit

Ca++

me/lit

S04- -

me/lit

Cl -

me/lit

Hc03- -

me/lit

PH

TDS

mg/lit

کلاس کیفیت

رتبه

1

آباده

225

56/5

07/0

5/0

4

3/3

3

4

94/7

773

خوب

1

2

اکبرآباد

325

67/2

06/0

2

5/4

65/4

45/1

3

91/7

635

خوب

1

3

امیرآباد

1000

6/15

025/0

2

18

13

5/17

5

03/7

3202

نامناسب

3

4

بهمن 1

325

65/2

07/0

3

5/3

3/1

5/2

6

24/7

686

خوب

1

5

بهمن 2

750

13

018/0

5

10

5/17

5/6

5/4

35/7

1911

نامناسب

3

6

بیدبیدک

400

82/5

07/0

5/3

5/4

6

5/3

2/4

24/7

937

قابل قبول

2

7

بیدک

700

77/9

013/0

6

8

11

45/7

4

46/7

1498

نامناسب

3

8

جوشقان

550

07/5

011/0

5

6

7

75/3

5/6

16/7

1181

نامناسب

3

9

چالیان

500

08/6

011/0

4

6

5/8

4

4/4

62/7

1147

نامناسب

3

10

چنار

450

3/3

07/0

4

5

7/2

4

5/5

25/7

833

قابل قبول

2

11

چهل زرعی 1

375

6/5

07/0

3

5/4

5

45/3

5/4

51/7

894

قابل قبول

2

12

چهل زرعی 2

425

08/6

09/0

3

5/5

5/5

5

5

08/7

1035

قابل قبول

2

13

حسین آباد

700

6/12

018/0

6

8

11

75/11

1/4

35/7

1724

نامناسب

3

14

رحیم آباد

575

12/7

012/0

6

5/5

5/7

55/6

5/4

34/7

1217

نامناسب

3

15

رضا آباد

1700

57/42

045/0

12

22

26

41

5/7

81/6

4741

موقتاً قابل شرب

5

16

سورمق 1

325

06/2

06/0

3

5/3

7/2

5/1

5

42/7

655

قابل قبول

2

17

سورمق 2

300

7/1

05/0

5/2

5/3

1

75/1

5

46/7

556

خوب

1

18

سیدان

760

8/4

024/0

04/8

8/6

5/10

5/5

5/3

7/7

1272

نامناسب

3

19

صغاد

690

8/12

018/0

8/4

9

3/9

13

5/5/4

28/7

1751

نامناسب

3

20

علی آباد

475

34/9

011/0

3

5/6

5/5

5/7

5/3

41/7

1189

نامناسب

3

21

عنایت آباد

350

9/7

011/0

3

4

7

4/5

5/3

6/7

1034

قابل قبول

2

22

فیروزی

275

2/3

05/0

2

5/3

5/3

85/1

4

9/7

616

خوب

1

23

گردنه صغاد

750

8/15

018/0

7

8

14

5/11

8/2

32/7

1938

نامناسب

3

24

مراد آباد

475

95/4

07/0

5/4

5

2/7

45/3

5/3

2/7

909

قابل قبول

2

25

محمد آباد

1800

2/45

5/0

15

19

38

37

2/4

25/7

4970

موقتاً قابل شرب

5

26

مهدی آباد

650

5/11

013/0

5

8

11

5/8

3

22/7

1575

نامناسب

3

27

نجف آباد

300

69/4

06/0

2

4

4

2/3

 

1/8

702

خوب

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 2- طبقه بندی دیاگرام شولر نمونه های اردیبهشت ماه 1386.موقعیت چاه‌ها بر روی شکل (1) مشخص شده است.

طبقه بندی آب

شماره چاه های نمونه برداری شده

خوب

1،2،4،17،22،27

قابل قبول

6،10،11،12،16،21،24

نامناسب

3،5،7،8،9،13،14،18،19،20،23،26

موقتاً قابل شرب

15،25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بر اساس نتایج حاصل از محاسبات، کمترین مقادیر شاخص MDE مربوط به روش های کریجینگ با سمی واریوگرام نمایی(با مقدار052/ 0) و کریجینگ با سمی واریوگرام دایره ای (با مقدار12/ 0) می باشد. با مقایسه ی این روش ها، روش های کریجینگ با سمی واریوگرام‌های نمایی (Exponential) (84/0=RMSE) و دایره‌ای (Circular) (90/0=RMSE) مناسب ترین روش‌ها برای پهنه بندی کیفیت آب شرب در محدوده مورد مطالعه شناخته شدند.

 

 

جدول 3- نتایج تحلیل روش های میان یابی چاه های آزمون

ردیف

روش میان یابی

RMSE))میزان خطا

MDE) (انحراف نتایج

1

Kriging_Ordinary_Exponentil

84/0

052/0

2

Kriging_Ordinary_Spherical

92/0

18/0

3

Kriging_Ordinary_Circular

90/0

12/0

4

Kriging_Ordinary_Gaussian

87/0

32/0

5

Kriging_Ordinary_ Linear

88/0

33/0

6

Kriging_Universal_Liner with Liner drift

88/0

26/0

7

Kriging_Universal_Liner with Quadratic drift

31/4

12/4

8

IDW

00/1

9/0

9

Spline_regularized

64/0

21/.

10

Spline_Tension

0.87

0.21

 

 

شکل 2- پهنه بندی کیفیت آب شر ب با استفاده از روش کریجینگ(سمی واریوگرام نمایی)

 

شکل3- پهنه بندی کیفیت آب شر ب با استفاده از روش کریجینگ(سمی واریوگرام دایره ای)

 

 

شکل (2) و شکل (3) نقشه ی پهنه بندی کیفیت آب شرب محدوده ی مورد مطالعه را به ترتیب با روش روش کریجینگ(سمی واریوگرام نمایی) و کریجینگ(سمی واریوگرام دایره ای) نشان می دهد.

 

بحث و نتیجه گیری

الف )نتایج حاصل از پهنه بندی کیفیت آب شرب در محدوده مورد مطالعه، جدای از میزان دقیق صحت آنها، نشان دهنده ی دو محدوده، یکی در شمال و دیگری شرق و مرکز منطقه، با شرایط نامطلوب آب از نظر شرب است. رسم خطوط هم ارزش TDS و TH که از فاکتور های اصلی در نمودار شولر است نیز مؤید این مطلب است (شکل های 4 و 5). با توجه به مطالعات انجام شده، علت نامطلوب بودن کیفیت آب در این مناطق می تواند به دلایل زیر باشد:

- در قسمت شمالی (در مسیر جاده آباده- اصفهان) به دلیل دانه ریز بودن آبرفت و سنگ کف شیلی و ضخامت کم آبرفت وضعیف بودن جبهه ی تغذیه در این ناحیه، میزان هدایت الکتریکی(EC) بالا است (شکل 6).

- در قسمت شرقی محدوده، افزایش ناگهانی میزان شوری و در نتیجه نامطلوب بودن کیفیت آب شرب احتمالأ به دلیل ارتباط آن از طریق معابر زیرزمینی با فاصله ی دور در خارج از حوضه است که اثبات این امر نیاز به مطالعه جداگانه‌ای دارد.

 

 

 

شکل 4- باقیمانده خشک(TDS) نمونه‌ها در اردیبهشت ماه86

 

 

شکل 5- سختی کل آب(TH) نمونه‌ها در اردیبهشت ماه86

 

 

شکل 6- هدایت الکتریکی(EC) نمونه‌ها در اردیبهشت ماه86

 

 

ب. از میان روش های مختلف میان یابی استفاده شده در این تحقیق، روش کریجینگ با سمی واریوگرام های نمایی(Exponentil) دایره ای (Circular) مناسب ترین روش‌ها برای پهنه بندی کیفیت آب شرب شناخته شدند. نتایج حاصل از این مطالعه با نتایج حاصل از تحقیق سایر محققین ازجمله لاستت و همکاران(1987)، کرسیس(1991)، وبر و انگلند(1992)، هاچینسون(1993) همخوانی دارد.

ج. مقایسه نتایج پهنه بندی اردیبهشت ماه نشان می دهد پهنه بندی کیفیت آب در این ماه با دو روش گفته شده، 85 درصد همپوشانی دارند.

با توجه به نتایج حاصل از این مطالعه و با توجه به این که عوامل گوناگونی مانند میزان کاتیون‌ها و آنیون‌ها در کیفیت آب ومیزان PH آب موثر می باشند پیشنهاد می گردد که پهنه بندی و تعیین کیفیت آب با در نظر گرفتن مجموع عوامل برای هر منطقه انجام گیرد. در مورد آب های کشاورزی و صنعتی نیز بهتر است که پهنه بندی کیفیت آب کشاورزی و صنعتی نیز در هر منطقه با توجه به فاکتور های استاندارد مؤثر بر آنها انجام گیرد.

 

 


[1]Lastet et al(1987)

[2]Cressies(1991)

[3]Weber and Englund(1992)

[4]Huchinson(1993)

[5]Gallichand et al (1992)

[6]Ng et al(2005)

[7]Shouller

[8]Shouller

[9]Davis

3Matheron

D.G.Krig4

5Best Linear Unbiased Estimator

[13]Root Mean Square Errors

 [14]Mean Deviation Errors

انصاری، حسین و کامران داوری، (1386)، پهنه بندی دورههای خشک با استفاده از شاخص بارندگی استاندارد شده در محیط GIS (استان خراسان)، نشریه پژوهش های جغرافیایی مؤسسه جغرافیایی دانشگاه تهران، شماره 60:108-97

ایزدی، عزیز ا... ، علیزاده، امین، داوری، کامران، قهرمان، بیژن، (1386)، مدیریت منابع آبهای زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک (مطالعه موردی: دشت نیشابور. نهمین سمینار آبیاری و کاهش تبخیر، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ص.291

پورکرمانی، محسن، ناصری، حمیدرضا، ارجی، ابوذر، (1387)، تاثیر ساختاری گنبد نمکی قلعه گچی بر شوری آبهای زیرزمینی دشت داریون، مجله علوم پایه دانشگاه آزاد اسلامی(JSIAU)، 159-141.

پورمقدس، حسین، (1381)، بررسی کیفیت آبهای زیرزمینی منطقه لنجانات اصفهان. مجله دانشکده بهداشت و انستیتو تحقیقات بهداشتی، شماره 4، صص:40-31

 تقی زاده مهرجردی، روح ا...، محمودی، شهلا، خزایی، سید محسن، حیدری، احمد، (1387)، مطالعه تغییرات مکانی شوری آبهای زیرزمینی با استفاده از زمین آمار ( مطالعه موردی : رفسنجان ). دومین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست.

حسنی پاک، علی اصغر، (1377)، زمین آمار، انتشارات دانشگاه تهران، ص:96

جعفرزاده حقیقی فرد، نعمت اله، حسنی، امیرحسام، زین الدینی میمند، علی، حسیبی، علی، (1384)، بررسی اثرات بهره برداری بی رویه از منابع آب زیر زمینی انار کرمان بر کیفیت آب منطقه با استفاده از نمودارهای تشخیص کیفیت. علوم و تکنولوژی محیط زیست بهار، شماره 24، صص:77-86

دیندارلو، کاووس، علیپور، ولی، فرشیدفر، غلامرضا، 1385. کیفیت شیمیایی آب شرب بندرعباس، مجله پزشکی هرمزگان، سال دهم، شماره اول، صص:65-57

صمدی محمدتقی، ساقی محمدحسینرحمانی علیرضا، تراب زاده حسین، (1388)، پهنه بندی کیفی آب رودخانه دره مراد بیک همدان بر اساس شاخصو بهره گیریاز سامانه اطلاعات جغرافیایی، مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانیهمدان، شماره 16.صص:44-38

عساکره، حسین، (1387)، کاربرد روش کریجینگ در میان یابی بارش، جغرافیا و توسعه، شماره 12، صص:42-25

علوی پناه، سیدکاظم، خدایی، کمال، جعفربیگلو، منصور، (1384)، مطالعه کارایی داده‌‌های ماهواره ‌ای در بررسی کیفیت آب در دو سوی میانگذر دریاچه ارومیه، پژوهشهای جغرافیایی،  37 (53):57-69.

مهدوی، محمد، (1378)، هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ دوم، جلد دوم، شماره 2125، صص: 304-261

وزارت نیرو، سازمان آب منطقه ای فارس، (1384)، گزارش ادامه مطالعه محدوده آباده- سورمق (ادامه ممنوعیت) کد4402.

Davis, J.C. (1973), Statistics and Data Analysis in Geology. John Wiley and Sons, London.

Cressies, N. (1991), Statistic for Spatial data". John Wiley and sons, New York, N.Y.

Galllichand, J., Bouckland, D., Marcotte D, Henry M. J. (1992), "Spatial Interpolation of Soil Salinity and Sodisity a Saline Soil in Southern Alberta". Canadian Journal of Soil Science, Vol.72, PP: 503-516.

Huchinson, M. F. (1991), Continent Wide Data Assimilation Using Thin Plate Smoothing Splines. In: J. D. Jasper(Ed), Data Assimilation system. BMRC Research Report No. 27, Melbourne Bureau of Meteorology. PP: 104-113.

Lastett G. M., Mcbratney, A. B., Phal, Huchinson M. F. (1987), "Comparison of Several Spatial Predication Method for Soil PH". J. of Soil Science. Vol.38, PP: 325-341.

Ng, S.M.Y., Wai1, O.W.H., Xu1, Z.H., Li1, Y.S., Jiang, Y.W. (2005), Application of GIS for Retrieval and Display of Hydrodynamic and Water Quality Data for the Pearl River Estuary. Environmental Informatics Archives, Vol.3, pp: 372–378.

Weber D., England E. (1992),"Evaluation and Comparison of spatial Interpolations". Mathematical Geology, Vol, 24, PP: 381-391.