اصغر اصغری مقدم

هم زمان با رشد روزافزون جمعیت و طرح های توسعه و تغییرات اقلیمی در سال های اخیر و تأثیر آن بر وضعیت سیستم آبخوان دشت آذرشهر، ضرورت مطالعه دقیق و کاربردی پیرامون وضعیت این آبخوان، آشکار می شود. بدین منظور، با استفاده از مدل های هوش مصنوعی، اقدام به شبیه سازی و پیش بینی داده های سری زمانی بارش، دبی و سطح آب زیرزمینی محدوده مورد مطالعه شد و پس از تعمیم این داده ها به کل دشت با استفاده از روش درون یابی کریجینگ بیزین (EBK)، بیلان کلی آبخوان دشت به دست آمده و نتایج وارد مدل سیستم پویای آبخوان دشت در محیط نرم افزاری WEAP شد. با ایجاد سناریوی مرجع برای بازه زمانی 1392 تا 1400 و اعمال تنش افزایش جمعیت و میزان آب مصرفی بخش کشاورزی در طی این بازه، پاسخ آبخوان به تنش های وارده بررسی شد. سیستم پویای آبخوان دشت در قبال روند افزایشی 2 درصدی جمعیت و 1 درصدی آب مصرفی بخش کشاورزی، کاهش حجم مخزن به میزان حدود 7 درصد در پایان دوره تنش (سال 1400) را نشان داد. پژوهش حاضر بیانگر قابلیت بالای ترکیب هوش مصنوعی و پویایی سیستم در پیش بینی پاسخ آینده سیستم آبخوان به تغییرات اقلیمی است و می تواند در راستای مدیریت منابع آب و پیش بینی تمهیدات لازم برای آینده به کار رود.

افزایش روزافزون فعالیت های کشاورزی، صنعتی و توسعه شهری، باعث آلودگی و کاهش کیفیت منابع آب زیرزمینی در اکثر آبخوان ها شده است. این در حالی است که پاکسازی آب زیرزمینی پس از آلودگی بسیار پر هزینه و فرآیندی طولانی است و اغلب زمانی آلودگی تشخیص داده می شود که رفع آلودگی آبخوان تقریباً غیر ممکن است. یکی از روش های مناسب برای جلوگیری از آلودگی آب زیرزمینی، شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان است. این پژوهش باهدف بررسی آسیب پذیری ذاتی آبخوان دشت اشنویه با استفاده از مدل های آسیب پذیری دراستیک و سینتکس انجام شد. برای تهیه هر دو مدل از هفت پارامتر هیدرولوژی و هیدروژئولوژی عمق تا سطح ایستابی، تغذیه خالص، محیط آبخوان، محیط خاک، تأثیر منطقه غیراشباع، هدایت هیدرولیکی و توپوگرافی استفاده شد. پس از تهیه لایه های هر یک از پارامترها در محیط جی ای اس، لایه ها باهم تلفیق شدند و نقشه نهایی آسیب-پذیری دشت تهیه گردید. برای حصول اطمینان از نتایج مدل های آسیب پذیری از داده های نیترات که در شهریور 1394 از 25 چاه کشاورزی برداشت شده بود استفاده شد. برای بهینه سازی و کارای بیشتر مدل ها، همبستگی بین هریک از پارامترها با مقادیر نیترات بررسی شد و طبق نتایج همبستگی و نظر کارشناسی وزن هر یک از پارامترهای مدل تغییر کرد و نقشه نهایی تهیه شد. مدل دراستیک اصلاحی همبستگی 3/76 درصد و مدل سینتکس اصلاحی همبستگی 56/67 درصد با مقادیر نیترات دارند. اندیس آسیب-پذیری دراستیک اصلاحی مقادیری بین 68 تا 191 و برای سینتکس اصلاحی 108 تا 224 به دست آمد. نتایج نشان داد که هر دو مدل دراستیک اصلاحی و سینتکس اصلاحی برای تعیین آسیب پذیری دشت اشنویه مناسب هستند و مدل دراستیک اصلاحی نسبت به مدل سینتکس اصلاحی نتایج بهتری را برای تعیین آسیب پذیری ذاتی این دشت نشان می دهد. براساس مدل های آسیب پذیری دراستیک و سینتکس مناطق مرکزی دشت داری بیشترین و مناطق جنوب غربی و حاشیه های دشت داری کمترین میزان پتانسیل آسیب پذیری است.

افزایش جمعیت، توسعه کشاورزی و صنایع باعث افزایش شدید در مصرف منابع آب و به تبع آن کاهش کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی شده است. افت گسترده در سطح تراز منابع آب زیرزمینی شیرین و نفوذ آب های سطحی و بارش ها به این منابع، جریانات سطحی را با کاهش دراماتیک مواجه کرده و در اکثر مناطق ایران آب زیرزمینی مهم ترین منبع تأمین کننده آب کشاورزی، شرب و صنعت گردیده است. از این رو اهمیت مدیریت، حفاظت و جلوگیری از آلودگی این منابع به ضرورت اجتناب ناپذیری مبدل شده است. یکی از راهکارهای مناسب برای جلوگیری از آلودگی منابع آب زیرزمینی شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان است. در این پژوهش به منظور ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت اردبیل از روش های DRASTIC، SINTACS و SI استفاده شده است. با استفاده از این روش ها و با توجه به ویژگی های هیدرولوژیکی و هیدروژئولوژیکی منطقه مورد مطالعه آسیب پذیری آبخوان در مقابل عوامل آلاینده پهنه بندی شد و مناطق مستعد به آلودگی در هر کدام از روش ها مشخص شد. سپس برای صحت سنجی هر کدام از روش ها از مقادیر نیترات اندازه گیری شده در منطقه استفاده شد. به منظور مقایسه بهتر و دقیق تر این روش ها، شاخص همبستگی (CI) بین نقشه های آسیب پذیری و مقادیر نیترات محاسبه گردید. نتایج نشان داد که مدل DRASTIC بالاترین شاخص همبستگی را دارد و بنابراین برای ارزیابی آسیب پذیری روش بهتری نسبت به روش های دیگر است. بر اساس نتایج حاصل از مدل DRASTIC، 36/44 درصد از آبخوان دشت اردبیل که بیش تر شرق و قسمتی از جنوب دشت را شامل می شود در محدوده آسیب پذیری کم و بقیه قسمت های دشت یعنی بخش های شمالی و غربی در محدوده آسیب پذیری متوسط قرار دارد.

نبود منابع آب سطحی دائمی در بسیاری از نقاط کشور باعث اضافه برداشت آب از منابع محدود زیرزمینی شده است. در دشت دوزدوزان که در حوضه آبریز دریاچه ارومیه قرار دارد، به دلیل عدم جریان سطحی دائمی برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی باعث ایجاد متوسط افت 76 سانتی متر در سال شده است. هدف از این تحقیق پیش بینی سطح آب زیرزمینی در این دشت با استفاده از روش های هوش مصنوعی و زمین آمار می باشد. در ابتدا با استفاده از روش خوشه بندی مرتبه ای (HCA) پیزومترها دسته بندی شدند. با انجام آنالیز حساسیت، داده های ماهانه سطح آب، بارش و تبخیر هرکدام با یک تأخیر زمانی طی دوره 10 ساله (91-82) به عنوان ورودی های مدل انتخاب شدند. پس از نرمال سازی داده ها مدل سازی با شبکه های عصبی (ANNs) انجام شد. به منظور بررسی بیشتر شبیه سازی با مدل فازی ساگنو (SFL) نیز انجام شد. برای مقایسه نتایج دو مدل شاخص های آماری جذر میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین به کار گرفته شدند. با توجه به برتری مدل ANNs، مدل کریجینگ و کوکریجینگ عصبی برای پیش بینی مکانی سطح ایستابی انتخاب شدند و پیش بینی مکانی با هر دو مدل انجام شد. نتایج نشان داد که مدل کوکریجینگ با در نظر گرفتن پارامتر ثانویه توپوگرافی نسبت به مدل کریجینگ پیش بینی دقیق تری داشته است. براساس نتایج به دست آمده با افزایش بازه زمانی پیش بینی خطای مدل ترکیبی (کوکریجینگ عصبی) افزایش می یابد که بیش تر به دلیل افزایش خطای مدل شبکه عصبی مصنوعی با افزاییش بازه زمانی پیش بینی می باشد و خطای مدل زمین آمار ( کوکریجینگ) نامحسوس به نظر می رسد.

دشت بستان آباد یکی از دشت های استان آذربایجان شرقی می باشد که در شمال غرب ایران واقع شده است. در این دشت، آب زیرزمینی بخش مهمی از مصارف آب شرب و کشاورزی را تأمین می نماید و به همین دلیل حفاظت از این منابع در برابر عوامل آلاینده امری مهم تلقی می گردد. بدین منظور جهت ارزیابی آسیب پذیری آبخوان در برابر عوامل آلاینده از دو روش وزن دهی DRASTIC و SINTACS در محیط نرم افزار GIS استفاده شد. در این راستا، ابتدا نقشه ی آسیب پذیری دشت برای هر یک از مدل های مورد نظر، مطابق با لایه های اطلاعاتی که شامل عمق آب زیرزمینی، تغذیه ی خالص، محیط آبخوان، محیط خاک، توپوگرافی، محیط غیراشباع و هدایت هیدرولیکی می باشد، تهیه گردید. نقشه ی نهایی آسیب پذیری آبخوان با تقسیم بندی به پنج محدوده ی آسیب پذیری خیلی کم تا زیاد تهیه و شاخص DRASTIC و SINTACS به ترتیب 188-61 و 202-92 به دست آمد. به منظور صحت سنجی روش های مورد استفاده از توزیع مقادیر یون نیترات در منابع آب زیرزمینی استفاده شد. با انطباق لایه نیترات و نقشه ی پهنه بندی آسیب پذیری برای هر دو مدل، مشخص گردید نقاط با غلظت بالای نیترات با مناطق دارای پتانسیل آسیب پذیری زیاد منطبق می باشند. نتایج حاصل، ضریب همبستگی 75/0 بین مدل DRASTIC و لایه نیترات را نشان م ی دهد. به منظور تهیه ی ن قشه ی خطر آلودگی آب زی رزمینی نیز از هم پوشانی لایه ی کاربری اراضی با نقشه ی آسیب پذیری مدل DRASTIC استفاده گردید. نتایج حاصل از هم پوشانی نقشه ها نشان داد 33/31 درصد از مساحت کل اراضی مورد استفاده در بخش کشاورزی در محدوده با پتانسیل آسیب پذیری بالا قرار گرفته اند. مطابق نقشه ی نهایی آسیب پذیری برای هر دو مدل بخش مرکزی و شمال غربی دشت دارای بیشترین پتانسیل آلودگی می باشد.

ارتقاء اطلاعات کمی به بهبود پیش بینی پارامتر های برف کمک می کند. تاکنون تعاملات بین اندازه ی پیکسل به صورت محدود بررسی شده است. هدف از این تحقیق، بررسی اثر قدرت تفکیک مکانی بر روی پیش بینی عمق برف از طریق آزمون تجربی روابط بین مدل های رقومی ارتفاع و پارامترهای مؤثر در مدل سازی عمق معادل برف با قدرت تفکیک مختلف و با استفاده از مدل رگرسیون چندمتغیره می باشد. به همین منظور ابتدا با استفاده از روش هایپرکیوب محل 100 نقطه مشخص و طی یک عملیات صحرایی داده های عمق برف در نقاط مورد نظر و همچنین در 195 نقطه دیگر به صورت سیستماتیک و با نمونه بردار مدل فدرال برداشت گردید.. سپس یک مدل رقومی ارتفاع 10 متری به عنوان مبنا انتخاب گردید و از مدل رقومی ارتفاع مبنا تعداد 25 پارامتر مرفومتری استخراج و به عنوان ورودی شبکه ی عصبی ان تخاب و با استفاده از آنالیز حساسیت مهم ترین پارامترهای تأث یرگذار در مدل سازی ع مق برف مشخص شد. در مرحله ی بعد با استفاده از مدل رقومی ارتفاع مبنا 9 مدل رقومی ارتفاعی با اندازه ی پیکسل متفاوت استخراج گردید. سپس در ادامه پارامترهای مؤثر در عمق برف با استفاده از 10 مدل رقومی ارتفاع استخراج و بین آن ها و عمق برف نمونه برداری شده یک رابطه ی رگرسیونی ایجاد و عمق برف محاسبه گردید. جهت ارزیابی دقت مدل ها از پارامترهای RMSE، NMSE، MSE و MAE استفاده و در نهایت مدل رقومی ارتفاع 150 متر با مقادیر به ترتیب 75/24، 350/0، 975/612 و 97/18 بهترین مدل رقومی ارتفاع جهت مدل سازی عمق برف انتخاب گردید. این مسأله می تواند در کاهش هزینه ها و افزایش دقت برآورد عمق برف کمک بسیاری نماید.

     دشت مهربان در شرق استان آذربایجان شرقی واقع شده است. در این دشت، آب زیرزمینی تنها منبع تأمین کننده آب شرب ساکنان است. در این منطقه سنگ کف آبخوان و بلندی های اطراف آن عمدتاً از رسوبات مربوط به دوره نئوژن شامل مارن های گچ دار و نمک دار، ماسه، سیلت- مارن، کنگلومرا و آهک تشکیل یافته است. این دشت در مقایسه با دیگر دشت های استان آذربایجان شرقی از نظر کمیت و کیفیت منابع آب از بحرانی ترین مناطق به حساب می آید. به طوری که چندین روستای پر جمعیت این دشت آب شرب خود را از آب شیرین کن نصب شده در روستای اربطان، دریافت م ی دارند، لذا پایش و ارزیابی کیفیت آن بسیار با اهمیت است. روش های متداول ب ررسی کیفیت آب زیرزمینی برای مصارف شرب، مانند دیاگرام شولر، امکان ارزیابی آب ها با در نظر گرفتن پارامترهای شیمیایی به صورت منفرد و در یک نقطه آبخوان را فراهم می کنند. از شاخص های مهم دیگر برای ارزیابی و پهنه بندی کیفیت آب های زیرزمینی، روش های شاخص کیفی آب زیرزمینی (GQI) و فازی- شاخص کیفی آب زیرزمینی (FGQI) است. هدف از این مطالعه، به n style="font-family: Times New Roman;"> کار بردن روش های FGQI, GQI در ارزیابی کیفیت آب زی رزمینی دشت مهربان، بر اساس استانداردهای سازمان بهداشت ج هانی (WHO) و اس تاندارد تحقیقات صنعتی ایران (ISIRI) است. ب دین منظور از ده پارامتر ش یمیایی مؤثر (,F-,NO2-3, Ca2+, Mg2+ ,Na+, Cl-, SO42-, TDS K+,HCO-3) که فراوانی زیادی در آب زیرزمینی دارند، استفاده و با استانداردهایISIRI, WHO  مقایسه شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که بر اساس شاخص های GQI و FGQI آب های زیرزمینی منطقه مورد مطالعه از نظر کیفیت، بین رده های کاملاً نامطلوب تا مناسب قرار می گیرند.

مدیریت تقاضا و تأمین آب برای کاربری های مختلف به همراه شناسایی، کنترل و کاهش آلاینده های آب به منظور ارتقای شاخص های کیفیت منابع آب و حفظ محیط زیست از رویکردهای مدیریت منابع آب کشور محسوب می شود. با توجه به تأمین آب شرب، کشاورزی و صنعت مردم ناحیه از سد سهند و با توجه به گزارشات تأثیرات سوء سلامت مردم روستاهای اطراف، ناشی از مصرف آب شرب حاوی غلظت های بالایی از آرسنیک (بیش از 200 برابر حد استاندارد آب شرب) مطالعه کیفی منابع آبی مرتبط با این سد ضرورت می یابد. در این مطالعه به منظور ارزیابی کیفی منابع آب، 50  نمونه  از منابع آب منطقه مورد مطالعه جمع آوری و در آزمایشگاه آبشناسی گروه زمین شناسی دانشگاه تبریز  مورد آنالیز شیمیایی قرار گرفت. علاوه بر این، از  داده های تهیه شده توسط سازمان آب منطقه ای استان آذربایجان شرقی جهت مطالعات سد سهند استفاده گردید. این مطالعه با روش های تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی و تغییرات سری های زمانی به منظور تعیین عوامل موثر بر هیدروشیمی منطقه انجام پذیرفت. پایش های کیفی و آنالیز عوامل موثر بر هیدروشیمی منابع آبی سد سهند مشخص کننده دو عامل عمده تأثیرگذار روی هیدروشیمی محدوده مطالعاتی شامل آنومالی های آرسنیک و شوری می باشند. در این راستا مکان های متأثر از این آنومالی ها در ارتباط با منشأ مربوطه شناسایی و نقشه توزیع این عوامل در محدوده مطالعاتی تهیه گردید.

این تحقیق با هدف پهنه بندی آسیب پذیری آبخوان مرند با استفاده از روش های DRASTIC، AVI و مقایسه پهنه بندی در سه روش مذکور انجام شده است. روش DRASTIC از ترکیب هفت مشخصه هیدروژئولوژیک قابل اندازه گیری و مؤثر در انتقال آلودگی به آب های زیرزمینی تشکیل شده است. روش AVIنیز دارای دو مشخصه است. نتایج حاصل از روش DRASTIC تقریباً کامل ترین شاخص برای ارزیابی میزان آسیب پذیری آب های زیرزمینی است که محدوده آسیب پذیری متوسط را 4/50 درصد، زیاد را 9/32 و خیلی زیاد را 7/16 درصد برای آبخوان دشت مرند برآورد کرده است. نتایج روش AVI نیز نشان می دهد که آبخوان دارای آسیب پذیری متوسط، زیاد و خیلی زیاد به ترتیب با 13/39، 5/6 و 37/54درصد می باشد. هم چنین در هر دو روش، میزان آسیب پذیری در قسمت های شرق، جنوب شرقی و شمال شرقی دشت بیش تر از بخش های مرکزی و غربی دشت است ولی حدود گسترش محدوده های آسیب پذیری متفاوت است. مدل DRASTIC به طور دقیق تری محدوده های مختلف آسیب پذیری را مشخص کرده است. دلیل آن مشخصه های بیش تر و وزن دهی متفاوت مشخصه ها براساس نقش آن ها در تعیین آلودگی است.

  امروزه استفاده از روشهای درون یابی برای تخمین متغیرهای فضایی در علوم آب، بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. با توجه به اهمیت اطلاع از وضعیت کیفیت آبهای زیرزمینی برای مصارف مختلف و همچنین زمان بر و هزینه بر بودن اندازه گیری پارامترهای کیفیت آب زیرزمینی در کل دشت، یافتن راهکاری برای تخمین آنها در دیگر مناطق دشت، امری ضروری به نظر می رسد. هدف از این پژوهش ارزیابی انواع روشهای درون یابی جهت بررسی و تحلیل مکانی غلظت یون نیترات و انتخاب بهترین روش درون یابی در دشت بیلوردی است. بدین منظور در مهر ماه 1392، تعداد 15 نمونه برداشته شدند و در آزمایشگاه آب شناسی دانشگاه تبریز مورد آنالیز قرار گرفتند. محدوده مطالعاتی با وسعت 289 کیلومترمربع در 45 کیلومتری شمال شرق تبریز قرار دارد و از نظر هیدرولوژیکی از زیر حوضه های دریاچه ارومیه محسوب می شود. در این دشت از انواع روشهای درون یابی شامل معکوس فاصله (IDW)، تابع شعاعی (RBF)، تخمین گر عام (GP)، تخمین گر موضعی (LP)، کریجینگ K)) و کوگریجینگ (CoK) در محیط نرم افزار Arc Map، برای پیش بینی مقادیر نیترات استفاده کردیم. مقادیر RMSEو نمودارهای رگرسیون حاصل از درون یابی نشان داد که روش تخمینگر موضعی با تابع چندجمله ای درجه 3 بهترین روش برای درون یابی توزیع یون نیترات در دشت بیلوردی است.

دشت های بازرگان و پلدشت در شمال غرب ایران و شمال استان آذربایجان غربی قرار دارند. مهم ترین منابع آب موجود در دشت های بازرگان و پلدشت را آب زیرزمینی تشکیل می?دهد. در این تحقیق با توجه به ویژگیهای هیدرولوژی و هیدروژئولوژی منطقة مورد مطالعه، آسیب?پذیری آبخوان در برابر عوامل آلاینده پهنه?بندی شده است. برای این منظور از مدل دراستیک و سیستم اطلاعات جغرافیایی برای پردازش و تجزیه و تحلیل کیفی آبخوان استفاده شده است. در مدل دراستیک از مشخصه های مؤثر در ارزیابی آسیب?پذیری سفر? آب زیرزمینی شامل عمق سطح ایستابی، تغذیه، جنس سفره، نوع خاک، شیب توپوگرافی، مواد تشکیل دهندة منطقة غیراشباع و هدایت هیدرولیکی استفاده می?شود که به صورت هفت لایه در نرم?افزار Arc View تهیه شدند و با وزن?دهی و رتبه?بندی و تلفیق هفت لایة فوق، نقشة نهایی آسیب پذیری آبخوان نسبت به آلودگی، با تقسیم?بندی به سه محدود? آسیب?پذیری کم، متوسط و زیاد تهیه و شاخص دراستیک برای کل منطقه بین 71 تا 175 برآورد شد. برای صحت?سنجی نقشة نهایی آسیب?پذیری از یون فلوئورید استفاده شد. با انطباق غلظت فلوئورید بر روی نقشة نهایی دراستیک مشخص شد که کلیة نقاطی که دارای فلوئورید بالا هستند، در محدود? با نیروی آلودگی زیاد قرار گرفته?اند که این می?تواند دقت و صحت مدل را مورد تأیید قرار دهد. از نظر وسعت می?توان گفت که حدود 3 درصد از منطقة مورد مطالعه در محدود? آسیب?پذیری کم، 37 درصد متوسط و 60 درصد در محدود? آسیب?پذیری زیاد قرار می?گیرد که قسمت های وسیعی از شرق، غرب و بخشی از مرکز را شامل می?شود. با توجه به حجم زیاد منابع آب زیرزمینی در منطقة مورد مطالعه و استفاده از آن در شرب، کشاورزی و پرورش آبزیان، حفاظت این مناطق به منظور جلوگیری از آلودگی و مدیریت بهینة منابع آب ضروری است.