کیفیت آب زیرزمینی

این مطالعه با هدف مدل سازی تغییرات مکانی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی دشت همدان-بهار با روش های زمین آماری انجام شد. پارامترهای هدایت الکتریکی املاح محلول (EC)، pH، قلیائیت (SAR) و باقی مانده جامد املاح (TDS) از خصوصیات اصلی آب زیرزمینی انتخاب شدند. مدل سازی با استفاده از روش کریجینگ، روش معکوس فاصله وزنی و روش شبکه توابع پایه شعاعی انجام شد. برای انتخاب روش مدل سازی، دو آماره میانگین مجذور مربعات خطای نرمال (NRMSE) و میانگین خطای سوگیری (MBE) در قالب تکنیک اعتبارسنجی متقابل به کار گرفته شد. نتایج نشان داد روش کریجینگ با نیم تغییرنمای کروی در مدل سازی عوامل کیفی برتری دارد. مقدار NRMSE در نیم تغییرنمای کروی برای هر چهار عامل بین 95/0 تا 96/0 بود که نسبت به سایر نیم-تغییرنماها (96/0 تا 98/0) کمتر بود. کمترین خطای مدل سازی به پارامتر pH و بیشترین خطا معادل 42/0=NRMSE و 01/0-=MBE به پارامتر EC تعلق داشت. بر همین اساس پهنه بندی ها به منظور درون یابی عوامل کیفی در سطح آبخوان و برون یابی عوامل کیفی براساس اطلاعات آبخوان در سطح دشت صورت گرفت. پهنه بندی تغییرات مکانی نشان داد مقادیر EC و TDS دارای روند تغییراتی مشابه است. یکی از دلایل اصلی تشابه تغییرات EC با TDS ارتباط خطی این دو پارامتر است. نتایج پهنه بندی نشان داد مقادیر EC، TDS و SAR، از امتداد جنوب شرق به شمال شرق کاهش یافته است؛ به طوری که مقادیر SAR از بازه 8/2-9/1 به 2/1 – 8/0، EC از بازه 3/2395 – 4/1266 به بازه 5/823-3/483 میکروموس بر سانتی متر و TDS از بازه 3/1591-3/826 به بازه 2/526-7/295 میلی گرم بر لیتر کاهش یافت. تغییرات پارامتر pH غیریکنواخت تر از سه پارامتر دیگر بوده و حداکثر آن در ناحیه شمال غربی دشت در بازه 93/7 تا 75/7 است. هم چنین نتایج حاصل بیان گر دقت کمتر روش زمین آمار در برآورد پارامترهای کیفیت آب زیرزمینی در نقاط حداکثر بود. در مجموع می توان اظهار داشت با داشتن مقادیر یک کمیت کیفی آب در یک نقطه می توان مقدار همان کمیت را در نقطه ای دیگر با مختصات معلوم با دقت بالا برآورد نمود.

در بررسی تغییرات مکانی پارامتر های کیفی آب های زیرزمینی برای شناخت وضعیت کیفی آبخوان، منابع آلوده کننده و تعیین مناسب ترین راهکارهای مدیریتی، روش های زمین آماری و GIS ابزار مفیدی هستند. در این پژوهش، توزیع پارامتر هایی نظیرEC ،TDS ، TH و pH در منابع آب زیرزمینی دشت زنجان با استفاده از روش های زمین آماری عکس فاصله (IDW)، توابع شعاعی(RBF)، تخمین گر موضعی (GPI)، تخمین گر عام (LPI) و روش کریجینگ معمولی (OK) در نرم افزار ArcGIS بر اساس نمونه های آب زیرزمینی 34 حلقه چاه ارزیابی و نقشه های پراکنش مکانی هر کدام تهیه شد. پس از بررسی واریوگرام و مشخص شدن مکانی بودن تغییرات پارامتر ها، اقدام به میان یابی پارامتر ها شد و با استفاده از روش اعتبارسنجی متقابل (CV) و ریشه دوم میانگین مربعات خطا (RMSE)، بهترین مدل ارزیابی با کمترین مقدار RMSE انتخاب شد. نتایج نشان داد، پارامترهای EC و pH با استفاده از روش عکس فاصله و پارامترهای TH و TDS با استفاده از روش تخمین گر توابع شعاعی کمترین مقدار RMSE را داشته اند و برای تهیه نقشه توزیع مکانی پارامترهای کیفیت آب زیرزمینی از این روش ها استفاده شد. با توجه به استاندارد آب آشامیدنی سازمان بهداشت جهانی و نقشه های به دست آمده از زمین آمار، پارامتر pH در کل دشت برای شرب بدون محدودیت است و مقدار پارامتر EC در چهار چاه والایش، دیزج آباد، زنجان و مهتر در جنوب شرقی، مرکز و شمال غربی دشت محدودیت دارد که ناشی از فعالیت های کشاورزی در این منطقه است. مقدار پارامتر TDS بجز شمال شرقی در کل دشت دارای محدودیت زیاد از نظر مصرف شرب است. در تعداد کمی از چاه های دشت مقدار TH بدون محدودیت است و مقادیر این پارامتر در دشت زنجان از نظر شرب محدودیت ایجاد می کند و از نظر سختی، آب کلیه چاه ها در طبقه سخت و خیلی سخت طبقه بندی می شوند. به نظر می رسد، دلیل روند کاهش کیفیت آب زیرزمینی برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی و حفر چاه های غیرمجاز و گسترش فعالیت های صنعتی است.

آب زیرزمینی از مهم ترین منابع تأمین کننده آب مورد نیاز کشاورزی، شرب و صنعت به ویژه در مناطق خشک فلات مرکزی ایران است؛ بنابراین بررسی روند تغییرات کیفی آن اهمیت فراوانی در مدیریت پایدار منابع آب دارد. در همین زمینه پژوهش حاضر روند تغییرات کیفی آب زیرزمینی را در دشت یزد- اردکان با استفاده از روش ناپارامتری من کندال و تخمین گر شیب سن بررسی کرده است. برای این منظور از آمار و اطلاعات 25 محل اندازه گیری (چاه، چشمه و قنات) در بازه زمانی 83- 84 تا 93- 94 مربوط به دوره تغذیه و تخلیه استفاده شد. پارامترهای بررسی شده شامل میزان اسیدیته، هدایت الکتریکی، غلظت املاح محلول، نسبت جذب سدیم، بی کربنات، کلر، سولفات، پتاسیم، منیزیم، کلسیم، سدیم و درصد سدیم محلول بوده است. در این انتخاب تلاش شده است منابع برداشت (چاه، چشمه و قنات) پراکنش مناسب در کل سطح دشت و آمار استفاده شده ازنظر طول دوره آماری نواقص کمتری داشته باشد. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد روند تغییرات تمامی متغیرهای کیفی بررسی شده در این دشت رو به افزایش بوده است و در طول دوره تغذیه 2/49 درصد و در طول دوره تخلیه 8/50 درصد، روند منفی معنا دار را در سطح اعتماد 90 درصد نشان دادند. حال آنکه روند مثبت معنا دار در طول دوره زمانی تغذیه، 3/45 درصد و در طول دوره تخلیه، 7/54 درصد را در سطح اعتماد 90 درصد نشان داد. با توجه به مثبت بودن شیب خط روند برای متغیرهای کیفی مؤثر در منابع آب زیرزمینی می توان نتیجه گرفت که روند تغییرات کیفی آب زیرزمینی در این دشت رو به کاهش بوده و این روند در زمان های تخلیه یا برداشت نسبت به زمان های تغذیه بیشتر بوده که ناشی از کاهش بارش ها و پیرو آن کاهش کیفیت منابع آب زیرزمینی بوده است.