بررسی وضعیت اسیدیته منابع مختلف آبی با استفاده از روش‌های زمین‌آمار (مطالعه موردی: دشت سیرجان استان کرمان)

شهسواری, علیرضا; آبکار, علیجان; سعیدیان, حمزه

doi:10.22034/emj.2024.714956

بررسی وضعیت اسیدیته منابع مختلف آبی با استفاده از روش‌های زمین‌آمار (مطالعه موردی: دشت سیرجان استان کرمان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

علیرضا شهسواری ¹

علیجان آبکار ²

حمزه سعیدیان ²

¹ کارشناس ارشد آبخیزداری مدیریت جهاد کشاورزی، سیرجان، ایران.

² استادیار پژوهشی بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات، آموزش کشاورزی و منابع طبیعی کرمان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج. کرمان، ایران.

10.22034/emj.2024.714956

چکیده

یکی از پارامترهای مهمی که در آبخوان‌های مختلف حوزه‌های آبخیز مورد تجزیه و تحلیل دقیق قرار می‌گیرد، اسیدیته آب است که علت آن به اهمیت بالای میزان اسیدی و قلیایی بودن منابع آبی در شرب انسان و احشام بر می‌گردد. در این تحقیق مقدار اسیدیته 55 منبع آبی در آبخوان دشت سیرجان مطالعه شد. سپس روش‌های زمین‌آماری عکس فاصله، فاصله نرمال، کریجینگ معمولی برای پهنه‌بندی اسیدیته آب مورد استفاده قرار گرفت. برای ارزیابی مدل‌های تخمین و پیش‌بینی، شاخص‌های R²، RMSE، MSE، MAE، R و NS به کارگرفته شد. پس از انتخاب بهترین روش میان‌یابی، نقشه‌های پهنه‌بندی مکانی مربوط به اسیدیته آب از محیط نرم‌افزاری GS⁺و ArcGIS استخراج گردید. نتایج تحقیق نشان داد که در مجموع میانگین کل اسیدیته آب در منابع آبی بررسی شده آبخوان آبرفتی دشت سیرجان 7/48382است. بنابراین با توجه به میانگین کل اسیدیته دشت سیرجان که کمی بالاتر از 7 می‌باشد، اندکی قلیایی بودن آب در منابع آبی بررسی شده مشهود می‌‌باشد. نتایج تحقیق همچنین نشان داد که حداقل میزان اسیدیته آب 6/08 می‌باشد که مربوط به منبع آبی منطقه جعفرآباد می‌باشد و حداکثر میزان اسیدیته آب نیز 8/8 می‌‌باشد که مربوط به منبع آبی محمد کاظم یزدانی_فرودگاه می‌باشد و بقیه منابع آبی بین این دو میزان اسیدیته قرار گرفتند. روش کریجینگ معمولی از نظر ضریب تعیین و ضریب همبستگی و ضریب ناش_‌‌ساتکلیف، مجذور میانگین مربعات خطا و میانگین مطلق خطا و میانگین مربعات خطا، بهترین روش جهت ارزیابی مدل‌‌های نیم تغییرنما برازش داده‌ شده جهت پهنه‌بندی برای مقدار اسیدیته آب تشخیص داده شد. نتایج تحقیق نشان داد که در مرکز و شمال دشت سیرجان به دلیل فاضلاب‌های ناشی از جمعیت شهر سیرجان و تراکم اراضی کشاورزی و استفاده از برخی کودهای شیمیایی به صورت لکه‌‌ای میزان اسیدیته آب نسبت به سایر قسمت‌‌های دشت افزایش می‌یابد و این افزایش حداکثر در محدوده شهر سیرجان قابل مشاهده است.

کلیدواژه‌ها

کریجینگ معمولی

شاخص

پهنه‌‌بندی

آبخوان

موضوعات

آبخیزداری

عنوان مقاله English

Investigation of acidity status of different water sources using geostatistical methods (Case study: Sirjan plain of Kerman province)

نویسندگان English

alireza shasavaripoor ¹

alijan abkar ²

Hamzeh saeediyan ²

¹ Senior expert in watershed management in agricultural jihad management of Sirjan city.

² Assistant Professor, Department of Soil Conservation and Watershed Management Research, Kerman Agricultural and Natural Resource Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Kerman, Iran.

چکیده English

One of the important parameters that is carefully analyzed in different aquifers of watersheds is the water acidity that due to the high importance of acidity and alkalinity of water resources in human and livestock drinking water. In this research, the acidity level of 55 water sources in the Sirjan plain aquifer was studied. Then, geostatistical methods such as inverse distance weight (IDW), normal distance weight (NDW), ordinary krigin (OK) were used for zoning of water acidity. indicators of Coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), Mean Square Error (MSE), mean absolute error (MAE), correlation coefficient (R) and coefficient Nash - Sutcliff (NS), were used to evaluate the estimation and prediction models. After selecting the best method of interpolation, spatial zoning maps related to water acidity were extracted fromArc GIS and GS⁺ software. The results of research showed that the total average of water in the investigated water resources in alluvial aquifer of Sirgan plain is 7.48382. Therefore, according to the total average of water acidity of Sirjan plain that is slightly higher than 7, therefore, the alkalinity of water is evident slightly in the studied water resources. The results of research also showed that the minimum water acidity is 6.08 that is related to the water source of Jafarabad region and the maximum water acidity is 8.8 that is related to the water source of Mohammad Kazem Yazdani - the airport and the rest of the water resources were placed between these two levels of acidity. ordinary kriging (OK) method was determined in terms of Coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), Mean Square Error (MSE), mean absolute error (MAE), correlation coefficient (R) and coefficient Nash - Sutcliff (NS) was recognized the best method for evaluating semi-variogram fitted models for zoning for water acidity. The results of research showed that in the center and north of Sirjan plain, due to sewage caused by the population of Sirjan city and the density of agricultural lands and the use of some chemical fertilizers in a spot manner, the amount of water acidity increases compared to other parts of the plain, and this maximum increase is visible in around Sirjan city.

کلیدواژه‌ها English

Ordinary kriging

Index

Zoning

Aquifer

پور مقدس، ح. (1382). بررسی کیفیت آب‌های زیر زمینی لنجانات اصفهان. دانشکده بهداشت و انستیتو تحقیقات بهداشتی، (4)1، 40-31.

توانا، ا.، و دهان زاده، ب. (1389). پیش بینی پراکنش مکانی اسیدیته آب‌های زیر زمینی دشت نیشابور با استفاده از تکنیک زمین‌آمار و سیستم اطلاعات جغرافیایی، مهندسی آب، (1)1، 41-35.

فضل اولی، ر.، و پوریزدان خواه، ه. (1401). پهنه‌بندی pH آب‌های زیر‌زمینی و تعیین مناطق حساس برای رشد مرکبات و برنج در مازندران، آب و خاک، (5)36، 559-545.

ملکیان، آ.، رزندی، ی.، خلیقی سیگارودی، ش.، و فرخ زاده، ب. (1395). بررسی تغییرات زمانی و مکانی کیفیت آب زیر‌زمینی با استفاده از رویکرد ترکیبی منطق بول، فازی و زمین‌آمار (مطالعه موردی: دشت ورامین)، پژوهش‌های آبخیزداری، (111)29، 99-87.

ناظری تهروردی، م.، هاشمی، ر.، احمدی، ف.، و ناظری تهروری، ز. (1395). بررسی دقت مدل‏ های ANFIS،SVM و GP در مدل‌سازی مقادیر دبی جریان رودخانه، اکوهیدرولوژی، (3)3، 361 -347.

نوشادی، م.، و افسری، م. (1399). تعیین فرآیند بهینه ZLD برای استفاده دوباره از پساب سیستم‌های اسمز معکوس (مطالعه موردی: سیستم اسمز معکوس شهرستان لار)، پژوهش آب ایران، (2)14، 143-131.

هنر بخش، ا.، پژوهش، م.، زنگی آبادی، م.، و حیدری، م. (1395). بهینه‌سازی کاربری اراضی با استفاده از ترکیب روش های برنامه ریزی خطی فازی و تخصیص چند هدفه اراضی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز چلگرد)، اکوهیدرولوژی، (3)3، 377– 363.

یکتاپرست موافق، ن.، و امیری، ا. (1395). ارزیابی پارامترهای کیفی آب‌های زیر زمینی استان گیلان با استفاده از زمین‌آمار و نرم افزارGS+ (مطالعه موردی: آبخوان غرب گیلان). پنجمین کنفرانس بین المللی پژوهش در علوم و تکنولوژی، آبان 1395، 657-644.

Ahmadi, M., and Bagheban Zade Dezfouli, A. (2012). A geo-statistical approach to the change procedure study of under-ground water table in a GIS framework, case study: Razan-Ghahavand Plain, Hamedan Province, Iran. Journal of Academic and Applied Studies, 2(11), 56-69.

Al-Kouri, O., Omar, H., Abu-Shariah, M., Mahmud, A.R., and Mansor, S. (2010). Geostatistical analysis of karst landscapes. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 15, 913-934.

Busico, G., Cuoco, E., Kazakis, N., Colomba-ni, N., Mastrocicco, M., Tedesco, D., and Vou-douris, K. (2018). Multivariate statistical analysis to characterize/discriminate be-tween anthropogenic and geogenic trace elements occurrence in the Campania Plain, Southern Italy. Environmental Pollution. 234, 260 – 269.

Dash, J.P., Sarangi, A., and Singh D.K. (2010). Spatial variability of groundwater depth and quality Parameters in National Capital Territory of Delhi. Environmental Management, 45,,640-650.

Deutsch, C.V. (2002). Geostatistical reservoir modeling. Oxford University Press, 376p.

Flipo, N., Jeanne e, N., poulin, M., Even, S., and Ledoux, E. (2007). Assessment of nitrate pollution in the Grand Morin aquifers (France): Combined use of geostatisitics and physically based modeling Environmental pollution, 146, 241-256.

Grace, M. S. (2020). A Geospatial Analysis of Ground Water Quality Mapping using GIS in Sangareddy District. International Journal of Engineering Research and Technology (IJERT) 9, 1150-1153.

Mirakhorlo, M.S., and Rahimzadegan, M. (2018). Application of sediment rating curves to evaluate efficiency of EPM and MPSIAC using RS and GIS. Environmental Earth Ssciences, 77(20), 723.

Sarah, T., Marc, L., Ian, C., Guillaume, F., and Chris-tian, L. (2011). Arid zone groundwater re-charge and stalinization processes an ex-ample from the Lake Eyre Basin. Journal of Hydrology. 408, 257–275.

Selvam, S., Magesh, N.S., Chidambaram, S., Rajamanickam, M., and Sashikkumar M.C. (2015). A GIS based identification of groundwater recharge potential zones using RS and IF technique: a case study in Ottapidaram taluk, Tuticorin district, Tamil Nadu. Environmental Earth Sciences, 73(7), 3785-3799.

Sun, Y., Kang, S., Li, F., and Zhang, L. (2009). Comparison of interpolation methods for depth to groundwater and its temporal and spatial variations in the Minqin oasis of northwest China. Environmental Modelling & Software, 24(10), 1163-1170.

Zhou, Z., Zhang, G., Yan, M., and Wang, J. (2012). Spatial variability of the shallow groundwater level and its chemistry characteristics in the low plain around the Bohai Sea, North China. Environmental Monitoring and Assessment, 184(6),: 3697-3710.