ارزيابي انواع روش‌هاي درون ‌يابي، جهت تخمين آلودگي نيترات در منابع آب زيرزميني (مطالعه موردي: دشت بيلوردي، استان آذربايجان شرقي)

Investigation of Groundwater Nitrate Pollution with Different Interpolation Methods (Case Study: East Azarbayjan, Bilverdy Plain)

امروزه استفاده از روشهاي درون‌يابي براي تخمين متغيرهاي فضايي در علوم آب، بسيار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. با توجه به اهميت اطلاع از وضعيت كيفيت آبهاي زيرزميني براي مصارف مختلف و همچنين زمان بر و هزينه بر بودن اندازه‌گيري پارامترهاي كيفيت آب زيرزميني در كل دشت، يافتن راهكاري براي تخمين آنها در ديگر مناطق دشت، امري ضروري به نظر مي‌رسد. هدف از اين پژوهش ارزيابي انواع روشهاي درون‌يابي جهت بررسي و تحليل مكاني غلظت يون نيترات و انتخاب بهترين روش درون‌يابي در دشت بيلوردي است. بدين منظور در مهر ماه 1392، تعداد 15 نمونه برداشته شدند و در آزمايشگاه آب‌شناسي دانشگاه تبريز مورد آناليز قرار گرفتند. محدوده مطالعاتي با وسعت 289 كيلومترمربع در 45 كيلومتري شمال شرق تبريز قرار دارد و از نظر هيدرولوژيكي از زير حوضه‌هاي درياچه اروميه محسوب مي‌شود. در اين دشت از انواع روشهاي درون‌يابي شامل معكوس فاصله (IDW)، تابع شعاعي (RBF)، تخمين گر عام (GP)، تخمين گر موضعي (LP)، كريجينگ K)) و كوگريجينگ (CoK) در محيط نرم‌افزار Arc Map، براي پيش بيني مقادير نيترات استفاده كرديم. مقادير RMSE و نمودارهاي رگرسيون حاصل‌ از درون ‌يابي نشان داد كه روش تخمينگر موضعي با تابع چندجمله‌اي درجه 3 بهترين روش براي درون‌يابي توزيع يون نيترات در دشت بيلوردي است.

Nowadays application of geostatistical interpolation methods is very important in estimating the spatial distributions in all aspects of water science. Likewise, acquiring sound knowledge on the quality and conditions of the groundwater for different usages is vital. However, the measurement of groundwater quality parameters are time consuming and costly in a vast plain. Therefore, achieving suitable methods for estimating the groundwater quality parameters in the detached parts of plain becomes important. The main aim of the current study is to evaluate the geostatistal methods in order to investigate and analyze the amount of spatial nitrate in Bilverdy plain aquifer. For this purpose, fifteen groundwater samples were gathered in September 2013 and were analyzed in hydrochemistry lab at the University of Tabriz. Bilverdy Plain study area, with 289 square kilometer is located within 45 kilometer of northeast of Tabriz and is one of Urmia Lake’s sub-basins. In this research, different interpolation methods including IDW (Inverse Distance Weighting), RBF (Radial Basis Function), GP (Global Polynomial), LP (Local Polynomial), K (Kriging), CoK (CoKriging) were used to measure the distribution of nitrate concentration in the aquifer. The results showed that the local polynomial method, with exponential function of degree 3, was the best model with the lowest RMSE and maximum regression fitness. Finally, based on the best interpolation method, zoning map of nitrate ion distribution was prepared.