تحليل فضايي پارامترهاي شيميايي موثر در كيفيت آب زيرزميني با استفاده از تكنيك تحليل عاملي و مدل هاي زمين آماري (مطالعه موردي: دشت بيضاء - زرقان

Spatial analysis of chemical parameters affecting groundwater quality using factor analysis and geostatistical methods (Case study: Bayza-Zarghan plain

هدف از اين مطالعه، تعيين مهم ترين پارامترهاي شيميايي موثر در كيفيت آب هاي زيرزميني دشت بيضاء - زرقان استان فارس با استفاده از تكنيك تحليل عاملي و برآورد توزيع مكاني پارامترهاي كيفي به كمك تحليل گر زمين آماري در نرم افزار ArcGIS است. ابتدا داده هاي 12 پارامتر كيفي آب مربوط به 27 حلقه چاه در تابستان سال 1392 جمع آوري گرديد. پس از نرمال سازي داده ها، با استفاده از روش تحليل عاملي (FA)، سه عامل سختي، شوري و اسيديته آب كه در مجموع 90% كل واريانس داده ها را شامل مي شدند؛ استخراج گرديد. سهم متغيرها در هر عامل بعد از عمل چرخش واريماكس مشخص شد و از هر عامل، دو پارامتر كه بيشترين همبستگي معني دار را با عامل خود برقرار نمودند، تعيين گرديد. بنابراين از عامل اول، پارامترهايTH وMg ، از عامل دوم، متغيرهايSAR و Na و از عامل سوم، عناصر pH و HCO3 به عنوان مهم ترين پارامترهاي موثر در كيفيت آب زيرزميني منطقه انتخاب شدند. نتايج حاصل از روش هاي قطعي و زمين آماري براي برآورد پارامترهاي فوق به كمك معيار آماري ريشه دوم ميانگين مربعات خطا (RMSe) مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه براي همه متغيرها به جز pH، روش كوكريجينگ مناسبت ترين روش است. براي TH و Mg مدل جي- بسل، براي SAR و Na مدل رشنال كوادريك، براي HCO3 مدل نمايي و براي pH روش معكوس فاصله وزني به توان 1، از كمترين خطا و بيشترين دقت نسبت به ساير روش هاي ميانيابي برخوردار مي باشند. نقشه هاي پهنه بندي مكاني پارامترهاي فوق بيانگر آن است كه ميزان پارامترهاي TH، Mg، SAR وNa در نواحي جنوب شرقي به بيشترين و در شمال دشت به كمترين غلظت خود مي رسد. مقدار pH در منطقه بانش واقع در شمال دشت، نسبت به ساير مناطق بيشتر است و از لحاظ غلظت HCO3، نواحي شمال شرق و جنوب منطقه در شرايط نامناسبي قرار دارند.

The aim of this study was to determine the most important variables affecting the quality of groundwater in the Bayza-Zarghan plain by using factor analysis technique and estimation of spatial distribution of quality parameters in ArcGIS software. Data of 12 water quality parameters related to 27 wells were collected in summer، 2013. After normalizing the data، using factor analysis (FA)، of hardness، salinity and water acidity، that accounted for 90% of the total variance in the data. The share of variables in each factor was determined after Varimax rotation، and two parameters with the most significant correlation with its factor was determined for each factor. The first factor، TH and Mg، the second factor، SAR and Na، and the third factor، pH and HCO3 were selected as the most important parameters in groundwater quality in the region. The results of definitive and geostatistical methods for estimating the above parameters were analyzed using the statistical criterion of RMSe. The results showed that for all variables other than pH، COKriging method is the most appropriate method. For TH and Mg، the G-Bessel model، for SAR and Na، the Rational-Quadratic model، for HCO3، the Exponential model، and for pH، the IDW model with power 1، had a lower error and increased the accuracy of the prediction significantly. Spatial zoning maps for the quality parameters indicated that TH، Mg، SAR and Na parameters reach the highest density in the southeast and the lowest density in the north of the plain. The pH changes show that its value is higher in the Banish area in north of the plain than in other areas. And in terms of HCO3، the northeastern and southern regions of the region are in poor condition.