تغييرپذيري مكاني ويژگي‌هاي كيفي آب‌هاي زيرزميني با استفاده از زمين آمار (مطالعه موردي: دشت سگزي، اصفهان)

(Spatial variations of groundwater quality parameters using geostatistics (Case study: Segsi Plain, Isfahan

زمينه و هدف: آگاهي از ميزان تغييرات شيميايي آب‌هاي زيرزميني و پهنه‌بندي آن‌ها نقش مهمي در مديريت بهينه آب­هاي زيرزميني يك منطقه ايفا مي‌كند. روش‌هاي مختلفي براي مطالعه و پهنه‌بندي ويژگي‌هاي شيميايي آب‌هاي زيرزميني وجود دارد كه انتخاب روش مناسب بسته به هدف، شرايط منطقه و وجود آمار و اطلاعات دارد. روش‌هاي زمين‌آماري و GIS مي‌توانند در اين راستا ابزار مفيدي باشند. هدف از اين تحقيق بررسي تغييرات مكاني كيفيت آب زيرزميني و انتخاب بهترين روش­ بهينه بندي جهت مديريت منابع آب زيرزميني دشت سگزي است. روش بررسي: در اين مقاله، توزيع آلاينده‌هاي كيفيpH, TDS, Hco3, EC, Ca, Mg, TH, Na وSo4 در سطح آب‌هاي زيرزميني دشت سگزي شهرستان اصفهان با استفاده از روش معين عكس فاصله و روش‌هاي زمين‌آماري تخمين‌گر توابع شعاعي، تخمين‌گر موضعي، تخمين‌گر عام و روش كريجينگ معمولي در نرم‌افزار ARCGIS9.3 مورد ارزيابي قرار گرفت. بر اين اساس نمونه‌هاي آب زيرزميني 445 چاه، چشمه و قنات مورد بررسي قرار گرفت. پس از بررسي واريوگرام و مشخص شدن مكاني بودن تغييرات پارامترهاي مورد بررسي، اقدام به ميان‌يابي پارامترها شد و با استفاده از فن ارزيابي متقابل و ريشه دوم ميانگين مربع خطا، بهترين مدل ارزيابي با كمترين مقدار RMSE انتخاب شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه كليه پارامترها با استفاده از روش كريجينگ معمولي كمترين مقدار RMSE را داشته است و جهت تهيه نقشه توزيع مكاني پارامترهاي كيفيت آب زيرزميني از اين روش استفاده شد. نتايج پهنه‌بندي نشان داد كه پارامترهاي Na, Ca, Mg, So4, Hco3, pH به لحاظ شرب بدون محدوديت و پارامترهاي EC, TH و TDS محدوديت ايجاد كرده‌اند. نتايج بيانگر استفاده بيش از حد منابع آب زيرزميني منطقه مورد مطالعه است. نتيجه گيري: با توجه به نتايج استفاده از كريجينگ معمولي به دليل دقت بيشتر و محاسبات كمتر در بين روش‌هاي مختلف درون‌يابي براي پهنه‌بندي كيفيت آب زيرزميني توصيه مي‌شود. همچنين مديريت منابع آب با استفاده از نتايج تحقيق قابل دسترس خواهد بود.

Background and Objective: Understanding chemical changes in groundwater and their mapping play a substantial role in optimal management of groundwater in an area. There are various methods for investigation and classification of groundwater chemical features, and selection of appropriate method depends on the purpose, conditions of the area and available information. Geostatistical methods and GIS can be useful tools in this regard. The aim of his study is to investigate the spatial variations of groundwater quality and select the best mapping method for the management of groundwater resources in Segsi plain. Method: In this paper, the distribution of quality pollutants pH, TDS, Hco3, EC, Ca, Mg, TH, Na and So4 in groundwater of Segsi plain was investigated using inverse distance and geostatistical methods, distance and bearing functions, local, general and ordinary Kriging estimator software ARCGIS9.3. Accordingly, the sample from 445 groundwater wells, springs and canals were examined. After evaluating variograms and determining the spatiality of the changes in the studied parameters, interpolation of parameters was performed and the best evaluation model with lowest RMSE was selected through mutual evaluation technique and the root-mean-square error. Findings: The results showed that all parameters had the lowest RMSE using the ordinary Kriging method and it was used for mapping the spatial distribution of water quality parameters. Results from mapping indicated that Na, Ca, Mg, So4, Hco3 and pH had no limitation and EC, TH and TDS had limitations in terms of drinkability. Conclusion: According to the results, application of the ordinary Kriging method is recommended for more precision, less calculation and less data demand among various interpolation methods for the groundwater mapping.