تحلیل مکانی-زمانی نوسانات تراز آب زیرزمینی در آبخوان‌های عمیق و نیمه‎عمیق استان گلستان با استفاده از آزمون‌های آماری ناپارامتری در محیط GIS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

عضو هیئت علمی و دانشیار گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

آب‌های زیرزمینی از منابع ارزشمند در سراسر جهان هستند که متاسفانه در طول دهه‌های گذشته به واسطه برداشت‌های بی‌رویه از آن در کنار کاهش نزولات جوی، با کاهش شدید سطح سفره همراه بوده است. این کاهش در اقلیم‌های خشک و نیمه خشک و مناطقی که بخش زیادی از نیاز آبیاری آنها از طریق چاه‌ها تأمین می‌شود بیشتر می‌باشد. بر این اساس ضروری است تا تغییرات مکانی- زمانی آنها مورد قرار گیرد. در این پژوهش آبخوان‌های سطحی و عمیق استان گلستان به عنوان منطقه مطالعاتی در نظر گرفته شدند. آزمون‌های ناپارامتری من-کندال، شیب خط سن و پتیت بر روی داده‌های سری زمانی (1369-1395) 277 ایستگاه پیزومتری اجراء و نتایج آنها در محیط GIS پهنه‌بندی شد. در این مطالعه، الگو و روند تراز سطح آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در بیشتر مناطق، سطح آبخوان عمیق از روند کاهشی برخوردار است ولی در آبخوان‌های نیمه عمیق در کنار روند کاهشی، در بخش‌‌هایی از آن روند افزایشی نیز مشاهده می‌شود. شیب خط روند در آبخوان‌های نیمه عمیق در مسیر حرکت آب‌های زیرزمینی است ولی در آبخوان های عمیق الگوی منظمی دیده نمی‌شود. شیب کاهشی تغییرات سطح سفره در آبخوان‌های عمیق به بیشتر از 8 درصد می‌رسد. این آبخوان از لحاظ کاهش سطح سفره، شرایط بدتری را نسبت به آبخوان نیمه عمیق دارد و این می‌تواند ناشی از برداشت‌های بی‌رویه از این سفره و عدم جایگزینی سریع آن باشد. همچنین نتایج نشان داد که هر 3 آزمون ناپارامتری این تغییرات را نشان داده و تقریبا از الگوی مشابهی تبعیت می‌کنند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Spatial and Temporal Analysis of Groundwater Level Fluctuations in deep and shallow aquifers of Golestan province using nonparametric statistical tests in GIS environment

نویسنده [English]

  • khalil ghorbani
Associate Professor, Department of Water Science and Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
چکیده [English]

Groundwater as one of the valuable resources all over the world is unfortunately facing a great decline of aquifer level during past decades cused by its overexploitation beside the decrease of precipitation. This reduction is more in arid and semi-arid climatic zones where the most part of irrigation requirement is supplied through wells. Therefore, the monitoring of the spatio-temporal variation of aquifer water table would be necessary. In this study, shallow and deep aquifers of Golestan province were considered as case study. Non-parametric tests including Mann-Kendall, Sen’s slope and Pitite were used for analysis of recorded time series between years of 1990 to 2016 in 277 piezometric stations. The results were interpolated in GIS enviroment. In this study, the pattern and trends of groundwater level data were investigated. Results showed the aquifer groundwater level has a decreasing trend in most of the areas but in shallow aquifers along with the decreasing trend, an increasing trend has been observed in some places. In shallow aquifers, the slope of the trend line is in accordance with groundwater flow direction but there is no regular pattern in deep aquifer. The decreasing trendline of groundwater variation in deep aquifer is more than 8 percent. This aquifer has worst conditions about groundwater depletion than the shallow aquifer and this may be due to overexploitation of the aquifer and the failure of fast replacement. Also result showed that all three nonparametric tests were highlighted these variations and are following the same pattern.

کلیدواژه‌ها [English]

  • aquifer
  • Overexploitation
  • Golestan
  • Pitite
  • Groundwater

اکرامی،م.، شریفی،ذ.، ملکی‌نژاد،ح.، اختصاصی،م.1390. بررسی روند تغییرات کیفی و کمی منابع آب زیرزمینی دشت یزد-اردکان در دهه 88-1379. فصلنامه علمی پژوهشی دانشکده بهداشت یزد. 2: 91-82.

چوبین،ب.، ملکیان،آ.، قره‌چایی،ح. 1391. بررسی روند تغییرات زمانی سطح ایستابی آب‌های زیرزمینی در یک زیست‌بوم خشک (مطالعه موردی: آبخوان دشت آسپاس). نشریه مهندسی اکوسیستم های بیابان. شماره‌ی. 1: 50-39.

صمدی،ر.، بهمنش،ج.، رضایی،ح. 1394. بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت ارومیه). نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 4: 84-67.

قربانی خ، سهرابیان ا، سالاری‌جزی م و عبدالحسینی م. 1395. پیش بینی تاثیر تغییر اقلیم بر روند دبی ماهانه رودخانه با بکار بردن مدل هیدرولوژیکی(IHACRES) مطالعه موردی: حوضه آبریز گالیکش. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، دانشگاه آزاد اسلامی. 5(4) :18-34.

قربانی، خ. 1393. الگوی فصلی و مکانی تغییر اقلیم دمای هوا در ایران. نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 21(5): 270-257.

مهری،س.، آل شیخ،ع.، جوادزاده،ز. 1394. بررسی روندتغییرات کیفی و سطح ایستابی آب‏های زیرزمینی در حوضۀ آبریز دریاچۀ ارومیه. مجله اکوهیدرولوژی. 4: 404-395.

 

.Masoudi, R., Zehtabian, G., Ahmadi, H., Malekian, A. 2015. Assessment of trends in groundwater quality and quantity of Kashan plain. Desert Management. 3.5: 65-78.

.Zhang, X., Vincent, L.A., Hogg, W.D.,  Niitsoo. A. 2000. Temperature and rainfall trends in Canada during the 20th century. Atmospheric Ocean. 38.3: 395-429.

Abdullahi, M.G., Toriman, M.E., Gasim, M.B., Garba, I. 2015. Trends analysis of groundwater: using non-parametric methods in Terengganu Malaysia. Journal of Earth Science & Climatic Change. 6.1: 251-252.

Gao, Z., Zhang, L., Cheng, L., Zhang, X., Cowan, T., Cai, W., Brutsaert, W. 2015. Groundwater storage trends in the Loess Plateau of China estimated from streamflow records. Journal of Hydrology. 530: 281-290.

Hamed, K. H., Rao, A.R. 1998. A modified Mann-Kendall trend test for autocorrelated data. Journal of hydrology. 204.1-4: 182-196.

Hooshm, A., Salarijazi, M., Bahrami, M., Zahiri, J., & Soleimani, S. 2013. Assessment of pan evaporation changes in South Western Iran. African Journal of Agricultural Research8.16: 1449-1456.

Kahya, E.,  Kalayc, S. 2004. Trend analysis of stream flow in Turkey. Journal of Hydrology. 289: 128–144.

Kendall, M.G. 1957. Rank Correlation Measures. Charles Griffin. London. 202.

Mair, A., Fares, A. 2010. Influence of groundwater pumping and rainfall spatio-temporal variation on streamflow. Journal of hydrology. 393.3-4: 287-308.

Mann, H.B. 1945. Non-parametric Tests against Trend. The econometric society. Econometrica. 13: 245-259.

Moazed, H., Salarijazi, M., Moradzadeh, M., & Soleymani, S. 2012. Changes in rainfall characteristics in Southwestern Iran. African Journal of Agricultural Research7.18: 2835-2843.

Moslemzadeh, M., Salarizazi, M., & Soleymani, S. 2011. Application and assessment of kriging and cokriging methods on groundwater level estimation. J Am Sci7.7: 34-39.

Panda, D.K., Mishra, A., Jena, S.K., James, B.K., Kumar, A. 2007. The influence of drought and anthropogenic effects on groundwater levels in Orissa, India. Journal of hydrology. 343.3-4: 140-153.

Pettit, A.N. 1979. A non-parametric approach to the change-point detection. Applied Statistics. 28: 126–135.

Piri, H., Bameri, A. 2014. Investigating the quantity variation trend of ground water table using geostatistics and GIS (Case study: Sirjan Plain). Journal of RS and GIS for Natural Resources. 5.1: 29-44.

Sen, P.K. 1968. Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau. Journal of the American statistical association. 63.324: 1379-1389.

Zhang, L., Brutsaert, W., Crosbie, R., Potter, N. 2014. Long-term annual groundwater storage trends in Australian catchments. Advances in water resources. 74: 156-165.