ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی دشت ارومیه برای مصارف کشاورزی با استفاده از روش ترکیبی مدل‌های آسیب‌پذیری آلودگی، پتانسیل و شاخص کیفیت آب زیرزمینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

3 استاد گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

4 دانشیار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

چکیده

در این مطالعه، منابع آب زیرزمینی دشت ارومیه برای مصارف کشاورزی با استفاده از روش ترکیبی که شامل مدل‌های آسیب-پذیری، پتانسیل و کیفیت آب زیرزمینی است، ارزیابی شدند. آسیب‌پذیری با روش دراستیک ارزیابی شد و نقشه نهایی در پنج کلاس با آسیب‌پذیری خیلی زیاد تا خیلی کم طبقه‌بندی گردید. لایه‌های NDVI، مدل رقومی ارتفاعی، تراکم زهکشی، بارش و تراکم چاه به‌عنوان ورودی‌های‌ مدل پتانسیل در نظر گرفته شدند و برای تعیین وزن‌ هر لایه از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) استفاده شد. نقشه پتانسیل نیز در پنج کلاس با پتانسیل خیلی زیاد تا خیلی کم طبقه‌بندی گردید. نقشه کیفیت آب زیرزمینی با سه لایه ورودی شامل هدایت الکتریکی (EC)، نسبت جذبی سدیم (SAR) و کربنات سدیم باقی‌مانده (RSC) و روش وزن‌دهی تولید شد. نقشه ترکیبی با روش طبقه‌بندی حداکثر احتمال (MLC) با پنج طبقه تولید شد. طبقه‌های یک و دو با 31/40 درصد مساحت، برای مصارف کشاورزی مناسب هستند که شامل مناطق شمالی، شمال غربی و مناطق مرکزی نیمه شمالی است. طبقه سه با 90/22 درصد مساحت در وضعیت متوسط قرار دارد و مناطق مرکزی نیمه شمالی و نیمه جنوبی را دربرگرفته است. طبقه‌های چهار و پنج نیز با 79/36 درصد مساحت، در وضعیت نامناسب برای مصارف کشاورزی قرار دارند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Assessment of Groundwater for Agricultural Uses in Urmia Plain with Combined Method of Pollution Vulnerability and Potential Models and Groundwater Quality Index

نویسندگان [English]

  • Mina Rahimi 1
  • Vahid Rezaverdinejad 2
  • Javad Behmanesh 3
  • Farrokh Asadzadeh 4
1 Ph.D. Student, Water Engineering Department, Agricultural Faculty, Urmia University, Urmia, Iran
2 Department of Water Engineering, Urmia University, Iran
3 Professor of Water Engineering, Department of Water Engineering, Urmia University. Urmia. Iran
4 Associate Professor, Soil Science Department, Agricultural Faculty, Urmia University, Urmia, Iran.
چکیده [English]

In this study, the groundwater resources of Urmia Plain were evaluated for agricultural uses using a combined method that includes vulnerability, potential, and groundwater quality models. The vulnerability was evaluated by the DRASTIC method and the final map was classified into five classes with very high to very low vulnerability. The layers of NDVI, digital elevation model, drainage density, precipitation, and well density were considered as inputs of the potential model, and Analytical Hierarchy Process (AHP) was used to determine the weight of each layer. The potential map was also classified into five classes with very high to very low potential. The groundwater quality map was produced with three input layers including electrical conductivity (EC), sodium absorption ratio (SAR), and residual sodium carbonate (RSC) and weighting method. The combined map was produced by the maximum likelihood classification (MLC) method with five classes. The first and second zones with 40.31% of the area are suitable for agricultural uses, which include the northern, northwestern, and central semi-northern regions. The third zone with 22.90% of the area is in moderate condition and includes the central areas of the northern half and the southern half. The fourth and fifth zones with 36.79% of the area are in unsuitable conditions for agricultural use.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DRASTIC model
  • Groundwater Potential
  • Salinity
  • Water Quality

مراجع

آصفی، م.، زارعی، ح. و رادمنش، ف. 1393. تصحیح مدل سینتکس به روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی در محیط GIS جهت بررسی آسیب­پذیری آبخوان؛ مطالعه موردی دشت اندیمشک. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. (18) 5: 125-109.
ابراهیمی، س. ح.، نشاط، ا.، جوادی، س. و آقامحمدی، ح. 1397. اصلاح روش DRASTIC در ارزیابی آسیب­پذیری آب­های زیرزمینی با استفاده از دو روش تحلیل حساسیت تک­پارامتری SPSA و روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی AHP. اکوهیدرولوژی. (4) 5: 1202-1191.
افخمی­فر، س. و صراف، ا. 1399. پیش‌بینی تراز سطح آب زیرزمینی آبخوان دشت ارومیه با استفاده از مدل هیبرید تبدیل موجک-ماشین یادگیری بیشینه و بهینه‌سازی با ازدحام ذرات کوانتومی. مهندسی و مدیریت آبخیز. 12 (2): 364-351.
امیراحمدی، ا.، ابراهیمی، م.، زنگنه اسدی، م. ع. و اکبری، ا. 1392. بررسی آسیب­پذیری آبخوان دشت نیشابور با استفاده از روش دراستیک در محیط GIS. جغرافیا و مخاطرات محیطی. 6: 56-37.
بامداد ماچیانی، س.، خالدیان، م.، رضایی، م. و تاجداری، خ. 1393. ارزیابی کیفیت آب‌های زیرزمینی استان گیلان برای مصارف کشاورزی و صنعت. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. (2)8: 256-246.
روحی، ح.، کلانتری، ن.، محمدی بهزاد، ح. و دانشیان، ح. 1392. بررسی عوامل مؤثر بر خصوصیات شیمیایی آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت الباجی). مجله زمین­شناسی کاربردی پیشرفته. 9: 9-1.
ماجدی­اصل، م.، محمودپور، ه.، صادق فام، س. و ابراهیم­پور، ا. 1401. ارزیابی کیفی آبخوان ساحلی دشت ارومیه با استفاده از روش آسیب­پذیری GALDIT اصلاح شده. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. (1)16: 67-55.
محمدجانی، ا.، یزدانیان، ن. 1393. تحلیل وضعیت بحران آب در کشور و الزامات مدیریت آن. فصلنامه روند. (66-65) 21: 144-117.
موسی­زاده، ر.، عباس نوین­پور، ا. و صادقی­اقدم، ف. 1399. تعیین آسیب­پذیری آبخوان روضه­چای دشت ارومیه با استفاده از روش ترکیبی شاخص­هایSINTACS،DRASTIC  و SI. پژوهش­های آبخیزداری. (3)33: 90-70.
Ifediegwu, S.I. 2022. Assessment of groundwater potential zones using GIS and AHP techniques: a case study of the Lafia district, Nasarawa State, Nigeria. Applied Water Science, 12(1), 10-27.
Asghari Moghaddam, A., Nouri Sangarab, S. and Kadkhodaie Ilkhchi, A. 2023. Assessing groundwater vulnerability potential using modified DRASTIC in Ajabshir Plain, NW of Iran. Environmental Monitoring and Assessment. 195(4): 497-512.
Arya, V., Singh, S., Kumar, A., Rao, T., Chaudhary, B., Rao, G., Saroha. G.P., Sharma, M.P., Singh, A., Lal, N. and Kumar, U. 1999. Mapping of soil and water resources of Mewat area: Problems and their management using remote sensing techniques. Hisar: Haryana State Remote Sensing Application Centre, Haryana Agriculture University.
Adihkari, K., Chakraborty, B. and Gangopadhyay, A. 2012. Assessment of Irrigation Potential of Groundwater using Water Quality Index Tool. Environmental Research Journal. 6(3): 197-205.
Aller, L., Bennett, T., Lehr, J., Petty, R. and Hackett, G. 1987. DRASTIC: A standardized system for evaluating ground water pollution potential using hydrogeologic settings. Ada, Oklahoma: U.S. and Environmental Protection Agency.
Aghazadeh, N. and Mogaddam, A. A. 2010. Assessment of groundwater quality and its suitability for drinking and agricultural uses in the Oshnavieh Area, Northwest of Iran. Journal of Environmental protection. 1(01): 30.
Barzegar, R., Moghaddam, A.A. and Baghban, H. 2016. A supervised committee machine artificial intelligent for improving DRASTIC method to assess groundwater contamination risk: a case study from Tabriz plain aquifer, Iran. Stochastic environmental research and risk assessment. 30(3): 883-899.
Gautam, K. S., Maharana, Ch., Sharma, D., Singh, A. K., Tripathi, J. K. and Kumar, S. S. 2015. Evaluation of groundwater quality in the Chotanagpur plateau region of the Subarnarekha River basin, Jharkhand, India. Sustain. Water Quality and Ecology. 6: 57-74.
Genjula, W., Jothimani, M., Gunalan, J. and Abebe, A. (2023). Applications of statistical and AHP models in groundwater potential mapping in the Mensa River catchment, Omo river valley, Ethiopia. Modeling Earth Systems and Environment. 1-19.
Gumma, M.K. and Pavelic, P. 2013. Mapping of groundwater potential zones across Ghana using remote sensing, geographic information systems, and spatial modeling. Environmental monitoring and assessment. 185(4): 3561-3579.
Ikirri, M., Boutaleb, S., Ibraheem, I. M., Abioui, M., Echogdali, F. Z., Abdelrahman, K. and Faik, F. (2023). Delineation of Groundwater Potential Area using an AHP, Remote Sensing, and GIS Techniques in the Ifni Basin, Western Anti-Atlas, Morocco. Water. 15(7): 1436.
Koon, A. B., Anornu, G. K., Dekongmen, B. W., Sunkari, E. D., Agyare, A. and Gyamfi, C. 2023. Evaluation of groundwater vulnerability using GIS-based DRASTIC model in Greater Monrovia, Montserrado County, Liberia. Urban Climate. 48: 101427.
Khan, S.A. 2007. Groundwater information booklet: Mewat District. Haryana: Government of India, Indian Ministry of Water Resources Central Groundwater Board, cgwb. Gov. in/District _Profile/Haryana/Mewat. pdf.
Liu, M., Xiao, C. and Liang, X. 2022. Assessment of groundwater vulnerability based on the modified DRASTIC model: A case study in Baicheng City. China. Environmental Earth Sciences. 81(8): 230. https://doi.org/10.1007/ S12665-022-10350-8
Li, P., Wu, J. and Qian, H., 2016. Hydrochemical appraisal of groundwater quality for drinking and irrigation purposes and the major influencing factors: a case study in and around Hua County, China. Arabian Journal of Geosciences. 9(1): p.15.
Luo, D., Ma, C., Qiu, Y., Zhang, Z. and Wang, L. (2023). Groundwater vulnerability assessment using AHP-DRASTIC-GALDIT comprehensive model: a case study of Binhai New Area, Tianjin, China. Environmental Monitoring and Assessment. 195(2): 268.
Mukherjee, P., Kumar Singh, Ch. and Mukherjee, S. 2012. Delineation of Groundwater Potential Zones in Arid Region of India- A Remote Sensing and GIS Approach. Water Resour Manage. 26: 2643-2672.
Mallic, J., Kumar Singh, C., Al-Wadi, H., Ahmed, M., Rahman, A., Shashtri, S. and Mukherjee, S. 2014. Geospatial and geostatistical approach for groundwater potential zone delineation. Hydrological Processes. 29(3): 395-418.
Mehra, M., Oinam, B. and Kumar, C. H. 2016. Integrated Assessment of Groundwater for Agricultural use in Mewat district of Haryana, India using geographical information system (GIS). J Indian Soc Remote Sens. 44(5): 747-758.
Machiwal, D., Rangi, N. and Sharma, A. 2015. Integrated knowledge- and data-driven approaches for groundwater potential zoning using GIS and multi-criteria decision-making techniques on hard-rock terrain of Aharcatchment, Rajasthan, India. Environmental Earth Sciences. 73:1871–1892.
Mokarram, M., Hojjati, M., Roshan, G. and Negahban, S. 2015. Modeling the behavior of Vegetation Indices in the salt dome of Korsia in North-East of Darab, Fars, Iran. Modeling Earth Systems and Environment. 1(3): 1-9.
Magesh, N.S., Chandrasekar, N. and Soundranayagam, J.P. 2012. Delineation of groundwater potential zones in Theni district, Tamil Nadu, using remote sensing, GIS and MIF techniques. Geoscience Frontiers. 3(2): 189-196.
Piscopo, G. 2001. Groundwater vulnerability map explanatory notes. Parramatta NSW: Department of Land and Water Conservation, Report No. CNR 2001.017.
Rahmati, O., Samani, A.N., Mahdavi, M., Pourghasemi, H.R. and Zeinivand, H. 2015. Groundwater potential mapping at Kurdistan region of Iran using analytic hierarchy process and GIS. Arabian Journal of Geosciences. 8(9): 7059-7071.
Saaty, TL/ 1980. The analytic hierarchy process. McGraw-Hill, New York.
Sener, E. and Davraz, A. 2013. Assessment of groundwater vulnerability based on a modified DRASTIC model, GIS and an analytic hierarchy process (AHP) method: the case of Egirdir Lake basin (Isparta, Turkey). Hydrogeology Journal. 21(3):701-714.
Soyaslan, İ.İ. 2020. Assessment of groundwater vulnerability using modified DRASTIC-Analytical Hierarchy Process model in Bucak Basin, Turkey. Arabian Journal of Geosciences. 13(21):1127.
Saravanan, S., Pitchaikani, S., Thambiraja, M., Sathiyamurthi, S., Sivakumar, V., Velusamy, S. and Shanmugamoorthy, M. 2023. Comparative assessment of groundwater vulnerability using GIS-based DRASTIC and DRASTIC-AHP for Thoothukudi District, Tamil Nadu India. Environmental Monitoring and Assessment, 195(1): 1-19.
Sinha, M. K., Verma, M. K., Ahmad, I., Biaer, K., Jha, R. and Azzam, R. 2016. Assessment of groundwater vulnerability using modified DRASTIC model in Kharum Basin, Chhattisgarh, India. China. Arab J Geosci. 9:98.
Su, X., Belvedere, P., Tosco, T. and Prigiobbe, V. 2022. Studying the effect of sea level rise on nuisance flooding due to groundwater in a coastal urban area with aging infrastructure. Urban Climate. 43: 101164.
Saidi, S., Hosni, S., Mannai, H., Jelassi, F., Bouri, S. and Anselme, B. 2017. GIS-based multi-criteria analysis and vulnerability method for the potential groundwater recharge delineation, case study of Manouba phreatic aquifer, NE Tunisia. Environmental Earth Sciences. 76(15): 511.
Singh, L. and Saravanan, S. 2022. Assessing streamflow modeling using single and multi-site calibration approach on Bharathpuzha catchment, India: a case study. Modeling Earth Systems and Environment. 8(3): 4135–4148.
Singh, A., Srivastav, S. K., Kumar, S. and Chakrapani, G. J. 2015. A modified-DRASTIC model (DRASTICA) for assessment of groundwater vulnerability to pollution in an urbanized environment in Lucknow. India. Environmental Earth Sciences. 74(7): 5475–5490.
Taghilou, A. A. and Aftab, A. 2022. Groundwater management in the framework of socio-ecological system: a case study of Urmia plain, Iran. Sustainable Water Resources Management. 8(3): 1-13.
Taheri, K., Missimer, T. M., Amini, V., Bahrami, J. and Omidipour, R. 2020. A GIS-expert-based approach for groundwater quality monitoring network design in an alluvial aquifer: a case study and a practical guide. Environmental Monitoring and Assessment. 192: 1-20.
Tiwari, A.K., Singh, P.K. and De Maio, M. 2016. Evaluation of aquifer vulnerability in a coal mining of India by using GIS-based DRASTIC model. Arabian Journal of Geosciences. 9(6): 438.
Todd, D.K. and Mays, L.W. 2005. Groundwater hydrology edition (Vol. 1625). Wiley, New Jersey.
USSL, S. (1954). Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. Washington: United States Department of Agriculture.
Visa, J. M., Andero, B., Perles, M. J., Carrasco, F., Vadillo, I. and Jimenez, P. 2006. Proposed method for groundwater vulnerability mapping in carbonate (Karstic) Aquifer: the COP method. Hydrogeology Journal. 14(6): 912-925
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 17، شماره 4 - شماره پیاپی 100
مهر و آبان 1402
صفحه 719-733

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار