نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

بررسی وضعیت آبخوان مشهد-چناران از نظر کیفی و آسیب‌پذیری با استفاده از دراستیک و شاخص کیفیت آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه فردوسی مشهد. مشهد. ایران
2 گروه علوم و مهندسی آب . دانشکده کشاورزی. دانشگاه فردوسی مشهد. مشهد. ایران
3 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
در بررسی کیفی آبخوان، شناسایی مناطقی با کیفیت آب پایین‌تر و همچنین مناطق آسیب‌پذیر، به منظور تدوین برنامه‌های بهینه برای حفاظت از منابع آب زیرزمینی و کنترل فعالیت‌های انسانی در این مناطق، گامی اساسی محسوب می‌شود. در این پژوهش، وضعیت کیفی و آسیب‌پذیری آبخوان مشهد-چناران با استفاده از مدل دراستیک (DRASTIC) و شاخص کیفیت آب زیرزمینی (GWQI) مورد بررسی قرار گرفته است. داده‌های کیفی مربوط به ۳۵ چاه در سال ۱۴۰۰ و ۱۲۳ چاه در سال ۱۳۸۰ تحلیل شدند. مدل دراستیک شامل وزن‌دهی و رتبه‌دهی هفت متغیر عمق آبخوان، تغذیه خالص، محیط ناحیه اشباع، محیط خاک، شیب توپوگرافی، تأثیر ناحیه غیراشباع و هدایت هیدرولیکی می‌باشد. با اضافه کردن کاربری اراضی، مدل دراستیک ترکیبی نیز بررسی شد. مطابق نتایج، در بخش‌های مرکزی شامل بخش‌هایی از شهر مشهد و شمال این شهر کلاس آسیب‌پذیری خیلی زیاد دیده می‌شود که حدود ۱۵ درصد از مساحت محدوده بوده و محل استقرار شهرک‌های صنعتی می‌باشد. در هر دو مدل کلاس آسیب‌پذیری زیاد بیشترین مساحت را در محدوده مطالعاتی با حدود ۷۰ درصد دارد. مطابق شاخص کیفیت آب زیرزمینی، کیفیت آب در سال ۱۴۰۰ نسبت به سال ۱۳۸۰ کاهش یافته و بیشتر نمونه‌ها در رسته ضعیف برای مصارف شرب قرار

گرفته‌اند. جنوب محدوده مطالعاتی (خروجی آبخوان) و بخش شمالی از کیفیت آب ضعیف‌تری نسبت به سایر مناطق برخوردارند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Assessment of the Mashhad-Chenaran Aquifer in Terms of Quality and Vulnerability Using DRASTIC and Groundwater Quality Index

نویسندگان English

Mohammad Alavizadeh 1
Banejad Hossein 2
Ali Asghar Beheshti 3
1 Ferdowsi University of Mashhad. Mashhad. IRAN
2 Water Sciences and Engineering Dept., Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad. Iran
3 Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad. Mashhad. Iran
چکیده English

Identifying areas with low water quality in addition to vulnerable zones is essential for developing optimal plans to protect groundwater resources and control human activities in these regions. This study examines the water quality as well as vulnerability of the Mashhad-Chenaran aquifer using the DRASTIC model and the Groundwater Quality Index (GWQI). Water quality data from 35 wells in 2021 and 123 wells in 2001 were analyzed. The DRASTIC model includes weighting and ranking of seven variables: aquifer depth, net recharge, aquifer media, soil media, slope, impact of vadose zone, and hydraulic conductivity. Additionally, a modified DRASTIC model incorporating land use was also evaluated. According to the results, the central parts of the aquifer, including areas of Mashhad city and the northern parts of it, exhibit very high vulnerability classes, covering about 15% of the study area, where industrial zones are located. In both models, the high vulnerability class occupies the largest area, accounting for approximately 70% of the study region. Based on the Groundwater Quality Index, water quality declined in 2021 compared to 2001, with most samples classified as poor for drinking purposes. The southern parts of the study area (aquifer discharge) and the northern regions exhibit poorer water quality compared to other areas.

کلیدواژه‌ها English

Aquifer pollution
water quality index
Groundwater
Vulnerability
Mashhad-Chenaran aquifer
امیرنژاد، ر. و فرهادی، ا. ۱۳۹۵. بررسی تأثیر فلزات سنگین پساب تصفیه‌خانه شهرک صنعتی توس مشهد بر آب‌های زیرزمینی. علوم و مهندسی محیط زیست. 3(10): 77-88.
رحیمی ،م.، رضا وردی نژاد ،و.، بهمنش ،ج. و اسدزاده، ،ف. 1402. ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی دشت ارومیه برای مصارف کشاورزی با استفاده از روش ترکیبی مدل‌های آسیب‌پذیری آلودگی، پتانسیل و شاخص کیفیت آب زیرزمینی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 17(4): 719-733.
زرنگ، ا.، لشکری پور، غ. و غفوری، م. 1398. بررسی شرایط زیرسطحی و تاثیر آن بر میزان نشست زمین در غرب دشت مشهد ششمین کنگره ملی عمران، معماری و توسعه شهری  https://civilica.com/doc/1003471
لطیف، م.، موسوی، ف.، افیونی، م. و ولایتی، س. 1384. بررسی آلودگی نیترات و منشایابی آن در آب های زیرزمینی دشت مشهد. علوم کشاورزی و منابع طبیعی. 12(2): 21-32.
مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران. ۱۳۸۸. آب آشامیدنی - ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی. تهران، شماره ۱۰۵۳: بازنگری پنجم.
عابدی ،م.، کرمی، غ. و حافظی مقدس، ن. 1395. تخمین قابلیت انتقال با استفاده از لاگ های حفاری در دشت مشهد چهارمین کنگره بین المللی عمران ، معماری و توسعه شهری. https://civilica.com/doc/618185
یزدانی ،م.، درمانی ،م.، نهتانی ،م.، آرا ،ه. و ابراهیمیان ،ص. ۱۴۰۲. بررسی پارامترهای کیفی آب‌های زیرزمینی با استفاده از روش‌های زمین آمار (مطالعه موردی: دشت مشهد). پژوهش های فرسایش محیطی. ۱۳ (۴): ۲۵۶-۲۷۲.
Adimalla, N. and Taloor, A. K. 2020. Hydrogeochemical investigation of groundwater quality in the hard rock terrain of South India using Geographic Information System (GIS) and groundwater quality index (GWQI) techniques. Groundwater for Sustainable Development. 10: 100288.
Alam, F., Umar, R., Ahmed, S. and Dar, F. A. 2014. A new model (DRASTIC-LU) for evaluating groundwater vulnerability in parts of central Ganga Plain, India. Arabian Journal of Geosciences.7: 927-937.
Aller, L., Bennett, T., Lehr, J., Petty, R.J. and Hackett, G., 1987. DRASTIC: A standardized system for evaluating ground water pollution potential using hydrogeologic settings. US Environmental Protection Agency. Washington. DC: 455.
Asadi, P., Ataie-Ashtiani, B. and Beheshti, A. 2016. Vulnerability assessment of urban groundwater resources to nitrate: the case study of Mashhad, Iran. Environmental Earth Sciences, 76, 41.
Badeenezhad, A., Tabatabaee, H. R., Nikbakht, H.-A., Radfard, M., Abbasnia, A., Baghapour, M. A. and Alhamd, M. 2020. Estimation of the groundwater quality index and investigation of the affecting factors their changes in Shiraz drinking groundwater, Iran. Groundwater for Sustainable Development. 11: 100435.
Bera, A., Mukhopadhyay, B. P., Chowdhury, P., Ghosh, A. and Biswas, S. 2021. Groundwater vulnerability assessment using GIS-based DRASTIC model in Nangasai River Basin, India with special emphasis on agricultural contamination. Ecotoxicology and Environmental Safety. 214: 112085.
Bhavsar, Z. and Patel, J. 2023. Assessing potability of groundwater using groundwater quality index (GWQI), entropy weighted groundwater pollution index (EGPI) and geospatial analysis for khambhat coastal region of Gujarat. Groundwater for Sustainable Development. 21: 100916.
Chaudhary, J. and Singh, K. 2023. Use of water quality index and DRASTIC index correlation for better assessment of groundwater vulnerability to pollution: a case study. Water Supply. 23: 4759-4774.
Dandge, K. and Patil, S. 2022. Spatial distribution of ground water quality index using remote sensing and GIS techniques. Applied Water Science. 12: 7.
Elzain, H. E., Chung, S. Y., Venkatramanan, S., Selvam, S., Ahemd, H. A., Seo, Y. K., Bhuyan, M. S. and Yassin, M. A. 2023. Novel machine learning algorithms to predict the groundwater vulnerability index to nitrate pollution at two levels of modeling. Chemosphere. 314: 137671.
Ghosh, A. and Bera, B. 2023. Hydrogeochemical assessment of groundwater quality for drinking and irrigation applying groundwater quality index (GWQI) and irrigation water quality index (IWQI). Groundwater for Sustainable Development. 22: 100958.
Hamza, S. M., Ahsan, A., Imteaz, M. A., Rahman, A., Mohammad, T. A. and Ghazali, A. H. 2014. Accomplishment and subjectivity of GIS-based DRASTIC groundwater vulnerability assessment method: a review. Environmental Earth Sciences. 73: 3063-3076.
Karra, K., Kontgis, C., Statman-Weil, Z., Mazzariello, J. C., Mathis, M. and Brumby, S. P. 2021. Global land use/land cover with Sentinel 2 and deep learning.  2021 IEEE international geoscience and remote sensing symposium IGARSS. IEEE: 4704-4707.
Konikov, E. and Likhodedova, O. 2011. Global climate change and sea-level fluctuations in the Black and Caspian Seas over the past 200 years. Geology and geoarchaeology of the black sea region: beyond the flood hypothesis. 473: 59.
Kwon, E., Park, J., Park, W.-B., Kang, B.-R., Hyeon, B.-S. and Woo, N. C. 2022. Nitrate vulnerability of groundwater in Jeju Volcanic Island, Korea. Science of The Total Environment. 807: 151399.
Liang, J., Li, Z., Yang, Q., Lei, X., Kang, A. and Li, S. 2019. Specific vulnerability assessment of nitrate in shallow groundwater with an improved DRSTIC-LE model. Ecotoxicology and Environmental Safety. 174: 649-657.
Machiwal, D., Islam, A. and Kamble, T. 2019. Trends and probabilistic stability index for evaluating groundwater quality: The case of quaternary alluvial and quartzite aquifer system of India. Journal of Environmental Management. 237: 457-475.
Machiwal, D. and Jha, M. K. 2015. Identifying sources of groundwater contamination in a hard-rock aquifer system using multivariate statistical analyses and GIS-based geostatistical modeling techniques. Journal of Hydrology: Regional Studies. 4: 80-110.
Mirboluki, A., Mehraein, M., Kisi, O., Kuriqi, A. and Barati, R. 2024. Groundwater level estimation using improved deep learning and soft computing methods. Earth Science Informatics. 17: 2587-2608.
Moraru, C. and Hannigan, R. 2018. Analysis of Hydrogeochemical Vulnerability, Springer.
Neshat, A., Pradhan, B., Pirasteh, S. and Shafri, H. Z. M. 2013. Estimating groundwater vulnerability to pollution using a modified DRASTIC model in the Kerman agricultural area, Iran. Environmental Earth Sciences. 71: 3119-3131.
Piscopo, G., Pleasure, P. and Sinclair, P. 2001. Groundwater vulnerability map explanatory notes, Lachlan Catchment, Centre of Natural Resources. New South Wales (NSW) Department of Land and Water Conservation. 14.
Rahman, A. 2008. A GIS based DRASTIC model for assessing groundwater vulnerability in shallow aquifer in Aligarh, India. Applied geography. 28: 32-53.
Rahman, M., Haque, M. M. and Tareq, S. M. 2021. Appraisal of groundwater vulnerability in south-central part of Bangladesh using DRASTIC model: An approach towards groundwater protection and health safety. Environmental Challenges. 5: 100391.
Safa, G., Najiba, C., El Houda, B. N., Monji, H., Soumaya, A. and Kamel, Z. 2020. Assessment of urban groundwater vulnerability in arid areas: Case of Sidi Bouzid aquifer (central Tunisia). Journal of African Earth Sciences. 168: 103849.
Sarkar, M. and Pal, S. C. 2021. Application of DRASTIC and Modified DRASTIC Models for Modeling Groundwater Vulnerability of Malda District in West Bengal. Journal of the Indian Society of Remote Sensing.49: 1201-1219.
Sheikhi, S., Faraji, Z. and Aslani, H. 2021. Arsenic health risk assessment and the evaluation of groundwater quality using GWQI and multivariate statistical analysis in rural areas, Hashtroud, Iran. Environmental Science and Pollution Research. 28: 3617-3631.
Smedley, P. L. and Kinniburgh, D. G. 2002. A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters. Applied geochemistry. 17: 517-568.
Taghavi, N., Niven, R. K., Kramer, M. and Paull, D. J. 2023. Comparison of DRASTIC and DRASTICL groundwater vulnerability assessments of the Burdekin Basin, Queensland, Australia. Science of The Total Environment. 858: 159945.
Taghavi, N., Niven, R. K., Paull, D. J. and Kramer, M. 2022. Groundwater vulnerability assessment: A review including new statistical and hybrid methods. cience of The Total Environment. 822: 153486.
Umar, R., Ahmed, I. and Alam, F. 2009. Mapping groundwater vulnerable zones using modified DRASTIC approach of an alluvial aquifer in parts of Central Ganga Plain, Western Uttar Pradesh. Journal of the Geological Society of India. 73: 193-201.
Vosoogh, A., Baghvand, A., Karbassi, A. and Nasrabadi, T. 2017. Landfill Site Selection Using Pollution Potential Zoning of Aquifers by Modified DRASTIC Method: Case Study in Northeast Iran. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering. 41: 229-239.
Wu, H., Chen, J., Qian, H. and Zhang, X. 2015. Chemical characteristics and quality assessment of groundwater of exploited aquifers in Beijiao water source of Yinchuan, China: a case study for drinking, irrigation, and industrial purposes. Journal of Chemistry. 2015(1), p.726340.