نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

تحلیل روند تغییرات پارامترهای کیفی چاه‌های آب شرب منتخب استان گیلان با استفاده از آزمون من- کندال و شیب سن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه علوم مهندسی آب، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران
2 گروه مهندسی آب، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان
3 استادیار، گروه کشاورزی، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران.
چکیده
در این پژوهش، روند تغییرات زمانی ۱۴ پارامتر کیفی چاه‌های آب شرب استان گیلان طی یک دوره ۱۰ ساله (۱۳۹۲ تا ۱۴۰۱) با استفاده از آزمون غیرپارامتری من–کندال و تخمین‌گر شیب سن مورد بررسی قرار گرفت. داده‌ها از بانک آمار و اطلاعات شرکت آبفای گیلان استخراج و از هر شهرستان یک چاه به عنوان نماینده انتخاب شد. آزمون من-کندال برای سنجش معناداری روند و شیب سن برای نرخ تغییر سالانه به کار رفت و تحلیل داده‌ها با نرم‌افزار XLSTAT انجام شد. نتایج نشان داد پارامترهای نیترات، هدایت الکتریکی، مجموع جامدات محلول و آهن دارای روندهای افزایشی و کاهشی، پارامترهای سدیم، سولفات، کلسیم، سختی کل و منگنز دارای روند افزایشی و منیزیم، نیتریت و پتاسیم دارای روند کاهشی بوده‌اند. کلرید و بی‌کربنات روند معناداری نداشتند. در مجموع، از ۲۲۴ مورد بررسی‌شده، ۳۴ مورد (۱۵٪) دارای روند معنادار بودند که ۱۸ مورد افزایشی و ۱۶ مورد کاهشی بودند. بیشترین روندهای معنادار به یون نیترات اختصاص داشت. بیشینه تغییرات سالانه پارامترها نیز مربوط به هدایت الکتریکی 12 و نیترات 2/1 میلی گرم در لیتر در شهرستان‌های رضوانشهر و فومن بود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Trend Assessment of Quality Parameter Variations in Selected Drinking Water Wells of Gilan Province Using the Mann–Kendall Test and Sen’s Slope Estimator

نویسندگان English

H hasannezhad 1
E Amiri 2
J behzadi 3
1 PhD student, Department of Water Engineering, La, C., Islamic Azad University, Lahijan, Iran.
2 Department of Water Engineering, Lahijan branch, Islamic Azad University, Lahijan, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Agricultre, La, C. Islamic Azad University, Lahijan, Iran
چکیده English

In this study, the temporal trends of 14 drinking water quality parameters in groundwater wells across Gilan Province were evaluated over a 10-year period (2013–2022) using the non-parametric Mann–Kendall test and Sen’s slope estimator. Data were obtained from the Statistical Database of Gilan Water and Wastewater Company, and one representative well was selected from each county. The Mann–Kendall test was used to determine trend significance, and Sen’s slope was applied to estimate the annual rate of change. Results indicated that parameters such as nitrate, electrical conductivity (EC), total dissolved solids (TDS), and iron showed both increasing and decreasing trends across different areas. Sodium, sulfate, calcium, total hardness, and manganese exhibited increasing trends, while magnesium, nitrite, and potassium showed decreasing trends. No significant trend was observed for chloride and bicarbonate. Out of 224 examined cases, 34 trends (15%) were statistically significant, including 18 increasing and 16 decreasing trends. Nitrate showed the highest number of significant trends (11 cases). The highest annual rate of change was observed in EC 12 and nitrate 1.2 mg/l in Rezvanshahr and Fuman counties, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Groundwater quality
Mann–Kendall test
Sen’s slope
Temporal trend
ابراهیمی، س.، نریمانی، ن. و دین‌پژوه، ی، 1394. تجزیه و تحلیل تغییرات آب زیرزمینی دشت بستانآباد با استفاده از روش منکندال، دهمین کنگرة بین‌المللی مهندسی عمران، دانشکدة مهندسی عمران، تبریز.
ارشادحسینی، م.، کشتکار، ا.، حسینی، س.، افضلی، ع. 1400. تجزیه و تحلیل روند تغییرات زمانی کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت یزد- اردکان با استفاده از آزمون ناپارامتری من-کندال و روش تخمین­گر شیب سن، مجله جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی، سال 32، 84(4): 106-87.
بانک آمار و اطلاعات شرکت آبفا استان گیلان. ۱۴۰۳. داده‌های کیفی چاه‌های آب شرب استان گیلان.
بیات، م.، و فصیحی، ر. (1396). پایش روند تغییرات کیفی آب­های زیرزمینی چهار دشت استان گیلان طی یک دوره 12 ساله. مجله سلامت و محیط زیست، فصلنامه علمی پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران. 10(4): 558-547.
رضوی، م.، جعفری، ع. و مرادی، ب. 1399. بررسی تغییرات کیفی منابع آب زیرزمینی با استفاده از شاخص‌های کیفی و آزمون من-کندال. فصلنامه منابع آب ایران. 15(4): 97110.
شرکت آب منطقه‌ای گیلان. ۱۴۰۰. گزارش سالانه منابع و مصارف آب استان گیلان. رشت: دفتر مطالعات پایه منابع آب.
شکریان، ف.، صابری، ع. و صباغ، س. 1401. بررسی تغییرات کیفیت و تعیین پهنه آسیب­پذیری آبخوان دشت ساری با استفاده از مدل SI و آزمون ناپارامتری من-کندال، نشریه مهندسی آبیاری و آب ایران. 12(47): 419-436.
شهبازی، ا. و همکاران. 1400. پایداری منابع آب زیرزمینی و نقش آن در امنیت آبی کشور. فصلنامه محیط زیست ایران. 26(1): 1930.
عزیزی، م.، و همکاران. ۱۳۹۷. بررسی کیفیت آب زیرزمینی در استان گیلان با تأکید بر شاخص‌های کیفی. فصلنامه علوم محیطی ایران. ۱۵(۲): ۴۵-۵۶.
گزارش سالانه پایش کیفیت منابع آب زیرزمینی استان گیلان. رشت: شرکت آب و فاضلاب گیلان.
ملاعلی شیرازی، س.، شمس‌نیا، س.، شریفان، ر. 1393. تجزیه و تحلیل روند تغییرات کیفیت آب زیرزمینی دشت ارسنجان با استفاده از آزمون ناپارامتری من-کندال، سومین همایش کشاورزی و توسعة پایدار، فرصت‌ها و چالش‌های پیش رو، دانشکدة علوم کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی شیراز.
Erdogan, S., Kaya, A. and Aksoy, A. 2007. Pollution by nitrate in groundwater due to different agricultural activities. Environmental Monitoring and Assessment. 133(1): 347–354.
Dalin C., Wada Y., Kastner T. and Puma M.J. 2023. Decline in Iran’s groundwater recharge: Human and climate drivers revealed by trend analysis. Nature Communications. 14: Article 4825.
Gholami, H., et al. 2019. Hydrogeochemical assessment and trend analysis of groundwater quality in semi-arid areas. Environmental Monitoring and Assessment. 191(3): 150.
Gilbert, R. O. 1987. Statistical Methods for Environmental Pollution Monitoring. Wiley.
Ghosh, S., et al. 2020. Groundwater quality trend analysis using Mann–Kendall and Sen’s slope estimator in India. Water Environment Research. 92(7): 1077–1090.
Hamed, K.H. 2008. Trend detection in hydrologic data: The Mann–Kendall trend test under the scaling hypothesis. Journal of Hydrology, 349(3–4), 350–363.
Helsel, D. R. and Hirsch, R. M. 2002. Statistical Methods in Water Resources. U.S. Geological Survey.
Islam A.R.M.T., Ahmed N., Kafy A.A., Rakib M.A., Bodrud-Doza M., et al. 2024. GIS-based geostatistical modelling and trend analysis of groundwater quality in Dhaka division, Bangladesh. Scientific Reports. 14: Article 40766.
Jalali, M. 2005. Nitrates leaching from agricultural land in Hamadan, western Iran. Agriculture, Ecosystems & Environment. 110(3–4): 210–218.
Kendall, M.G. 1975. Rank Correlation Methods. London: Griffin.
Latha, R., Vasanthavigar, M. and Sathya, B. 2014. Assessment of water quality index for groundwater in and around a coastal area of Tamil Nadu, India. Journal of Environmental and Earth Sciences. 4(10): 143–149.
Li, J., Zhang, Y., Liu, M. and Wang, Y. 2019. "Trend analysis of groundwater quality using Mann-Kendall test and Sen’s slope estimator: A case study in eastern China." Environmental Earth Sciences. 78(3): 69.
Pani P., Jena P.K., Behera B. and Pradhan U.C. 2025. A statistical analysis using Mann–Kendall and Sen’s slope estimator: A case study of groundwater quality trend in Bhubaneswar, India. In: Recent Advances in Hydrogeological Research. Springer, Singapore.
Pradhan B. and Jha M.K. 2023. Trend analysis of groundwater quality parameters in India using Mann–Kendall test and Sen’s slope estimator. Environmental Monitoring and Assessment. 195(9): 1183.
Rahman M.A. and Mahmud G.I. 2022. Application of Mann–Kendall and Sen’s slope tests for groundwater salinity trend detection in rice cultivation areas of South Asia. Agricultural Water Management. 268: 107693.
Rajmohan, N. and Elango, L. 2005. Nutrient chemistry of groundwater in an intensively irrigated region of southern India. Environmental Geology. 47(6): 820–830.
Sen, P. K. 1968. Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau. Journal of the American Statistical Association. 63(324): 1379–1389.
Shamsudduha, M., Chandler, R. E., Taylor, R. G. and Ahmed, K. M. 2011. Recent trends in groundwater levels in a highly seasonal hydrological system: the Ganges–Brahmaputra–Meghna Delta. Hydrology and Earth System Sciences. 15(1): 27–42.
Spalding, R. F. and Exner, M. E. 1993. Occurrence of nitrate in groundwater-a review. Journal of Environmental Quality. 22(3): 392–402.
UNESCO. 2015. The United Nations World Water Development Report 2015: Water for a Sustainable World. Paris: UNESCO.
Vasanthavigar, M., Srinivasamoorthy, K., Rajiv Ganthi, R., Vijayaragavan, K., Sarma, V. S., Chidambaram, S. and Manivannan, R. 2010. Application of water quality index for groundwater quality assessment: Thirumanimuttar sub-basin, Tamilnadu, India. Environmental Monitoring and Assessment. 171(1): 595–609.
Yidana, S. M., Banoeng-Yakubo, B. and Akabzaa, T. 2010. Analysis of groundwater quality using multivariate and spatial analyses in the Keta Basin, Ghana. Journal of African Earth Sciences, 58(2), 220–234.
Yue, S., Pilon, P., Phinney, B. and Cavadias, G. 2002. The influence of autocorrelation on the ability to detect trend in hydrological series. Hydrological Processes. 16(9): 1807–1829.