ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از روش‌های مقدار آنتروپی وزنی مشترک (EWOV) و تحلیل مجموعه‌های جفت شده (SPA) (مطالعه موردی، دشت سرایان)

محورهای موضوعی : آلودگی محیط زیست (آب و فاضلاب)

محمود محمدرضا پور طبری ¹ (دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران * (مسوول مکاتبات))
مهدی کبیری سامانی ² (دانشجوی کارشناسی ارشد سازه‌های هیدرولیکی و منابع آب، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران)

تاریخ دریافت : 1395/03/04 تاریخ پذیرش : 1395/09/17 تاریخ انتشار : 1398/06/01

کلید واژه: آنتروپی وزنی, مجموعه‌های جفت شده, ارزیابی کیفی, دشت سرایان, آب زیرزمینی,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: با افزایش فعالیت های انسانی، شدت فشارهای وارده بر منابع آب زیرزمینی افزایش یافته است. از آن‌جا سفره‌های زیرزمینی تأمین کننده بخش اعظم مصارف آب شرب می‌باشند، ارزیابی صحیح این منابع ضروری توجه است. با توجه به عدم دقت بازه‌های استاندارد کیفی، ارایه روشی که منجر به نتایج قابل اطمینان گردد، می تواند با ارزش باشد. لذا در این مطالعه دو رویکرد مقدار آنتروپی وزن مشترک (EWOV)[1] و تحلیل مجموعه های جفت شده (SPA)[2] جهت ارزیابی کیفی آبخوان با استفاده از مفاهیم فازی و تئوری آنتروپی پیشنهاد گردید. روش بررسی: جهت ارزیابی کیفی سفره آب زیرزمینی بر مبنای دو رویکرد پیشنهادی بدین صورت عمل گردید که در روش EWOV برمبنای بازه بندی کیفی قطعی و فاصله اقلیدسی هر پارامتر از مقدار استاندارد خود، رتبه کیفی نمونه‌ها تعیین می‌شود. در روش SPA براساس بازه های فازی هر پارامتر، نمونه‌ها مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. جهت بررسی کارایی این دو رویکرد، از 21 نمونه کیفی مرتبط با دشت سرایان استفاده گردید. یافته‌ها: با اجرای دو رویکرد پیشنهادی و استخراج نتایج رده بندی کیفی نمونه ها می توان دریافت که در دوره، تر با استفاده از روش EWOV، 42 درصد نمونه در رده متوسط قرار گرفته‌اند. با اعمال عدم قطعیت در رده‌های کیفی، این میزان درصد از نمونه‌های پایش‌شده دارای رده کیفی قابل قبول می‌باشند. بررسی رده کیفی نمونه ها با توجه به موقعیت مکانی آن ها در سطح دشت حاکی از هماهنگی نتایج روش SPA با شرایط طبیعی حاکم بر آبخوان می‌باشد. نتایج روش SPA نشان می دهد که بخش های شمال غربی، شمال و میانه دشت از کیفیت خوب و قابل قبولی جهت مصرف شرب برخوردار بوده و 42 و 74 درصد نمونه ها به ترتیب در فصول تر و خشک در رده کیفی قابل قبول و قابل قبول تا متوسط جهت مصرف شرب قرار دارند. بحث و نتیجه‌گیری: مقایسه نتایج دو روش SPA و EWOV نشان‌دهنده دقت مناسب درجه کیفی ارایه شده توسط روش SPA و منطبق بودن آن با خصوصیات هیدروژئولوژیکی آبخوان (همانند نمونه‌های شماره 15P و 11P) بوده و به عنوان روش برتر در ارزیابی کیفی منابع آب زیرزمینی توصیه می شود. 3- Entropy Weighted Osculating Value 4- Set Pair Analysis

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: The pressure on groundwater resources greatly increased with increase of human activities. Since the aquifers are majority drinking water supply, the correct evaluations of these resources are necessary. Due to the uncertainty of water quality standard ranges, a method that leads to reliable results can be valuable. So in this study, two approaches as EWOV and SPA was proposed in order to groundwater quality assessment using fuzzy concepts and entropy theory. Method: For qualitative evaluation of groundwater resources, two proposed approach are considered. In the EWOV method based on Euclidean distance between each parameter and their standard, the quality ratings of each sample is determined using certain quality ranges. In the SPA method, the samples are evaluated based on fuzzy interval of each parameter. To evaluate the effectiveness of the two approaches, the 21 samples of SARAYAN plain were used. Findings: With implementation of the proposed approachs and extract the results of quality rankings samples can be found that the 42 percentage of the samples in wet period were in the mid-range class using EWOV method. By applying the uncertainty in quality classes, these percentages of monitored samples have acceptable quality level. Samples quality rankings study due to its location in the plains shows the results of SPA are more coordination with natural conditions of the aquifer. The results of the SPA method imply that the parts of the northwest, north and mid-plains are good and have acceptable quality for drinking consumption. Also, 42 and 74 percent of samples are located in quality classification of acceptable and acceptable to moderate in the wet and dry seasons, respectively. Discussion and Conclusion: Comparison of two methods result are indicative the appropriate precision of quality ranking offered by the SPA method and being consistent with the hydrogeological characteristics of the aquifer (such as P11 and P15). So, SPA as a preferred method in quality assessment of groundwater is recommended.  

منابع و مأخذ:

1. Sadat-Noori, S.M., Ebrahimi, K., Liaghat, A.M., 2014. Groundwater quality assessment using the Water Quality Index and GIS in Saveh-Nobaran aquifer, Iran. Environ Earth Science, Vol. 71, pp. 3827–3843


2. Scottish Development Department, 1975. Towards cleaner water. Edinburgh: HMSO, Report of a River Pollution Survey of Scotland.


3. Gharibi, H., Mahvi, A.H., Nabizadeh, R., Arabalibeik, H., Yunesian, M., Sowlat, M.H., 2012. A novel approach in water quality assessment based on fuzzy logic, Journal of Environmental Management, Vol. 112, pp. 87-95


4. Mohammad Salah, E.A., Turki, A.M., Al-Othman, E.M., 2012. Assessment of Water Quality of Euphrates River Using Cluster Analysis, Journal of Environmental Protection, Vol. 3, pp. 1629-1633


5. Saberi, Nasr, A., Rezaei, M., Dashti Barmaki, M., (2013). Groundwater contamination analysis using Fuzzy Water Quality index (FWQI): Yazd province, Iran, J Geope, Vol. 3, pp. 47-55


6. Li, P., Wu, J., Qian, H., Lyu, X., Liu, H., 2014. Origin and assessment of groundwater pollution and associated health risk: a case study in an industrial park, northwest China" Environ Geochem Health, Vol. 36, pp. 693-712


7. Voutsis, N., Kelepertzis, E., Tziritis, E., Kelepertsis, A., 2015. Assessing the hydrogeochemistry of groundwaters in ophiolite areas of Euboea Island, Greece, using multivariate statistical methods, Journal of Geochemical Exploration, VOl. 159, pp. 79–92


8. Das, P.P., Sahoo, H.K., Mohapatra, P.P., 2016. An integrative geospatial and hydrogeochemical analysis for the assessment of groundwater quality in Mahakalapara Block, Odisha, India, Environ Earth Science, Vol. 75, 158 (DOI 10.1007/s12665-015-5012-4)


9. Alamgir, A., Ali Khan, M., Schilling, J., Shahid Shaukat, S., Shahab, S., 2015. Assessment of groundwater quality in the coastal area of Sindh province, Pakistan, Environ Monit Assess, Vol. 188, 78, DOI 10.1007/s10661-015-5061-x

10. Vulpasua, E., Racoviteanu, G., 2016. Evaluation of the Groundwater Quality in Constanta County, Seaside Area, Energy Procedia, Vol. 85, pp. 612 – 619

11. Wu J.H., Li P.Y. and Lu H.J., 2010. Application of osculating value method based on entropy weight in water quality assessment of Dongsheng coalfield investigation area in Inner Mongolia, Environmental Science and Management, Vol. 35, pp. 178181

12. Hanting, Z., Hao, W.,          Yufei, C., 2013. Application of Osculating Value Method Based on Entropy Weight in the Groundwater Quality Evaluation, International Journal of Environmental Engineering Research, Vol. 2, pp. 45-49

13. Wang, W.S., Jin, J.L., Ding, J., Li, Y.Q., 2009. A new approach to water resources system assessment — set pair analysis method, Science in China Series E: Technological Sci., Vol. 52, pp. 3017-3023