Finding the potential of karst water resources in Birjand city using hierarchical analysis model and geographic information system

Subject Areas : Geohydrology

Mohsen Rezaeiarefi ¹ , Mohammad Motamedirad ² , Ibrahim Taghavimoghadam ³ , Mansour Sadeghi ⁴

1 - Assistant Professor, Geography Education Department, Farhangian University, Tehran, Iran
2 - Assistant Professor, Geography Education Department, Farhangian University, Tehran, Iran
3 - Assistant Professor, Geography Education Department, Farhangian University, Tehran, Iran
4 - PhD in Geomorphology and Environmental Management, Kharazmi University, Tehran, Iran

Received: 2024-05-20 Accepted : 2024-08-21 Published : 2024-09-18

Keywords: Prospecting, karst water resources, hierarchical analysis model, karst zoning, Birjand city,

Abstract :

Exploration of underground water sources as one of the ways to provide drinking water in the world is necessary and inevitable, considering the ever-increasing need of the world for water. The water crisis in Iran, especially in hot and dry cities, has now become a serious challenge. The high salinity and degree of hardness of water and water shortage in Birjand city will remind the officials related to water resources more and more about the solution of alternative water sources in the near future. Knowing the effective factors in finding the potential of karst water resources has a special place in the field of land management studies. The purpose of this research is to find the potential of karst water resources in Birjand city in South Khorasan province using AHP model. In this research, with the hierarchical analysis model, lithology information layers, distance from fault, slope, direction of slope, height, distance from waterway, distance from fault and land use were considered as factor maps. Also, in order to extract the karst water resource potential model, the shape files were called in the GIS10.3 ARC software environment. Different layers of information were classified as criteria maps by applying expert opinions and field observations. Finally, according to the obtained weight, the potential measurement map of karst water sources in Birjand city was obtained. The results showed that of the total area of ​​Birjand city, 26.40% is in the very low developed class, 27.58% in the low developed class, 23.86% in the middle class, 15.75% in the high developed class and 40.40% 6% is too much in the development class. Therefore, according to the judgment of karst experts and experts, the lithology factor of the area with a value of 0.41 has the highest weight and the most important factor controlling the potential of karst water resource development in the studied area, and the land use factor with a value of 0.017 has the lowest weight. assigned The results show that the lithological factors, the distance from the fault and the distance from the waterway have played the most important role in the current development of karst water resources in this city.

References:

1- اشتوکلین(1368): زمین‌شناسی و زمین‌ساخت فلات ایران، مترجمان: صادق حداد کاوه و حسن حسنعلی زاده، انتشارات وزارت فرهنگ و آموزش عالی، علمی و فرهنگی، 108.
2- بهنیافر، ابوالفضل و قنبر زاده، هادی (1395): ژئومورفولوژی‌کارست، مشهد، انتشارات نگاران سبز.
3- پور اکبری، سجاد، کلانتری، نصرا...، مصلح، آرش و عقدکی، یاسر(1399): پتانسیل‌یابی منابع آب کارستی با استفاده از RS ، GIS و AHP (مطالعه موردی: تاقدیس‌های لیلی و کینو در شمال شرق خوزستان). مجله مهندسی منابع آب، سال 13، شماره 2، صص112-99.
4- ثقفی، مهدی، امیر احمدی، ابوالقاسم و ربیعی، مریم(1395): تشخیص واکنش‌های ژئومورفیک مخروطه افکنه های جنوب دشت بیرجند به فعالیت‌های تکتونیکی و تغییرات آب و هوایی با استفاده از داده‌های میدانی، نشریه جغرافیا و برنامه‌ریزی، شماره 55، صص 114-97.
5- دشتی برمکی، مجید، رضایی، محسن و اشجاری، جواد(1394): پتانسیل‌یابی منابع آب کارست کوه‌های دوان و شاپور بر اساس تصمیم‌گیری چندمعیاره، مجله پژوهش آب ایران، شماره1، صص100-89.
6- رضایی عارفی، محسن، زنگنه اسدی، محمدعلی، بهنیافر، ابوالفضل و جوانبخت، محمد(1399): پهنه‌بندی تحول کارست با استفاده از مدل تحلیل سلسله مراتبی (مطالعه موردی:حوضه کوهستانی کلات، خراسان رضوی)، مجله جغرافیا، سال 18، شماره 64، صص94-79
7- زروش، ناهید، واعظی، عبدالرضا و کریمی، حاجی(1393): ارزیابی پتانسیل توسعه کارست در تاقدیس کبیر کوه استان ایلام با استفاده از تلفیق فازی و روش تحلیل سلسله مراتبی AHPو سنجش از دور و GIS، مجله پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال 3، شماره 3، صص 144-157.
8- سپند، ساحل، چیت‌سازان، منوچهر، رنگزن، کاظم و میرزایی، یحیی(1386): تلفیق سنجش از دور و GIS در پتانسیل‌یابی منابع آب زیرزمینی محدوده لالی، همایش ژئوماتیک تهران.
9- صفاری، امیر، کیانی، طیبه و زنگنه تبار، ساسان(1398): بررسی عوامل مؤثر در توسعه‌یافتگی و پهنه‌بندی کارست کوهستان خورین با استفاده از منطق فازی، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 19، شماره 55، صص36-23.
10- علیزاده، امین(1389): اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه امام رضا، چاپ سیام، مشهد، ایران.
11- قبادی، محمدحسین(1388): زمین‌شناسی مهندسی کارست، چاپ دوم، انتشارات دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.
12- مزیدی، احمد، کرم، امیر و کوراوند، مژگان(1395): پتانسیل‌یابی توسعه کارست با استفاده از منطق فازی (مطالعه موردی: حوضه دشت سوسن و دشت ایذه)، مجله پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال پنجم، شماره 2، صص 141-130.
13 -مکرم، مرضیه و نگهبان، سعید(1398): بررسی و شناسایی مناطق دارای پتانسیل کارستی شدن با استفاده از روش فازی و مدل تحلیل سلسله‌مراتبی، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، دوره 30، شماره2، 134-121
14- محمودی، فرج‌ا...، (1385): ژئومورفولوژی ساختمانی، چاپ هشتم، انتشارات پیام نور.
15- نخعی، اعظم، زنگنه اسدی، محمدعلی، بهنیافر، ابوالفضل و گلی مختاری، لیلا(1402): پهنه‌بندی توسعه کارست در حوضه آبریز بقمچ کشف رود با مدل منطق فازی ANP. مجله پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال 11، شماره 4، صص255-230
16- واعظی هیر، عبدالرضا، وفادار، مرتضی و آقایی، واحده(1397): پتانسیل‌یابی منابع آب زیرزمینی موجود در واحدهای کارستی و سازند سخت کوه مورو-صوفیان با به‌کارگیری روش‌های تصمیم‌گیری چند معیاره AHP، SAW و F-AHP، مجله فضای جغرافیایی، سال 18، شماره 64، 234-215
17- یمانی، مجتبی، شمسی‌پور، علی‌اکبر، جعفری اقدم، مریم و باقری سید شکری، سجاد (1392): بررسی عوامل مؤثر در توسعه‌یافتگی و پهنه‌بندی کارست حوضه چله با استفاده از منطق فازی و تحلیل سلسله مراتبی، استان کرمانشاه، مجله علوم زمین سال، شماره 22، صص 66-57.

18- Abdelkareem, M., & Abdalla, F. (2022): Revealing Potential Areas Of Water Resources Using Integrated Remote-Sensing Data And GIS-Based Analytical Hierarchy Process. Geocarto International, 37(25), 8672-8696.
19- Calic, J., (2011): Karstic Uvula Revisited: Toward A Redefinition Of The Term, Geomorphology, Vol.134, No.1, Pp.32-42
20- Ford, D., & Williams, P. D. (2007): Karst Hydrogeology And Geomorphology. West Sussex, England: John Wiley & Sons
21- Hamdani, N., & Baali, A. (2020). Characterization Of Groundwater Potential Zones Using Analytic Hierarchy Process And Integrated Geomatic Techniques In Central Middle Atlas (Morocco). Applied Geomatics, 12(3), 323-335.
22- Jaiswal, R, K. Ghosh, N, C. Galkate, R, V. Thomas, T. 2015. Multi Criteria Decision Analysis (MCDA) For Watershed Prioritization. International Conference In Water Resources, Coastal And Ocean Engineering (ICWECOE 2015). 1553-1560.
23- Milanovic, P. J. (1981): Karst Hydrogeology. Colorado, CO: Water Resources Ublications
24- Lamoreaux, P.E., 2007, Karst: The Foundation For Concepts In Hydrogeology. Bull Eng Geol Environ, 51. Studies, Vol. 64, No.1, Pp. 23-33.
25- Ozcelik, M., & Sarp, G. (2018): Evaluation Of Sustainable Water Supply Alternatives In Karstified Rock Masses Using GIS And AHP Methodology For Antalya (Turkey) Urban Area. Environmental Earth Sciences, 77, 1-14
26- Palmer, A. N., (2007): Cave Geology: Dayton, Ohio, Cave Books, P. 454.22
27- Saaty, T.L., (1980): The Analytic Hierarchy Process, Mcgraw _ Hill, Inc., Reprinted By RWS Publications, Pittsburgh
28- Waele, J., Gutierrez, F., Audra, P., (2015): Karst Geomorphology: From Hydrological Functioning To Palaeoenvironmental Reconstructions Geomorphology, Vol. 229, Pp. 1-2.
29- White, W. B., (1988): Geomorphology And Hydrology Of Karst ،Oxford University Press. Quinlan, J, Groundwater Monitoring In Karst Terrains, EPA. 600/ X.