Investigating karst development using hydrological and hydrochemical characteristics of springs (case study: Roein basin in North Khorasan province)

Subject Areas : Geomorphology

mohammad motamedirad ¹ , Leila gholi Mokhtari ² , Shahram Bahrami ³ , Mohammad ali zanganeh asadi ⁴

1 - Assistant Professor of Geography Education Department, Farhangian University, Tehran, Iran
2 - Assistant Professor, Dept. of Geography, Hakim Sabzevari University, Iran
3 - Associate Professor, Department of Natural Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
4 - Associate Professor, Department of Geography, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran

Received: 2023-08-11 Accepted : 2023-09-17 Published : 2023-10-23

Keywords: Karst, Saturation Index, Piper, volume of dynamic storage,

Abstract :

In order to study the development of karst, using the hydrological and hydrochemical characteristics of the springs in Roein Basin, 19 springs were identified in the study area.To calculate and analyze parameters such as discharge and hydrograph of springs, Recession Coefficient, volume of dynamic storage, Estimate of recession coefficient, drawing Piper diagram, ratio of calcium to magnesium, saturation index, determining the type of reservoir rock. And the karst geomorphology of the study area was investigated.The hydrograph of the springs in the study area shows the delay time between the peak rainfall and the peak discharge in the springs, where the maximum discharge of the spring reaches its maximum with a delay of about two or three months. The low Recession Coefficient and the volume of dynamic storage of the aquifer indicate the low development of karst. The saturation index shows that the spring water samples collected from the study area are all saturated and supersaturated. Piper's diagram in the study area showed that most of the springs have bicarbonate-calcic-magnesic type. Based on the index of Ca/Mg ratio, they have a dolomite aquifer. The type of reservoir rock in the region showed that the type of reservoir rock in the region is dolomite and calcareous dolomite and the geomorphology and field observations in the region showed that there are no advanced karst forms in the region.It can be said that the karst system of the region is not developed and many karst geomorphological forms are not observed in the region.

References:

1- بهرامی، شهرام ، زنگنه اسدی، محمدعلی و جهانفر، علی (1395): ارزیابی توسعه‌ی کارست با استفاده از ویژگی‌های هیدرودینامیکی و هیدروژئوشیمیایی چشمه‌های کارستی در زاگرس (منطقه مورد مطالعه: طاقدیس قلاجه و توده پراو بیستون)، جغرافیا و توسعه شماره 44، صص 122-107

2- بهرامی، شهرام، زنگنه اسدی، محمدعلی و رهبر، همزه(1392): بررسی نقش ژئومورفولوژی در ویژگی‌های هیدرولوژیکی و شیمیایی چشمه‌های حوضه کنگیر، جغرافیا و آمایش شهری- منطقه‌ای، شماره 7، صص84-71.

3- دشتی برمکی، مجید(1389): پتانسیل‌یابی منابع آب کارست با استفاده از تکنیک­های سنجش از دور و GIS در طاقدیس‌های دشتک و شاه‌نشین، پایان‌نامه ارشد ژئومورفولوژی، دانشگاه تربیت معلم تهران، دانشکده علوم.

4- سجادی، زهرا، کلانتری، نصر اله، چرچی، عباس، و موسوی، سید ساجدین. (1401): بررسی ارتباط هیدرولیکی ساختارهای کارستی با روش‌های هیدروژئوشیمی و ایزوتوپی منابع آب منطقه ایذه شمال استان خوزستان. هیدروژئولوژی، 7(2 )، 121-142.

5- علیزاده، امین(1388): اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه امام رضا(ع)، چاپ بیست و ششم، تعداد صفحات 872

6- مقصــودی، مهران، کریمــی، حاجی، صــفری، فرشاد و چهــارراهی، ذبیح اله (1388): بررسی توسعه کارست در توده پرآو ـ بیستون با استفاده از ضرایب فرود، زمان مـرگ چشـمه­هـا و تحلیـل نتایج ایزوتوپی و شیمیایی، مجلد پژوهش‌های جغرافیـای طبیعی، شمار ،69، صص65-51 .

7- ملکی، امجد، محمدی، سارا، کریمی، حاجی، و زینتی زاده، علی اکبر. (1397): ارزیابی توسعه کارست با استفاده از ویژگی های هیدروژئوشیمیایی چشمه‌های کارستی در آبخوانهای شاهو و اسلام آباد استان کرمانشاه. پژوهش های ژئومورفولوژی کمی، 6(4)، 131-146.

8- میر علائی موردی،مهدی(1391): بررسی ویژگی‌های پتروگرافی و تأثیر فرآیندهای کارستی بر منابع آب موجود در سنگ‌های کربناته منطقه آهنگران، شرق ایران، پایان‌نامه کارشناسی ارشد زمین‌شناسی، گرایش رسوب‌شناسی و سنگ‌شناسی رسوبی، دانشگاه بیرجند، دانشکده علوم، گروه زمین‌شناسی

9- میرحسنی، قمرالدین، باقری، رحیم، و نیک قوجق، یعقوب. (1397): هیدروژئولوژی چشمه‌های کارستی منطقه‌ی کلاله, استان گلستان. اکوهیدرولوژی، 5(2 )، 387-397.

 

10- Bakalowicz, M., El Hakim, M And El-Hajj, A (2008): Karst Groundwater Resources In The Countries Of Eastern Mediterranean: The Example Of Lebanon. Environmental Geology, 54, 597-604.

11- Bakalowicz, M (2005): Karst Groundwater: A Challenge For New Resources, Hydrogeology Journal. 13 (1), 148-160

12- Bonacci, O., (1993): Karst Spring Hydrographs As Indicators Of Karst Aquifers. Hydrological Sciences Journal, 38, 1, 51–62.

13- Ford, D & Williams, P (2007): Karst Hydrogeology And Geomorphology. John Wiley & Sons. Chichester, West Sussex, England. P. 562

14- Ford, D.C. And Williams, P.W. (2007). Karst Hydrogeology And Geomorphology. Wiley, Chichester, P. 562.

15- Kavousi Heydari, A. Raeisi, E., (2015): Estimation Of Ground Water Mean Residence Time In Unconfined Karst Aquifers Usingrecssion Curves Journal Of Cave And Karst Studies 77:108-119.

15- Komac, B., (2006): The Karst Springes Of The Kanin Massif Kra[Ki Izvir Pod Kanin Skim Pograje, Http://Www.Zrc-Sazu.Si/Giam/Zbornik/Komac41.

16- Korkmaz, N., (1990): The Estimation Of Groundwater Recharge From Spring Hydrographs Hydrological Sciences, 35, 209-217

17- Krishnamurthy, J And Srinivas, G (1995): Role Of Geological And Geomorphological Factors In Ground Water Exploration: A Study Using IRS LISS Data, Inernational Journal Of Remote Sensing, 16(14), 2595-2618

18- Lopez- Chicano, M., Bouamama, M., Vallejos, A And Pulido- Bosch, A (2001): Factors Which Determine The Hydro Geochemical Behavior Of Karstic Springs: A Case Study From Betic Cordilleras, Spain. Applied Geochemistry, 16, 1179-1192.

19- Maillet, E., (1905): Essai D' Hydraulique Fluviale. Herman, Paris, France

20- Mohammadi, Z. Mali, S., (2016): Characterization Of Karst System Using Modelling Of Rainfall-Discharge Relationship: Pireghar And Dimeh Springs, Zagros Region, Iran Selected Papers On Hydrogeology- IAH Series: 215-224

21- Ozler, H.M., (2010): Carbonate Weathering And Connate Seawater Influencing Karst Groundwater’s In The Gevas–Gurpinar–Gu¨Zelsubasins, Turkey. Environmental Earth Science, 61, 323-340.

22- Padilla A., Pulidobosch A. Mangin A., (1994): Relative Importance Of Baseflow And Quick flow From Hydrographs Of Karst Spring. Ground Water, 32(2), 267–77.

23- Raeisi, E. Ashjari, J., (2006): Influences Of Anticlinal Structure On Regional Flow, Zagros, Iran Journal Of Cave And Karst Studies 68:118-0.

24- Samani, N., (2001): Response Of Karst Aquifers To Rainfall And Evaporation, Maharlu Basin, Iran. 63. 33-40.