Determination chlorine of groundwater with electrical conductivity by Geostatistical methods (Case study of drinking water wells Mashhad)

محورهای موضوعی : Irrigation and Drainage

سید حسین موسوی فضل ¹ , علیرضا فرید حسینی ² , بیژن قهرمان ³

1 - دانشگاه فردوسی مشهد.
2 - دانشگاه، فردوسی مشهد.
3 - دانشگاه فردوسی مشهد.

تاریخ دریافت : 1390/08/30 تاریخ پذیرش : 1390/12/01 تاریخ انتشار : 2012/03/01

کلید واژه: Groundwater, interpolation, زمین آمار, Geostatistical, کلر, chlorine, Electrical Conductivity, میان‌یابی, هدایت‌الکتریکی, آب‌های زیر زمینی,

چکیده مقاله :

Information on chlorine concentration in groundwater for drinking and agriculture is important. If theconcentration of this element is in too much water can cause problems for humans and is toxic toplants. Measurement of chloride in groundwater is extensive, costly and time consuming. Find easyand inexpensive method has a special importance. the Statistical methods are based on spatialvariables. Changes of these variables point to the other have a certain continuity. This study forevaluation the ability of geostatistical methods for estimating chlorine using auxiliary variablesElectrical Conductivity in groundwater of Mashhad and the surrounding was conducted . For thispurpose, 276 wells were sampled and Parameters were measured electrical conductivity and chlorine.The data with software GS+ were analyzed. To determine the spatial correlation of data, Variogramswere calculated and plotted.The results showed good continuity exists between the measuredparameters. The correlation between two variables based on the variogram, 0 .91 Was calculated.Spherical model for Electrical Conductivity and Gaussian model for chlorine based on the minimumamount of RSS as the most suitable model was fitted to the data. For Comparison of methodsestimation of the root mean square error (RMSE) and plot of observational and estimated values wereused. Geostatistical methods, the chlorine more accurately than IDW and NDW methods wereestimated.

چکیده انگلیسی:

اطلاع  از غلظت کلر در آب‌های زیرزمینی، برای مصارف شرب و کشاورزی مهم است. اگر غلظت این عنصر در آب بیش از حد باشد، می‌تواند باعث بروز مشکلاتی برای انسان و مسمومیت برای گیاه شود. اندازه‌گیری کلر در آب‌های زیرزمینی در سطح  وسیع، پر هزینه  و وقت‌گیر است‏، بنابراین دست‌یابی به روشی آسان و کم ‌هزینه‌تر، دارای اهمیت ویژه‌ای است. روش‌های زمین آمار،  بر پایه متغیرهای مکانی استوارند. تغییرات این دسته از متغیرها از نقطه‌ای به نقطه دیگر، دارای پیوستگی مشخصی است. این پژوهش به منظور ارزیابی توانایی روش‌های زمین آمار، در تخمین کلر با استفاده از متغیر کمکی هدایت‌الکتریکی در آب‌های زیرزمینی محدوده شهر مشهد و اطراف آن انجام شد. برای این منظور از 276 حلقه چاه عمیق منطقه، نمونه برداری شد و پارامترهای هدایت الکتریکی و کلر، اندازه‌گیری شدند. داده‌ها با نرم‌‌افزار جی اس پلاس ( GS+  )، تجزیه و تحلیل شدند. برای بررسی همبستگی مکانی داده‌ها، واریوگرام‌های تجربی هر متغیر و واریوگرام متقابل آن‌ها، محاسبه و ترسیم شدند. نتایج نشان داد، پیوستگی خوبی بین پارامترهای اندازه‌گیری شده وجود دارد. ضریب همبستگی دو متغیر، براساس  واریوگرام  متقابل آن‌ها، 91/. محاسبه شد. برای هدایت‌الکتریکی، مدل کروی و برای کلر، مدل گوسین بر مبنای حداقل مقدار RSS  به عنوان مناسب‌ترین مدل برازش داده شد. برای مقایسه روش‌های تخمین، از روش ریشه دوم میانگین مربع خطاها (RMSE) و نمودار پراکنش مقادیر مشاهده‌ای و برآوردی استفاده ‌شد. روش­های زمین­آمار،  مقادیر کلر  را  با دقت بیشتری  نسبت به روش‌های  IDW  و NDW   برآورد نمودند. 

منابع و مأخذ:

ـ امینی، م و همکاران. 1381. مقایسه ی کریجینگ و کوکریجینگ در برآورد غلظت کلر محلول در خاک. مجله علوم و کشاورزی ایران.
 ( 23)4: 748-741

ـ ثقفیان، ب و همکاران. 1390. راهنمای روش‌های توزیع مکانی عوامل اقلیمی با استفاده از داده‌های نقطه ای. نشریه فنی معاونت راهبردی ریاست جمهوری.

ـ حسنی پاک، ع. 1377. زمین آمار (ژئواستاتیستیک).  انتشارات دانشگاه تهران.

ـ رضا زاده،  ف .1389.  بررسی آلودگی آب‌های زیر زمینی دشت مشهد به منظور ارزیابی شاخص‌های آب شرب با استقاده  از سیستم اطلاعات جغرافیایی. نخستین کنفرانس ملی پژوهش‌های کاربردی منابع آب ایران. کرمانشاه.

ـ  زهتابیان، غ. جان فزا،  ع. عسگری، ح و نعمت الهی، م. 1389. مدل‌سازی توزیع مکانی برخی از خصوصیات شیمیایی آب‌های زیرزمینی گرمسار. فصلنامة علمی پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران. 1 (17) :61 -73

 ـ علیزاده‏، ا. 1385. طراحی سیستم‌های آبیاری سطحی. انتشارات دانشگاه امام رضا.

ـ کرامتی، ح. 1386. بررسی کیفیت فیزیکی و شیمیایی آب شرب شهر گناباد در فصول بهار و تابستان. مجله افق دانش دانشکده علوم پزشکی گناباد. (13)3

_  ولایتی، س. 1378. عوامل موثر بر تغییرات کیفی آبخوان نیشابور، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی 149 :119- 139

 – Ahmed, S. 2002. Groundwater monitoring network design: Application of geostatistics with a few case studies from a granitic aquifer in a semi-arid region. in: Groundwater Hydrology. Tokyo, Japan. 2: 37-57.

- Barcae, E and G, Passarella. 2008. Spatial evaluation of the risk of groundwater quality degradation: A comparison between disjunctive kriging and geostatistical simulation. Journal of Environmental Monitoring and Assessment.133: 261-273.

– Dagostino, V., Greene, E., Passarella, G and Vurro, M. 1998. spatial study of nitrate concentration in groundwater by means of coregionalization. Environmental geology. 36: 285- 295.

- Gaus, I., Kinniburgh, D.G., Talbot,  J.C  and Webster, R . 2003. Geostatistical analysis of arsenic concentration in groundwater in Bangladesh using disjunctive kriging. Environmental Geology 44: 939-948.

- Jager, N. 1990.  Hydrogeology and groundwater simulation. Lewis Publishers.

- Kresic, N. 1997.  Hydrogeology and Groundwater Modeling. Lewis  Publishers.

- Negreiros, J., Painho, M., Aguilar, F. and Aguilar, M . 2010. Geographical information systems principles of ordinary kriging interpolator. Journal of Applied Sciences. 10: 852-867 .

- Zhang, R., Shouse, P and Yates, S. (1997). Use of  Pseudo- Cross Variogram and Cokriging to improve estimates of soil solute concentration. Soil Sci.Soc. Am. J.61:1342-1347.