نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

چکیده سابقه و هدف:
آب زیرزمینی از دیرباز، مهمترین منبع آبی مورد اطمینان بشر برای استفاده در بخش کشاورزی و شرب بوده است. برای آگاهی از وضعیت منابع آب زیرزمینی و مدیریت بهینه آن، لازم است از نوسانات سطح آب زیرزمینی و تأثیرپذیری کیفیت آب زیرزمینی از عوامل متعدد، به‌طور دقیقی بررسی شود. با پایش دقیق نوسانات و کیفیت آب زیرزمینی می‌توانیم برنامه‌ریزی قابل‌اعتمادی در تأمین و مدیریت منابع آب داشته باشیم. بنابراین هدف از انجام این تحقیق تعیین روند تغییرات پارامترهای کیفی آب‌های زیرزمینی دشت شبستر به منظور شناخت وضعیت کیفی آب زیرزمینی و مشخص کردن نحوه استفاده از آن است.
مواد و روش‌ها:
در این پژوهش برای شناخت وضعیت کیفی آب زیرزمینی دشت شبستر و مشخص کردن نحوه استفاده از آن از نتایج شیمیایی 15 متغیر کیفی نمونه‌های آب زیرزمینی 13 ایستگاه واقع در منطقه مطالعاتی طی سال‌های 91-1382 از آزمون ناپارامتری مان-کندال استفاده شد و اثر خود همبستگی مرتبه اول از سری داده‌ها حذف شد. شیب خط روند با روش سن محاسبه شد. پارامترهای کیفی مورد بررسی در این تحقیق عبارتند از: مجموع آنیون‌ها، مجموع کاتیون‌ها، EC، SAR، ، ، ، TH،  Ph، TDS، ، Na%، ، و که در هر سال دوبار اندازه‌گیری شدند.ن
تایج و بحث:
نتایج نشان داد سری‌های زمانی مربوط به متغیرهای کیفی در اغلب ایستگاه‌ها (به جز ایستگاه علیشاه، سفیدکمر و ماه کم‌آب شبستر) روند صعودی داشته است. در ماه پرآب 36 سری (18 درصد) و در ماه کم‌آب 17 سری (9 درصد) روند مثبت معنی‌داری را در سطح پنج درصد از خود نشان دادند. همچنین در مجموع کل 390 سری موجود، تعداد 140 سری روند منفی و 250 سری روندی افزایشی یا بدون روند داشتند. همچنین در مورد بیشترین تعداد روند منفی، ایستگاه‌های علیشاه و سفیدکمر در هر دو ماه پرآب و کم‌آب در صدر قرار دارند.  مقایسه نتایج بین ایستگاه‌ها حاکی از آن است که کیفیت آب‌های زیرزمینی دشت شبستر در قسمت جنوبی دشت وضعیت بحرانی‌تری دارد. در حالت کلی می‌توان نتیجه گرفت که طی زمان کیفیت آب زیرزمینی منطقه مورد برسی افت داشته است. نتایج حاصل از بررسی مقادیر ضرایب همبستگی سری‌های زمانی متغیرهای کیفی با بارش نرمال سالانه در دوره آماری (1388- 1382) نشان می‌دهد که هیچ یک از متغیرهای کیفی معنی‌داری خاصی در سطح پنج درصد با مقدار بارش سالانه ندارند. نتیجه کلی به‌دست‌آمده در این بخش حاکی از عدم ارتباط بین بارش‌های صورت‌گرفته در مقیاس سالانه و متغیرهای کیفی است. این در حالی است که تراز سطح ایستابی در طول سال‌های مشترک آماری با متغیرهای کیفی (1391- 1382) تقریبا با شیب ثابتی افت داشته است. همچنین متغیرهای اقلیمی بارش، دما و تبخیر عامل تغییردهنده خصوصیات کیفی آب‌های زیرزمینی دشت شبستر تشخیص داده نشدند و تغییرات نامطلوب آنها تحت تأثیر عوامل انسانی تشخیص داده شدند.
نتیجه‌گیری:
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده می‌توان گفت که در صورت ادامه وضع موجود امکان استفاده پایدار از منابع آب زیرزمینی دشت شبستر غیرممکن خواهد بود. با عدم تصفیه فاضلاب‌های شهری و صنعتی و رها شدن زه‌آب‌های کشاورزی در سطح دشت و همسایگی با دریاچه ارومیه و پیشرفت شوره‌زار، کیفیت آب‌ها به طرز نامطلوبی تحت‌تأثیر قرار خواهد گرفت

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Determining of trend variation in quality parameters of Shabestar plain underground water

نویسندگان [English]

  • Mehdi Panahi
  • Farhad Misaqi
  • Farid Ghanbari

Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran

چکیده [English]

 Introduction:
Groundwater has long been the most ´trusted water source of human beings that is used in the agricultural and drinking sectors. In order to be aware of water condition and its optimized management, it is necessary to carefully examine groundwater level fluctuations and groundwater quality that are influenced by different factors. While carefully monitoring the fluctuations and quality of groundwater, we can have reliable planning in water supply and source management. Therefore, this study aims to determine the trend of changes in quality parameters of groundwater of Shabestar plain in order to understand the quality of groundwater and to specify its application.
Material and methods:
In this study, in order to understand the quality of Shabestar plain’s groundwater and to specify its application, the chemical results of 15 qualitative variables of groundwater samples belonging to 13 stations located in the study area during the years 1382-1999 were compared while using non-parametric Mann-Kendall test, and then effect of the first-order autocorrelation was eliminated from the data series. Slope of the trend line was calculated by the age method. The qualitative parameters in this study are total anions, total cations, EC, SAR, CL--, , Ca2+, TH, Ph, TDS,  , Na%, Na+, Mg2+ and K+ that are measured two times every year.
Results and discussion:
The results show that time series related to qualitative variables has ascending trend in most of stations (except Ali-shah station, Sefid-kamar station and low water months of Shabestar plain). They show positively significant trend at 5% level with 36 series (18%) in months of high level of water and with 17 series (9%) in months of low level of water.  Furthermore, “Ali-shah” and “Sefid-kamar” stations have the highest rank in the highest negative trend in two months with high- and low- levels of water. The comparison of stations suggests that quality of Shabestar plain’s groundwater has critical condition in southern part of plain. Generally we can conclude that the quality of groundwater in the study area has decreased over time. The results achieved from investigating the values of time series correlation coefficients of qualitative variables with normal annual precipitation in the periods (1382-1388) show that none of the qualitative variables have a special significance at the 5% level with the amount of annual precipitation. The overall result of this section suggests the lack of relationship between annual precipitation and qualitative variables, while ground water level has almost steadily dropped with quality variables during common statistical years (1383-1391).  Also, climatic variables such as rainfall, temperature and evaporation were not identified as factors in changing the qualitative characteristics of Shabestar plain’s groundwater and we come to this conclusion that their adverse changes were influenced by human factors.
Conclusions:
According to achieved results, we can say that if the current condition continues, it is not possible to steadily use groundwater source in Shabestar plain. Water quality will be negatively affected by the lack of treatment of urban and industrial wastewater, the release of agricultural wastes at the plains, adjacency to Urmia Lake, and the development of salt marsh.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Analysis of trends
  • Mann Kendall test
  • Groundwater quality
  • Shabestar plain

Ahmadi, Sh. and Sedghamiz, A., 2007. Geostatistical analysis of spatial and temporal variations of groundwater level. Environ Monit Assess. 129, 277-294.

Belle, G. and Hughes, JP., 1984. Nonparametric tests for trend in water quality. Water Resources Research. 20 (1), 127-36.

Bouza-Deaño, R., Ternero-Rodriguez, M. and Fernandez-Espinosa, AJ., 2008. Trend study and assessment of surface water quality in the Ebro River (Spain). Journal of Hydrology. 361 (3), 227-239.

Chow, V.T., Maidment, D.R. and Mays, L.W., 1988. Applied hydrology. McGraw-Hill: New York.

Daneshvar vosoughi, F. and Dinpashoh, Y., 2013. Trends of Groundwater Quality of Ardabil Plain Using the Spearman Method.Journal of Environmental Studies. 4, 17-28.

Elçi, A. and Polat, R., 2011. Assessment of the statistical significance of seasonal groundwater quality change in a karstic aquifer system near Izmir-Turkey. Environmental Monitoring and Assessment. 172(1), 445-462.

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(8), 939-48.

Houben, G., Tünnermeier, T., Eqrar, N. and Himmelsbach, T., 2009. Hydrogeology of the Kabul Basin (Afghanistan), part II: groundwater geochemistry. Hydrogeology Journal. 17(4), 935-948.

Javili, M., Amirian, A. and Khajeh Sahoti, GH., 2009. The trend analysis of five water quality parameters of river by using Mann-Kendall. In Proceedings 8th International Seminar on River Engineering, 26th -28th January, Ahvaz, Iran.

Kundzewics, Z.W. and Robson A.J., 2004. Change detection hydrological records- a review of the methodology. Hydrol Sci J. 49 (1), 7-19.

Karami, F. and Bayati Khatibi, M., 2009. The impact of drought on underground water drop of Sarab plain. The final report of the research project, Tabriz, Iran. P. 200.

Khazaei, E., Stednick, J.D., Sanford W.E. and Warner, JW., 2006. Hydrochemical changes over time in the Zahedan aquifer, Iran. Environmental Monitoring And Assessment. 114(1-3), 123-43.

Kumar, V. and Jain, S.K., 2010. Trends in seasonal and annual rainfall and rainy days in Kashmir Valley in the last century. Quaternary International. 212 (1), 64-9.

Lalehzari, R. and Tabatabaie, J., 2010. Groundwater chemical properties of Shahrekord plain. Journal of Environmental Studies. 53, 62-55.

Liu, CW., Lin, K.H. and Kuo, Y.M., 2003. Application of factor analysis in the assessment of groundwater quality in a blackfoot disease area in Taiwan. Science of the Total Environment. 313(1), 77-89.

Malakotian, M. and Karami, A., 2004. Chemical quality change of the underground water resources if Bam and Bervat 1997-2004. Medical Journal of Hormozgan. 8 (2), 109-116.

Matti, C., Pauling, A., Kuttel, M. and Wanner, H., 2009. Winter precipitation trends for two selected European region over the last 500 years and their possible dynamical background. Theoretical Applied Climatology. 95, 9- 26.

Mosaeedi. A. and Kohestani, N., 2010. The trend analysis of Golestan river discharge using parametric and nonparametric methods. In Proceedings 4th regional conference on climate change, 21th-22 th December, Tehran, Iran.

Panda, D.K., Mishra, A., Jena, S.K., James, B.K. and Kumar, A., 2007. The influence of drought and anthropogenic effects on groundwater levels in Orissa, India. Journal Of Hydrology. 343(3), 140-53.

Partal, T. and Kahya, E., 2006. Trend analysis in Turkish precipitation data. Hydrological Processes. 20(9), 2011-26.

Rahmani, A. and Shokohi, R., 2007. Evaluation of groundwater quality in Hamedan-Bahar plain. In Proceedings 10th National Congress On Environmental Health, 30th Octobr-1st November, Hamedan, Iran.

Sen, PK. 1968. Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau. Journal Of The American Statistical Association. 63(324), 1379-89.

Wahlin, K. and Grimvall, A., 2010. Roadmap for assessing regional trends in groundwater quality. Environmental Monitoring and Assessment. 165 (1-4), 217-31.

Xu, ZX., Takeuchi, K. and Ishidaira, H., 2003. Monotonic trend and step changes in Japanese precipitation. Journal Of Hydrology. 279(1), 144-150.

Yenilmez, F., Keskin, F. and Aksoy, A., 2011. Water quality trend analysis in Eymir Lake, Ankara. Physics And Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 36 (5), 135-40.

Yidana, S.M., Banoeng-Yakubo, B. and Akabzaa, TM., 2010. Analysis of groundwater quality using multivariate and spatial analyses in the Keta basin, Ghana. Journal Of African Earth Sciences. 58(2), 220-34.

.