فهرست مطالب

هیدروژیولوژی - سال هفتم شماره 2 (زمستان 1401)

مجله هیدروژیولوژی
سال هفتم شماره 2 (زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/01
  • تعداد عناوین: 13
|
  • حسین پارساصدر، حمیدرضا ناصری*، فرشاد علیجانی صفحات 1-14
    نشت گازها، به طور عمده دی اکسید کربن، با منشا طبیعی به آبخوان گاریز باعث افزایش غلظت گازهای محلول و کاهش کیفیت آب های زیرزمینی شده است. ازاین رو تامین آب در بخش های مختلف ازجمله کشاورزی، آشامیدنی، خانگی و صنعتی برای ساکنین این گستره با مشکلاتی همراه است. به منظور توصیف ویژگی های هیدروژیوشیمیایی آبخوان گازدار و تعیین ماهیت گازهای محلول طی دو دوره در تیرماه و مهرماه سال 1398 از آب های زیرزمینی نمونه برداری شده است. داده های آزمایشگاهی و صحرایی شامل غلظت آنیون ها و کاتیون های اصلی آب های زیرزمینی، غلظت گازهای محلول در نمونه های آب زیرزمینی و همچنین برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آب های زیرزمینی است. بر اساس شیمی یون های اصلی آب زیرزمینی اکثر نمونه ها دارای تیپ بی کربناته-کلسیک (Ca-HCO3)، کلروره-سدیک (Na-Cl) و کلروره-کلسیک (Ca-Cl) هستند، هرچند سایر تیپ های اختلاطی شناسایی شده است. مهم ترین فرآیندهای تاثیرگذار بر ترکیب شیمیایی آب های زیرزمینی آبخوان گاریز واکنش متقابل آب و سنگ، نشت سیالات غنی از CO2، نفوذ آب های شور از طریق گسل ها و شکستگی ها و انحلال سیلیکات ها شناسایی شده است. تعامل سیالات غنی از CO2 با آب های زیرزمینی باعث افزایش غلظت یون بی کربنات شده است. ترکیب گازهای محلول نیز نشان می دهد که CO2 در اکثر نمونه ها فاز گازی غالب است که مقادیر آن تا 2100 برابر بیشتر از مقادیر اتمسفری است. غلظت بالای CO2 محلول بیش از 730 سانتی متر مکعب بر لیتر بیانگر نفوذ سیالات غنی از CO2 با منشا عمیق به آبخوان است. نسبت O2/N2 محلول در آبخوان پایین تر از آب اشباع از هوا است ازاین رو واکنش های اکسایش و کاهش مهم ترین عامل مصرف اکسیژن شناسایی شده است.
    کلیدواژگان: آبخوان گاریز، دی اکسید کربن، گازهای محلول، هیدروژئوشیمی
  • محمد عیسی زاده، احمد فاخری فرد، صابره دربندی* صفحات 15-29
    کشت محصولات کشاورزی در محیط گلخانه به علت ایجاد شرایط مناسب رشد گیاه در طول سال، افزایش چند برابری تولید و کاهش آب مصرفی یکی از راه کارهای اصلی استفاده بهینه از منابع آب می باشد. در این تحقیق دو سناریو با توجه به سیاست های فعلی توسعه شهرک های گلخانه ای در کشور ایران و یک سناریو ایده آل (سناریو سوم) جهت توسعه شهرک های گلخانه ای تنظیم گردیده است. جهت ارزیابی اثرات اجرای سناریوهای توسعه شهرک های گلخانه ای از مدل ابزار ارزیابی آب و خاک (SWAT) استفاده گردید. شاخص های آماری حاکی از دقت بسیار بالای شبیه سازی ایستگاه های آب سنجی مورد مطالعه می باشد، بطورریکه در ایستگاه آب سنجی آخولا (خروجی حوضه) آماره های همبستگی، نش-ساتکلیف و مجذور میانگین مربعات خطا در دوره واسنجی به ترتیب برابر با 92/0، 83/0 و 48/6 مترمکعب بر ثانیه و در دوره صحت سنجی به ترتیب برابر با 86/0، 73/0 و 23/3 مترمکعب بر ثانیه بوده است. توسعه شهرک های گلخانه ای با مساحت 1875 هکتار در حوضه آجی چای به ازای سناریو اول و دوم به ترتیب موجب افت متوسط 68/11 و 41/4 متری تراز آب زیرزمینی آبخوان های حوضه آجی چای نسبت به شرایط اولیه گردیده است. شبیه سازی سناریو سوم باعث افزایش تراز آب زیرزمینی آبخوان های تبریز، آذرشهر، دامنه شمالی سهند، بستان آباد، دوزدوزان، مهربان، بیلوردی، اسب فروشان و سراب به ترتیب برابر با 12/4، 73/2، 45/1، 88/8، 93/10، 90/2، 79/4، 99/2 و 31/3 متر و جبران حجم زیادی از بیلان منفی آن ها شده است. نتایج نشان دادند که توسعه شهرک های گلخانه ای با استفاده از منابع آبی جدید می تواند باعث افزایش تولید محصولات کشاورزی و همچنین تشدید روند کاهشی تراز آب زیرزمینی گردد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، حوضه آبریز آجی چای، شهرک گلخانه ای، مدل SWAT
  • مژگان احمدی*، هادی رمضانی اعتدالی صفحات 30-42
    فناوری سنجش از دور به دلیل برخورداری از ویژگی های ارزشمندی چون، اخذ تصاویر چند زمانه و چند طیفی، قابلیت تفکیک زمانی و رادیومتریکی مناسب و متنوع، دید وسیع و یکپارچه از منطقه، می تواند در بسیاری از کارهای کشاورزی مانند پیش بینی عملکرد محصول، اندازه گیری رطوبت خاک، اطلاع از میزان خشکسالی و سرمازدگی موثر واقع شود. در این پژوهش به ارزیابی پایگاه های هواشناسی شبکه بندی شده GLDAS-AgMERRA، GLDAS-CRU، GLDAS-AgCFSR در برآورد ردپای آب آبی و سبز گیاه گندم و ردپای آب آبی ذرت در دشت قزوین و مقایسه آن با مقادیر برآورد شده با اطلاعات ایستگاه سینوپتیک قزوین طی سال های2010-1980پرداخته شده است. ارزیابی آماری با استفاده از شاخص های R2، NRMSE و ME انجام شد. متوسط مجموع ردپای آب گندم در منطقه پژوهش در حدود 869 (مترمکعب بر تن) برآورد شد که در آن سهم ردپای آب سبز 47 درصد و سهم ردپای آب آبی 53 درصد بود. داده های برآورد شده در سناریوهای1 (دمای CRU- بارش و تبخیر تعرق GLDAS (GLDAS- CRU)) و 3 (دما و تبخیرتعرق CRU- بارش GLDAS (GLDAS- CRU)) برای ردپای آب سبز گندم و برای ردپای آب آبی، سناریو 5 (بارش و تبخیرتعرق GLDAD-دمای AgCFSR (GLDAS-AgCFSR)) و سناریو 3 به ترتیب برای گیاه گندم و ذرت بالاترین همبستگی را دارند. نتایج نشان می دهد برای برآورد ردپای آب آبی گیاه ذرت این پایگاه ها از دقت مناسبی برخوردار نبوده ولی برای برآورد ردپای آب سبز و آبی گیاه گندم می توان از اطلاعات پایگاه های هواشناسی شبکه بندی شده با دقت مناسب استفاده کرد.
    کلیدواژگان: پایگاه AgCFSR، AgMERRA، CRU، مدل گیاهی
  • هژیر علیمرادی، عین الله روحی مقدم، مهسا خالقی*، ابوالفضل بامری صفحات 43-60

    روند صعودی جمعیت در چند دهه اخیر، محدودیت منابع آب و بهره برداری بیش ازحد از سفره های زیرزمینی باعث به بارآمدن خسارات غیرقابل جبران کمی و کیفی به آبخوان های کشور شده است. در تحقیق حاضر مدل های سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تکنیک های یادگیری ماشین (ML) با استفاده از متغیرهای کیفی قابل دسترس به منظور پیش بینی و پهنه بندی شوری و SAR آب زیرزمینی و مقایسه دقت روش های مذکور در محدوده ی دشت زاهدان مورد ارزیابی قرار گرفت. داده های ورودی بر اساس نمونه برداری های کیفیت آب در سال آبی 1397 از 59 حلقه چاه مشاهداتی بود. بررسی پارامترها نشان داد که در دشت زاهدان، پارامترهای EC، SAR و TDS دارای تغییرپذیری زیاد (41%CV>) و اسیدیته دارای تغییرپذیری کم (16/4 %CV=) می باشد. نتایج تحلیل های زمین آماری نشان داد که برای پارامترهای TDS و EC مدل IDW با توان دو و برای پارامترهای pH و SAR روش کریجینگ معمولی با حداقل RMSE بهترین نتیجه را در مرحله آزمون ارایه داد. ارزیابی عملکرد مدل های یادگیری ماشین نشان داد که هر سه مدل RF، ANN و SVM با کسب R2 بالای 90 درصد و مقادیر NRMSE زیر 15 درصد برای همه پارامترها (به استثنای اسیدیته) نتایج قابل قبولی از خود نشان دادند. هرچند در مرحله آموزش تخمین های بهتری نسبت به مرحله آزمون مشاهده شد. مقایسه مدل های مختلف GIS و یادگیری ماشین نیز حاکی از برتری قابل توجه مدل های یادگیری ماشین در تخمین پارامترهای مورد بررسی می باشد. در نهایت می توان نتیجه گرفت که در شرایط نبود امکانات برای بررسی میدانی کیفیت آب زیرزمینی، روش های داده محور جایگزین قابل اطمینانی برای پایش کیفی آب می باشد.

    کلیدواژگان: پایش منابع آب، جنگل تصادفی، داده کاوی، سیستان و بلوچستان، هدایت الکتریکی
  • احمد جعفرزاده، عباس خاشعی سیوکی*، محسن پوررضا بیلندی صفحات 61-75

    داشتن دانش و اطلاع دقیق از وضعیت منابع آب زیرزمینی جهت برنامه ریزی و توسعه پایدار در مناطق خشک و نیمه خشک اهمیت دوچندانی دارد. از طرفی به دلیل این که مدل سازی آب زیرزمینی در مطالعات میدانی دارای مشخصاتی نظیر مرزهای نامنظم، ناهمگنی و ناهمسانگردی و همچنین شرایط مرزی و مدل مفهومی پیچیده است، دشواری های زیادی در فرایند شبیه سازی وجود دارد. به دلیل قابلیت های مناسب و عملکرد قابل قبول روش های عددی، این پژوهش در نظر دارد تا یک چارچوب مناسب جهت شبیه سازی آب زیرزمینی در مناطق خشک را که مبتنی بر روش های تفاضل محدود (FD)، اجزای محدود (FE) و بدون شبکه (Mfree) است، ارایه کند. معادله جریان آب زیرزمینی براساس روش های FD، FE و Mfree گسسته شد و عملکرد آن ها در یک آبخوان فرضی و یک مطالعه میدانی مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی نتایج عددی به دست آمده در آبخوان فرضی و مقایسه با جواب تحلیلی، حاکی از آن است که عملکرد هر سه مدل عددی قابل قبول است. به طوری که مقدار شاخص RMSE برای روش های Mfree، FE و FD به ترتیب 005/0، 016/0 و 018/0 متر به دست آمد. لکن با افزایش پیچیدگی های شبیه سازی در مطالعه میدانی، از دقت روش های عددی مبتنی بر مش (شبکه بندی) نظیر FD و FE کاسته شد. ارزیابی عملکرد روش FD نشان داد که این روش در مسایل با هندسه های منظم و شرایط مرزی ساده از عملکرد خوبی برخوردار است، لکن در مسایل واقعی و شرایط واقعی با هندسه های نامنظم که با ناهمسانگردی و ناهمگنی مواجه هستند از دقت آن به شدت کاسته می شود. به طوری که مقدار شاخص RMSE برای روش FD در آبخوان واقعی، حدود 77/1 متر به دست آمد. نتیجه فوق البته با شدت کمتر برای روش FE نیز صادق است (مقدار RMSE برای FE و در آبخوان واقعی حدود 36/0 به دست آمد). همچنین نتایج این مطالعه در خصوص روش Mfree ثابت کرد که این روش ضمن داشتن دقت بالاتر نسبت به روش های FD و FE از انعطاف پذیری بسیار بالایی در مواجه با هندسه های نامنظم و موضوعات ناهمسانگردی و ناهمگنی برخوردار است. مقدار شاخص RMSE برای روش Mfree در مطالعه میدانی، 26/0 متر به دست آمد.

    کلیدواژگان: اجزای محدود، باقیمانده وزنی، بدون شبکه، عدم قطعیت ساختاری، مناطق خشک
  • خبات امانی، مهرنوش قدیمی*، سید محمد زمان زاده خسرقی صفحات 76-90

    پراکندگی چشمه ها و میزان آبدهی آن ها تحت تاثیر پارامترهای مختلفی ازجمله تکتونیک، اقلیم، زمین شناسی، فاصله از شبکه زهکشی، ژیومورفولوژی و غیره قرار دارد. تحقیق حاضر با هدف بررسی تاثیر پارامترهای ساختاری، لیتولوژی و شبکه زهکشی بر دو شاخص مربوط به چشمه ها، از جمله تعداد و آبدهی سالانه در محدوده شهرستان کامیاران واقع در استان کردستان صورت گرفته است. همچنین روابط همبستگی بین چشمه های موجود در حوزه های آبخیز و ایستگاه های هیدرومتری پایین دست آن ها بررسی شده است. جهت نیل به اهداف تحقیق داده های مربوط به آبدهی چشمه های شهرستان، سازندهای زمین شناسی و موقعیت گسل ها، مدل رقومی ارتفاع (DEM) و شبکه زهکشی تهیه شده و نسبت به دو پارامتر مذکور مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین با استخراج حوزه های آبخیز بالادست ایستگاه های هیدرومتری روابط بین چشمه های بالادست آن ها با رواناب حوضه ها به دست آمده است. نتایج حاصل موید آن است که بین تعداد چشمه ها و فاصله از گسل ارتباط تنگاتنگی با ضریب همبستگی 947/0 وجود دارد. همچنین همبستگی بین تعداد چشمه و فاصله از رودخانه معنادار بوده و در حدود 76/0 است. اما بین این دو پارامتر با میزان آبدهی چشمه ها ارتباط بارزی برقرار نمی باشد. متغیر آبدهی با جنس سازند ارتباط معناداری دارد به گونه ای که سازند آهک ماسه ای بیش ترین مقدار آبدهی سالانه و سازندهای آندزیت، میکروگرانیت و شیل های سیلتی نیز کم ترین مقادیر آبدهی را دارند. در رابطه با روابط همبستگی بین چشمه ها و ایستگاه های هیدرومتری نیز نتایج نشان داد که بین پارامترهای دما و تخلیه سالانه روابط معنی داری وجود دارد اما بین شاخص های pH و EC هیچ گونه ارتباط معنی داری برقرار نمی باشد.

    کلیدواژگان: آبدهی، چشمه، رودخانه، شهرستان کامیاران، گسل
  • محسن نادری اشکفتکی، رسول میرعباسی نجف آبادی*، محمدعلی نصر اصفهانی صفحات 91-108
    آب های زیرزمینی از منابع با ارزش برای تامین آب مورد نیاز مصارف مختلف در تمام مناطق، به ویژه مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. در این پژوهش به بررسی تغییرات زمانی و مکانی کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت سفیددشت واقع در استان چهارمحال و بختیاری و قابلیت استفاده آن برای مصارف کشاورزی پرداخته شده است. بدین منظور، از سری زمانی متغیرهای کیفی اندازه گیری شده در 9 ایستگاه نمونه برداری (شامل 6 چاه، 2 قنات و یک چشمه) در سطح دشت سفید دشت در طی دوره آماری 29 ساله (1398-1370) استفاده شد. روند تغییرات متغیرهای کیفی آب زیرزمینی این دشت با استفاده از آزمون ناپارامتری مان-کندال اصلاح شده (پس از حذف کامل اثر خودهمبستگی) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای هر سری زمانی شیب خط روند با استفاده از تخمین گر شیب Sen محاسبه شد. نتایج نشان داد که کیفیت آب زیرزمینی طی سال های اخیر در برخی نقاط به خصوص بخش های جنوبی سفید دشت کاهش یافته است. به منظور ترسیم نقشه های پهنه بندی متغیرهای کیفی در ابتدا و انتهای دوره آماری، دقت روش های زمین آماری مختلف، از جمله روش وزن دهی معکوس فاصله (IDW)، کریجینگ (Kriging)، کوکریجینگ (Co-Kriging) و غیره برای سفید دشت مورد ارزیابی قرار گرفت که نتایج نشان داد روش IDW برای این دشت از دقت بالاتری برخوردار است. مقایسه نقشه های پهنه بندی متغیرهای کیفی در ابتدا و انتهای دوره زمانی مورد مطالعه نشان داد که کیفیت آب زیرزمینی این دشت طی این 29 سال افت کرده است. در نهایت، قابلیت استفاده آب زیرزمینی دشت سفید دشت برای مصارف کشاورزی با استفاده از دیاگرام USSL برای ابتدا و انتهای دوره آماری مورد مقایسه قرار گرفت که نتایج حاکی از کاهش کیفیت و کلاس طبقه بندی آب زیرزمینی برای مصارف کشاورزی می باشد، که این کاهش کیفیت در بخش های جنوبی دشت محسوس تر است.
    کلیدواژگان: دیاگرام USSL، روش وزن دهی معکوس فاصله (IDW)، روند، کیفیت آب زیرزمینی، مان-کندال
  • امیررضا سپهرآرا، سامان جوادی*، سید عباس حسینی صفحات 109-120
    امروزه اثر تغییرات کاربری اراضی بر میزان آسیب پذیری آبخوان سنجیده شود. از آن جایی که پتانسیل آلودگی نقاط مختلف یک آبخوان از نظر رسیدن آلاینده به آب زیرزمینی متفاوت می باشند، ضروری است با پیش بینی کاربری های اراضی در آینده، میزان تغییرات آسیب پذیری آبخوان ها بررسی شود. اهمیت این تحقیق درنظر گرفتن توامان آسیب پذیری ذاتی آبخوان به روش DRASTIC و تغییرات کاربری اراضی در آینده می باشد. برای نخستین بار اثر تغییرات کاربری اراضی در آینده بر آسیب پذیری آبخوان هشتگرد برای دوره های 2025، 2035 و 2045 بررسی شده و با وضعیت موجود سال 2018 مقایسه گردیده است. ابتدا با استفاده از روش زنجیره مارکف در نرم افزار TerrSet، تغییرات کاربری اراضی برای سه مقطع زمانی 2025، 2035 و 2045 استخراج شد. نقشه کاربری اراضی با استفاده از تصاویر ماهواره لندست برای سال های 1998، 2008 و 2018 در نرم افزار 5.3 ENVI انجام شد. نقشه های تولیدشده به عنوان یک پارامتر به روش آسیب پذیری DRASTIC اضافه شده و در نهایت DRASTIC-Lu برای سه دوره پیش بینی گردید. نتایج نشان می دهد میزان آسیب پذیری در کلاس زیاد و خیلی زیاد در سال 2045، به ترتیب به میزان 34 درصد و 83 درصد افزایش خواهد یافت. همچنین روند افزایشی میزان آسیب پذیری در کلاس خیلی زیاد برای سه دوره افزایشی بوده و از 14 درصد در سال 2025 به 20 و 83 درصد در سال های 2035 و 2045 خواهد رسید. نتایج این تحقیق نشان می دهد برای سال های آینده در جهت حفظ منابع آب زیرزمینی لازم است اقدامات پایشی ویژه ای در مناطق شمالی و شمال شرقی آبخوان درنظر گرفته شود.
    کلیدواژگان: آبخوان هشتگرد، آسیب پذیری، تغییرات کاربری اراضی، نرم افزارTerrSet، DRASTIC
  • زهرا سجادی*، نصرالله کلانتری، عباس چرچی، سید ساجدین موسوی صفحات 121-142
    مدیریت صحیح منابع آبی وابسته به شناخت عوامل تاثیرگذار بر کیفیت و کمیت منابع آب می باشد. در این پژوهش، ارتباط هیدرولیکی بین ساختارهای منطقه کارستی ایذه با استفاده از اطلاعات هیدروژیوشیمیایی و ایزوتوپی منابع آب منطقه ارزیابی شده است. برای بررسی تعداد 31 نمونه آب (17 چاه، 8 چشمه و 6 نمونه باران) در محدوده های تاقدیس های کمردراز، منگشت، شاویش-تنوش و ناودیس نعل اسبی در دی ماه 98 و خرداد 1400 گرفته شد و از نظر هیدروژیوشیمیایی و نیز ایزوتوپ های δ18O و δ2H مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آنالیز هیدروژیوشیمیایی نمونه ها نشان داد که میزان غلظت یون ها تحت تاثیر انحلال سنگ های آهکی می باشد. محتوای ایزوتوپی نمونه های آب زیرزمینی به ترتیب از 62/5- تا 49/3- ‰ و از 97/2 - تا 29/12- ‰ برای δ18O وδ2H  می باشد. بررسی محتوای ایزوتوپی نمونه های آب چاه ها و چشمه های منطقه نشان دهنده سه گروه منبع آب می باشد، گروه اول چشمه های تاقدیس منگشت به دلیل تهی شدگی ایزوتوپی، از ارتفاعات تغذیه می شوند، جریان سریع آب در سیستم کانالی سبب زمان تاخیر کم در این چشمه ها گردیده است. گروه دوم غنی شده تر از گروه اول هستند و علاوه بر بارش، اختلاط آب های زیرزمینی نیز در تامین آب آنها موثر است. گروه سوم به دلیل تبخیر و مسافت طولانی تر از محل تغذیه تا تخلیه و همچنین سیستم انتشاری غنی شدگی بیشتر از سایر نمونه ها دارند. روند کاهشیSr+2 و افزایشی Ba+2 از نمونه های آب سازندهای آهکی دولومیتی (شاویش-تنوش و منگشت) به سمت نمونه های آب تاقدیس کمردراز و ناودیس نعل اسبی و همچنین داده های ساختاری و ایزوتوپی نشان دهنده احتمال تغذیه آبخوان های کارستی منطقه از تاقدیس منگشت و همچنین رابطه هیدرولیکی بین این ساختارها می باشد.
    کلیدواژگان: ارتباط هیدورلیکی، ایزوتوپ، ایذه، کارست، هیدروژئوشیمی
  • صغری فرهادی، فرشاد علیجانی*، حمیدرضا ناصری، حسن دانشیان صفحات 143-159
    رشته کوه زاگرس در ایران دربرگیرنده چشمه های کارستی با آبدهی بالا و دایمی می باشد به طوری که چشمه های بزرگ ایران از آهک های این رشته کوه تخلیه می شوند. سازندهای آسماری و سروک در زاگرس مخزن چشمه های با آبدهی بالا را تشکیل می دهند. در این مقاله هیدروشیمی و هیدروژیولوژی 8 دهنه چشمه بزرگ با دبی میانگین بیشتر از 1.5 مترمکعب در ثانیه (در بازه زمانی فروردین 97 تا آذر 98) واقع در شمال شرق استان خوزستان که از سازندهای کارستی سروک و آسماری تخلیه می شوند، مقایسه گردیده است. در ابتدا موقعیت چشمه های کارستی بزرگ ایران بر اساس اطلاعات موجود مشخص گردیده و محل مظهر آنها در ارتباط با توزیع سنگ های کارستی و مدل ارتفاعی رقومی (DEM) و همچنین ارتباط دبی میانگین چشمه ها با تراز ارتفاعی و هدایت الکتریکی بررسی شده است. نمودار پایپر جهت تعیین تیپ و رخساره آب چشمه ها و نسبت های یونی و نمایه های اشباع جهت شناسایی شدت انحلال سنگ های کربناتی و زمان ماندگاری آب در سیستم کارستی استفاده شده است. تیپ غالب آب ها بی کربنات-کلسیک می باشد و در برخی چشمه های آسماری تغذیه از سازند گچساران موجب تفاوت تیپ گردیده است. عدم تغییر زیاد نسبت منیزیم به کلسیم در طول زمان در چشمه های سروک بیانگر زیاد بودن زمان ماندگاری آب در سیستم کارستی و پایداری جریان است. برای بررسی خصوصیات سیستم جریان آب زیرزمینی در چشمه های کارستی موردبررسی، هیدروگراف دبی و بارش ماهانه در دوره فرودین 1397 تا آذرماه 1398 ترسیم گردیده است. جداسازی جریان پایه از سریع به روش حداقل محلی انجام گرفته است. چشمه های بزرگ سروک و آسماری موردبررسی که دبی بالاتری دارند (ازجمله براهیم مردون، چالشه سربازار، سبزآب و بی بی ترخون) حوضه آبگیر بزرگ و جریان پایدار دارند. با توجه به هیدروگراف ها، غالب چشمه ها جریان پایه بیشتر از جریان سریع دارند و تاقدیس کی نو به عنوان غنی ترین آبخوان با حداکثر ذخیره دینامیک زاگرس می باشد.
    کلیدواژگان: چشمه کارستی بزرگ، خوزستان، زاگرس، هیدروشیمی، هیدروگراف
  • مبارک سالاریفر* صفحات 160-171

    کیفیت آب های زیرزمینی یکی از موارد بسیار مهم در مطالعات هیدرولوژیک به شمار می رود. بررسی تغییرات کیفی آب های زیرزمینی به لحاظ مکانی یکی از مواردی است که در تعیین مناسب بودن آب برای مصارف شرب، کشاورزی و صنعتی دخالت دارد. اطلاع از نحوه تغییرات مکانی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی یک ابزار مهم در بررسی های این منابع از نظر آلاینده ها و... به شمار می رود. در پژوهش حاضر از روش های زمین آماری برای بررسی تغییرات کیفی آب زیرزمینی دشت تبریز در یک بازه 15 ساله بهره برده شد. پارامترهای مورد مطالعه شامل کلر، سولفات، سختی کل، مواد نامحلول، اسیدیته، نسبت جذبی سدیم، هدایت الکتریکی، سدیم، منیزیوم و کلسیم بودند که توسط روش فاصله معکوس، توابع شعاع محور و کریجینگ موردبررسی مکانی قرار گرفتند. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد غلظت و تراکم پارامترها در بخش شمال غرب، غرب و جنوب غربی دشت در دوره زمانی مورد مطالعه افزایش یافته است که این امر خود حاکی از کاهش کیفیت آب در این منطقه نسبت به مناطق دیگر دشت تبریز می باشد. همچنین دقت دو روش توابع شعاع محور و کریجینگ بسته به نوع پارامتر مورد مطالعه، برای مدلسازی مناسب تشخیص داده شد. در مجموع با مقایسه نقشه های تهیه شده برای پارامترها مشاهده می شود که پهنه های مشخص شده برای این پارامترها تقریبا از یک الگوی خاص پیروی کرده و میزان کمینه و بیشینه تمامی پارامترها در نواحی مشترکی از دشت واقع شده است.

    کلیدواژگان: درون یابی، روش های جبری، روش های زمین آمار، کیفیت آب زیرزمینی، واریوگرام، ویلکاکس
  • نگین زارعی، مهدی کرد* صفحات 172-186

    یکی از چالش های اصلی مدیریت منابع آب، حفظ آب های زیرزمینی و استفاده پایدار از آن ها است. احداث سد زیرزمینی در مناطقی که امکان احداث وجود داشته باشد، می تواند یکی از راه های برون رفت از این چالش باشد. حوضه آبریز حسن آباد در بین دشت های شیان و ماهیدشت در استان کرمانشاه واقع شده و با وجود بارش های یکسان در منطقه، این حوضه از لحاظ منابع آبی، پوشش گیاهی و نوع کشاورزی شرایط نامناسب تری نسبت به دو دشت مجاور خود دارد. هدف از این پژوهش، شناسایی مناطق مناسب جهت احداث سد زیرزمینی در حوضه حسن آباد می باشد. به منظور دستیابی به این هدف، پس از آماده سازی لایه های اطلاعاتی مختلف در محیط نرم افزار Arc GIS، با استفاده از روش منطق بولین، مناطق دارای پتانسیل احداث سد زیرزمینی بر اساس معیارهای شیب، جنس و ساختار زمین، شرایط هیدرولوژیک منطقه مانند رده آبراهه، آب زیرزمینی و کاربری زمین 7 محور مستعد انتخاب شدند که در حاشیه جنوبی دشت حسن آباد قرار گرفته اند. در مرحله بعد، براساس معیارهای اصلی اقتصادی-اجتماعی، مخزن سد، محل ساخت سد و آب که خود شامل معیارهای فرعی و گزینه های مختلف هستند و استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی، محورها اولویت بندی شدند و محورهای 6، 7 و 1 به ترتیب اولویت های اول تا سوم را به خود اختصاص دادند. تصاویر هوایی، بازدید صحرایی، بررسی زمین شناسی ساختاری منطقه و جهت جریان آب زیرزمینی، نتایج حاصل از روش به کاررفته را به خوبی تایید می کند که در نهایت محور 6 بهترین محور برای اجرای محل ساخت سد تشخیص داده شد.

    کلیدواژگان: تحلیل سلسله مراتبی، حوضه آبریز حسن آباد، سد زیرزمینی، منطق بولین
  • صفحه 187
|
  • Hossein Parsasadr, Hamid Reza Nassery *, Farshad Alijani Pages 1-14
    The leakage of natural gases mainly carbon dioxide into the Gariz aquifer has increased the concentration of dissolved gases and decreased groundwater quality. Therefore, the water supply of the residents of this region in various needs such as agriculture, drink, domestic, and industry, has faced some problems. Groundwater wells have been sampled to evaluate the hydrogeochemical processes of gaseous aquifers and determine the nature of dissolved gases during two-stage in July and September of 2019. Laboratory analysis includes the concentration of major anions and cations and, the dissolved gases in groundwater samples, and some physicochemical properties of water have been measured directly in the field. On the basis of the chemistry of major ions, most of the samples have classified as calcium-bicarbonate (Ca-HCO3), sodium-chloride (Na-Cl), and calcium-chloride (Ca-Cl) types, although other mixing types are also recognized. The most significant processes that affect the chemical composition of the groundwater of the Gariz aquifer are water-rock interaction, leakage of CO2-rich fluids, infiltration of saline water through faults and fractures, and silicate dissolution. Bicarbonate ion has increased in the groundwater samples due to the interaction of CO2-rich fluids with groundwater aquifer. The dissolved gases composition also indicates that CO2 is the dominant gas phase in most samples, with up to 2100 times higher than atmospheric values. High concentrations of dissolved CO2 of more than 730 cubic centimeters per liter indicate the infiltration of CO2-rich fluids with deep origin into the aquifer. The ratio of dissolved O2/N2 in the aquifer is lower than air-saturated water (ASW), therefore geochemical processes responsible for dissolved oxygen consumption during redox reactions.
    Keywords: Carbon dioxide, Dissolved gases, Gariz aquifer, Hydrogeochemistry
  • Mohammad Isazadeh, Ahmad Fakheri Fard, Sabereh Darbandi * Pages 15-29
    Greenhouse crops production is one of the major strategies for managing optimum use of water resources due to creating desirable conditions for plant growth over the year, multiplying production and reducing water usage. In the present study, two scenarios were adopted according to the current policies for the development of greenhouse towns in Iran and an ideal scenario (third scenario) was also considered for the development of greenhouse towns. The soil and water assessment tool (SWAT) model was used to evaluate the impacts of the implementation of development scenarios of greenhouse towns. Statistical indicators showed very high accuracy in simulating hydrometric stations of study area, as for Akhola hydrometric station (basin outlet), the statistics of correlation factor, Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), and root mean squared error (RMSE) in the calibration period were 0.77, 0.62, and 6.21 m3 s-1, respectively, and in the validation period were 0.83, 0.66, and 3.09 m3 s-1, respectively. The development of greenhouse towns with an area of ​​1875 ha in Ajichay basin for the first and second scenarios resulted in an average drop of 11.68 m and 4.41 m in the groundwater level of the aquifers in Ajichay basin compared to the initial conditions. Simulation of the third scenario increases the groundwater level of aquifers of Tabriz, Azarshahr, Damaneh Shomali Sahand, Bostanabad, Duzduzan, Mehraban, Bilverdi, Asbforoshan and Sarab by 4.12, 2.73, 1.45, 8.88, 10.93, 2.90, 4.79, 2.99, and 3.31 m, respectively, and also has compensated a large amount of their negative balance. The results revealed that the development of greenhouse towns using new water resources can increase agricultural crop production and also intensify the downward trend in groundwater levels.
    Keywords: Ajichay basin, Greenhouse town, Groundwater, SWAT model
  • Mojgan Ahmadi *, Hadi Ramezani Etedali Pages 30-42
    Remote sensing technology, due to its valuable features such as taking multi-temporal and multi-spectral images, appropriate and varied temporal resolution and radiometric capability, wide and integrated view of the region, can be used in many agricultural tasks such as crop yield prediction, soil moisture measurement, information about the amount of drought and frost should be effective. In this study, to evaluate the networked meteorological datasets GLDAS-AgMERRA, GLDAS-CRU, GLDAS-AgCFSR in estimating the blue and green water footprints of wheat and blue water footprints of maize and comparing it with the estimated values of Qazvin plain during 1980-2010. Statistical evaluation was performed using R2, NRMSE and ME indices. The average total water footprint of wheat in study area was estimated at 869 (m3/ton) in which the share of green water footprint was 47% and the share of blue water footprint was 53%. Estimated data in scenarios 1 (Precipitation and evapotranspiration of GLDAS-Temperature of CRU) and 3 (Precipitation of GLDAS-Temperature and evapotranspiration of CRU) for green water footprint of wheat and for blue water footprint, scenario 5 (Precipitation and evapotranspiration of GLDAS-Temperature of AgCFSR) and Scenario 3 have the highest correlations for wheat and maize, respectively. The results show that these datasets are not suitable for estimating the water footprint of maize plants, but for estimating the green and blue water footprints of wheat plants, the information of networked meteorological datasets can be used with appropriate accuracy.
    Keywords: AgCFSR dataset, AgMERRA, CRU, Crop Model
  • Hazhir Alimoradi, Einollah Rouhimoghaddam, Mahsa Khaleghi *, Abolfazl Bameri Pages 43-60

    In recent decades, the growing population, limited water resources, and overexploitation of aquifers have caused irreparable damage to the quantity and quality of the country's aquifers. In the current study, geographical information system (GIS) models and machine learning (ML) techniques using available groundwater quality variables were applied for the prediction and zoning of salinity and SAR of groundwater in the Zahedan plain and then the accuracy of these methods was compared.The input data were based on water quality sampling in 2018 from 59 observation wells. The study of parameters showed that in Zahedan plain, EC, SAR, and TDS parameters had high variability (CV>41%) and acidity showed low variability (CV = 4.16%). The results of the geostatistical analysis showed that the IDW model represented better results with the power value of 2 for TDS and EC parameters while for pH and SAR parameters, the ordinary Kriging method revealed the best result with minimum RMSE in the test stage. Performance evaluation of ML models showed that all three models RF, ANN, and SVM showed acceptable results with R2 above 90% and NRMSE values below 15% for all parameters (except acidity). However, better estimations were observed in the training step than in the test step. A comparison of different GIS models and ML also revealed the notable superiority of ML models in estimating these parameters. Finally, it can be concluded that under a shortage of field facilities for the assessment of groundwater quality, data-driven methods can be a reliable alternative to water quality monitoring.

    Keywords: data-Mining, Electrical conductivity, Random forest, Sistan, Balouchestan, Water resource monitoring
  • Ahmad Jafarzadeh, Abbas Khashei *, Mohsen Purrezabilondi Pages 61-75

    The extensive knowledge of groundwater resources' status has double importance for the planning of the sustainable future in the arid regions. Strictly, without an efficient model with accurate simulation, it is impossible to have a good understanding of groundwater behavior. Since groundwater modeling in real problems comprises irregular boundaries, heterogeneity, anisotropy, and conceptualization, there exist many challenges in the simulation process. Due to proper acceptable performance, this study aims to present a proper framework to simulate groundwater flow based on Finite Difference (FD), Finite Element (FE), and Meshfree (Mfree) methods. The governing equation of groundwater flow was discretized through FD, FE, and Mfree approximations, and their performance was examined in two case studies: hypothetical case and field study. The findings of this study revealed that the Mfree has more applicability than others because some noticeable challenges were found in the simulation process of the FD and FE. Comparison of analytical solutions and simulated values in the hypothetical aquifer indicated that all methods are compliant. In terms of the RMSE criterion, the Mfree, FE, and FD were evaluated respectively, 0.005, 0.016, and 0.018 m. However, the numerical methods' act, especially the mesh-based methods (FD and FE) in the field study, becomes less accurate. Performance assessment of the FD indicated that this method has good ability in a simple test case with regular geometry, while in an aquifer with irregular geometry associated with isotropy and heterogeneity, its accuracy is greatly diminished. So that, the RMSE for FD methods in field study was evaluated 1.77 m. The same results may be obtained from the FE method, such that its RMSE was obtained 0.36 m. Investigations of this study showed that the FE needs time-consuming preprocessing practices to implement in the different aquifer. The results of the Mfree application indicated that this method is more efficient than others due to its very high flexibility in irregular geometry with isotropy and heterogeneity issues. The RMSE for the Mfree in the field study obtained 0.26 m.

    Keywords: Arid Region, Finite element, Mesh Less, Structure Uncertainty Weighted Residuals
  • Khabat Amani, Mehrnoosh Ghdimi *, Sayyed Mohammad Zamanzadeh Pages 76-90

    Spring distribution and flow rate are influenced by a variety of factors such as tectonics, climate, geology, distance from the drainage network, geomorphology, etc. The current study aims to determine the effect of structural parameters, lithology, and drainage network on two indicators related to springs, notably number and annual water flow in Kamyaran, Kurdistan province. Correlation relationships have also been investigated between springs in watersheds and hydrometric stations downstream of them. A correlation coefficient of 0.947exists. The correlation between the number of springs and the distance from the river is significant and is around 0.76. But there is no significant relationship between these two parameters with the amount of spring water. The discharge variable has a significant relationship with the formation type, with the sand limestone formation having the most annual drainage and the andesite, micro granite, and silty shales having the least. The results of the correlation between springs and hydrometric stations revealed that there are significant relationships between temperature parameters and annual discharge, but no significant relationships between pH and EC indicators.

    Keywords: Discharge, fault, Kamyaran city, River, Spring
  • Mohsen Naderi Eshkaftaki, Rasoul Mirabbasi *, Mohammad Ali Nasr Esfahani Pages 91-108
    Groundwater resources are valuable resources to supply water for various uses in all areas, especially arid and semi-arid areas. Due to the limited resources and increasing population and the growth of agriculture and industry, the optimal use of groundwater needs more attention. In this research, the temporal and spatial variation of groundwater quality of Sefiddasht plain located in Chaharmahal and Bakhtiari province and its capability for agricultural purposes have been investigated. For this purpose, the time series of qualitative variables collected in 9 sampling stations (including 6 wells, 2 qanats and a spring) in the Plain during a 29-year period (1991-2018) was used. The trend of changes in groundwater quality variables of this plain was investigated using the modified Mann-Kendall test (after complete elimination of the autocorrelation effect). The trend line slope was also calculated for each time series using the Sen slope estimator. The results showed that groundwater quality has decreased in recent years in some places, especially in the southern parts of Sefiddasht. In order to draw zoning maps of qualitative variables at the beginning and end of the studied period, the accuracy of various geostatistical methods, including inverse distance weighting (IDW), Kriging, Co-Kriging, etc. for Sefiddasht plain was evaluated and the IDW method was selected for this plain. Comparison of zoning maps of qualitative variables at the beginning and end of the studied period showed that the groundwater quality of this plain has decreased during the considered 29 years. Finally, the usability of groundwater in Sefiddasht plain for agricultural use was evaluated using the USSL diagram for the beginning and end of the studied period. The results indicated a decrease in the quality of groundwater for agricultural use in this plain during the studied period.
    Keywords: groundwater quality, Inverse distance weighting (IDW), Mann- Kendall, Trend, USSL diagram
  • Amir Reza Sepehrara, Saman Javadi *, Abbas Hosseini Pages 109-120
    Today, due to widespread land use changes, including increasing urban population and drinking needs, industrial and agricultural growth of communities on the one hand and further reduction of surface water resources on the other hand has increased the use of groundwater resources. Therefore, it is necessary to evaluate the effect of land use change on aquifer vulnerability. Since the potential for pollution in different parts of an aquifer is different in terms of contaminants reaching the groundwater, predicting the extent of vulnerability changes in aquifers by predicting future land uses. In this study, for the first time, the effect of the future land use changes on the vulnerability of Hashtgerd aquifer for the periods of 2025, 2035 and 2045 has been investigated and compared with the current situation in 2018. In this regard, first, using the Markov chain method in TerrSet software, land use changes for the three periods of 2025, 2035 and 2045 were extracted. Land use mapping was performed using Landsat satellite images for 1998, 2008 and 2018 in ENVI 5.3 software. The generated maps were added as a parameter to the DRASTIC vulnerability method and finally DRASTIC-Lu was predicted for three periods. This study shows that the vulnerability in high and very high class in 2045 will increase by 34% and 83%, respectively. Furthermore, the increasing trend of vulnerability in the classroom is very high for three incremental periods and will increase from 14% in 2025 to 20% and 83% in 2035 and 2045. This study shows that in the coming years, in order to preserve groundwater resources, it is necessary to consider special monitoring measures in the northern and northeastern regions of the aquifer.
    Keywords: DRASTIC, Hashtgerd Aquifer, Land use change, TerrSet Software, Vulnerability
  • Zahra Sajadi *, Nasrollah Kalantari, Abbas Charchi, Seyyed Sajedin Mousavi Pages 121-142
    Proper water resources management relies on recognizing and evaluating the factors affecting the quantity and quality of the water resources. In the present study, the hydraulic relationship between the karstic structures of the Izeh territory located has been assessed using hydrogeochemical and isotopic information of water resources. To investigate the number of 31 water samples (17 wells, 8 springs and 6 rain samples) in the areas of Kamarderaz, Mongasht, Shavish-Tanosh, Anticlines and the Naal-e-Asbi (Horseshoe) Syncline were taken on June 1398 and June 1400, and hydrogeochemical as well as isotopes δ18O and δ2H were examined until to the hydrogeological and hydraulic behavior of this complex karstic system. The results of hydrogeochemical analysis of the specimens showed that the concentration of ions is influenced by the dissolution of calcareous rocks. The isotopic content of groundwater samples is from 5.62 to 3.49- ‰ and from 20.97 to 12.29- ‰ for δ18O and δ2H. Investigating the isotopic content of water wells and springs of the region indicates three groups of water. The first group of indentation springs is fed from altitudes and snow from altitudes. Fast water in the canal system caused a low latency in these springs. The second group is enriched more than the first group, and in addition to precipitation, the mixing of underground water is also effective in providing their water. The third group has longer than other samples due to evaporation and distances longer than the feeding site and the enrichment system. The decrease in Sr+2 and incremental Ba+2 of dolomitic limestone samples (Shavish-Tanosh and Mongasht) to water samples of chemistry and hinges, as well as structural and isotopic data indicate the probability of nutrition. The karstic aquifers of the region are from the anticline, as well as the hydraulic relationship between these structures.
    Keywords: Hydrogeochemistry, Hydraulic connection, Isotope, Izeh, karst
  • Soghra Farhadi, Farshad Alijani *, Hamid Reza Nassery, Hassan Daneshian Pages 143-159
    Zagros Mountain, southwest Iran, includes karst springs with high discharge, so that the large springs in Iran are discharged from the limestone (Sarvak and Asmari formations) of this mountain. The hydrochemistry and hydrogeology of eight large springs located in the northeast of Khuzestan province, with an average discharge more than 1.5 m3/s  have been investigated from April 2018 to November 2019. Initially, the location of large karst springs in Iran has been determined based on the available data. The location of these springs in relation to distribution of karstic formations and digital elevation model (DEM) as well as the relationship between the average discharge, altitude and electrical conductivity have been investigated. Piper diagram has been used to determine the type of the spring water. The ion ratios and saturation indices were used to identify the dissolution intensity of carbonate rocks as well as water residence time in the karst system. The results show the relationship between the springs altitude and the electrical conductivity with the discharge is inverse. The predominant type of the spring’s water is HCO3-Ca and in some springs discharge frome Asmari  limestone is Ca-SO4 and Na-Cl due to recharge via Gachsaran Formation.The lack of significant change in the Mg2+/Ca2+ concentration in Sarvak springs indicates a long residence time in the karst system. The large springs of Sarvak and Asmari with high discharge (including Brahim Mardun, Chalshah Sarbazar, Sabzab, and Bibi Tarkhun) have large catchment area, the base flow is more than quick flow in most of the springs. The Keynow anticline is the richest aquifer with high dynamic reservoir in Zagros Mountain.
    Keywords: Hydrochemistry, Hydrograph, Khuzestan, Large karst spring, Zagros
  • Mobarak Salarifat * Pages 160-171

    Groundwater quality is an important subject in hydrologic studies and the study of its qualitative parameters variations is very crucial for determining its suitability for drinking, agricultural or industrial consumptions. Information on spatial variations of groundwater quality is a way for tracing the effect of forcing elements alike contaminants. In the present study, geo-statistics methods were applied for studying groundwater qualitative parameters (e.g. Chlorine, Sulfate, Total Hardness, Total Dissolved solid, Electric conductivity, Sodium Adsorption Ratio, Magnesium, Sodium, Calcium, pH) in Tabriz plain during a 15-years period. The employed techniques included Inverse Distance Weighing, Radial Basis Functions and Kriging. The obtained results showed that the concentration of these parameters has been increased in Northwestern, west and southwestern parts of the plain, revealing the degradation of water quality in those regions. Also, the accuracy of the two methods of Radial Basis Functions and kriging, depending on the type of parameter studied, was found to be suitable for modeling. In general, comparing the maps prepared for the parameters, it is observed that the zones specified for these parameters follow almost a specific pattern and the minimum and maximum of all parameters are located in common areas of the plain.

    Keywords: Algebraic methods, Geo-statistical methods, groundwater quality, Interpolation, Variogram, Wilcox
  • Negin Zarei, Mehdi Kord * Pages 172-186

    One of the main challenges facing water resources management is groundwater conservation and its sustainable use. Building an underground dam can be one way to solve this problem if it is possible to do. Hassanabad watershed lies between the Shiyan and Mahidasht plains in Kermanshah province. However, despite the same rainfall in the region, this basin has more unfavourable conditions in terms of water resources, vegetation and type of agriculture than the two adjacent plains. The purpose of this study is to identify suitable areas for the construction of an underground dam in the Hassanabad basin. To achieve this goal, after preparing different layers of information in Arc GIS, areas with potential were investigated using the Boolean method based on slope, material and land structure criteria, hydrological conditions and land use. Consequently, 7 axes were selected as potentially suitable locations for underground dam construction on the southern margin of the Hassanabad Plain. In the next step, these axes were prioritized by the analytical hierarchy process method based on general socio-economic criteria, dam reservoir, dam location and water characteristics, and axes 6, 7 and 1 took the first to third orders, respectively. According to aerial photography maps, field visits, structural geology analysis, and groundwater flow direction, axis 6 is identified as the most optimal axis for the construction of the dam.

    Keywords: analytical hierarchy process, Boolean logic, Hassanabad watershed, Underground dam
  • Page 187