ارزیابی آسیب پذیری آب زیرزمینی آبخوان دشت کردکندی- دوزدوزان با استفاده از مدل دراستیک واسنجی شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد /گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 کارشناسی ارشد /هیدروژئولوژی، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشجوی دکتری /هیدروژئولوژی، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

4 کارشناس /آزمایشگاه کنترل کیفی آب استان آذربایجان‌شرقی، تبریز، ایران

چکیده

با توجه به این که عمده کاربری اراضی در دشت کردکندی- دوزدوزان به کشاورزی اختصاص یافته است، احتمال آلودگی آبخوان به وسیله آب‌های برگشتی آغشته به کودهای شیمیایی و همچنین فاضلاب شهری و روستایی بسیار بالا می‌باشد. بنابراین ارزیابی آسیب‌پذیری آبخوان برای مدیریت کاربری اراضی و جلوگیری از آلودگی آب‌های زیرزمینی امری ضروری به نظر می‌رسد. هدف اصلی از این مطالعه، تهیه نقشه آسیب‌پذیری منطقه به روش دراستیک و سپس واسنجی مدل دراستیک با استفاده از داده‌های نیترات به منظور بهبود این روش می‌باشد. بنابراین عوامل مؤثر بر آسیب‌پذیری آب زیرزمینی شامل عمق آب زیرزمینی، تغذیه خالص، جنس محیط آبخوان، محیط خاک، شیب توپوگرافی، مواد تشکیل‌دهنده ناحیه غیر‌اشباع و هدایت هیدرولیکی با فرمت رستر در محیط نرم افزاری GIS تهیه شدند. جهت صحت‌سنجی و واسنجی مدل دراستیک از دو مجموعه داده‌ نیترات استفاده شد. نتایج نشان داد که با تصحیح وزن لایه‌ها، ضریب تبیین بین غلظت نیترات و آسیب‌پذیری مربوطه از 6783/0 به 7903/0 افزایش یافته است. براساس نقشه آسیب‌پذیری دراستیک واسنجی شده، میزان شاخص آسیب‌پذیری بین 56/66 تا 89/148 برآورد شد. افزایش همبستگی غلظت نیترات با نقشه آسیب‌پذیری دراستیک واسنجی شده در مقایسه با دراستیک اولیه، صحت فرایند واسنجی را تأیید کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Vulnerability Assessment of Kordkandi- Duzduzan Plain Groundwater Using Calibrated DRASTIC Model

نویسندگان [English]

  • A. Asghari Moghaddam 1
  • S. Soltani 2
  • R. Barzegar 3
  • N. Kazemian 4
1 Professor, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran .
2 MSc. in Hydrogeology, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran
3 Ph.D. Student in Hydrogeology, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran
4 Water Quality Control Laboratory, East Azarbaijan Province Water and Waste Water Company, Tabriz, Iran
چکیده [English]

The land use in Kordkandi- Duzduzan plain mainly occurs by agricultural activities so; the possibility of aquifer contaminations is very high by irrigation returned water contaminated with chemical fertilizers. Thus, vulnerability assessment of the aquifer seems to be essential for the land use management and preventing groundwater contaminations of the area. The main aim of this study is mapping the region's vulnerability by DRASTIC method and then calibration of DRASTIC model with nitrate data to improve this method. Groundwater vulnerability affecting factors such as Depth of groundwater, net Recharge, Aquifer media, Soil media, Topography, Impact of vadose zone and hydraulic Conductivity, which were prepared with raster format in GIS media. Two nitrate data sets were used for validation and calibration of DRASTIC model. The results showed that the determination coefficient between nitrate concentration and the corresponding vulnerability increased from 0.6783 to 0.7903 by modifying layer weights. Based on calibrated DRASTIC vulnerability map, vulnerability index for the study area calculated between 66.56 to 148.89. The determination coefficient between nitrate concentration values and calibrated DRASTIC vulnerability map were increased in compare with the original DRASTIC map which confirms the validity of calibration process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DRASTIC
  • Groundwater vulnerability
  • Kordkandi- Duzduzan plain
  • Calibration

Alizadeh Z (2008) Investigation of hydrogeology and hydrogeochemistry of aquifer in Bilverdi- Duzdozan plains. M.Sc. Thesis, Tabriz University, 206 p (In Persian)

Aller L, Bennett T, Lehr J H, Petty R J, Hackett G (1987) DRASTIC: A standardized system for evaluating ground water pollution potential using hydrogeologic settings. EPA 600/2-87-035. Ada, Oklahoma: U.S. Environmental Protection Agency

Almasri M N (2008) Assessment of intrinsic vulnerability to contamination for Gaza coastal aquifer, Palestine. Journal of Environmental Management 88:577-593

Asghari Moghaddam A, Fijani E, Nadiri A (2010) Groundwater vulnerability assessment using GIS-based DRASTIC model in the Bazargan and Poldasht plans. Journal of Environmental Studies 52:55-64 (In Persian)

Asghari Moghaddam A, Fijani E, Nadiri A (2015) Optimization of DRASTIC model by artificial intelligence for groundwater vulnerability assessment in Maragheh- Bonab plain. Journal of Geoscience 94:169-176 (In Persian)

Babiker I S, Mohamed M M A, Hiyama T, Kato K (2005) A GIS-based DRASTIC model for assessing aquifer vulnerability in Kakamigahara, Heights, Gifu Prefecture, central Japan. Science of the Total Environment 345:127–140

Barzegar R, Asghari Moghaddam A, Nadiri A, Fijani E (2015) Using different fuzzy logic methods to optimize DRASTIC model, case study: Tabriz plain aquifer. Journal of Geoscience 95:211-222 (In Persian)

Dixon B (2009) A case study using SVM, NN and logistic regression in a GIS to predict wells contaminated with Nitrate-N. Hydrogeology Journal 17:1507-1520

Gogu R C, Dassargues A (2000) Current trends and future challenges in groundwater vulnerability assessment using overlay and index methods. Environmental Geology 39:549-559

Hamza M H, Maâlej A, Ajmi M, Added A (2010) Validity of the vulnerability methods DRASTIC and SI applied by GIS technique to the study of diffuse agricultural pollution in two phreatic aquifers of a semi-arid region (Northeast of Tunisia). AQUAmundi (2010) - Am01009:057-064

Jafarighariehali A, Kazemi Gh A, Hafezimoghadas N, Mosaviasterabadi S S (2012) Application of GIS in the study of groundwater pollution in urban areas (case study: Mashhad city). Iran-Water Resources Research 8(2):80-86 (In Persian)

Javanmard F Z, Mahdavi M, Malek M R, Keirkhah Zarkesh M M (2013) Modeling of groundwater vulnerabilities Uncertainty using GIS & rough set. Iran-Water Resources Research 10(1):26-38 (In Persian)

Kihumba A, Vanclooster M, Longo J N (2017) Assessing groundwater vulnerability in the Kinshasa region, DR Congo, using a calibrated DRASTIC model. Journal of African Earth Sciences, 126:13-22‏

McLay C D A, Dragten R, Sparling G, Selvarajah N (2001) Predicting groundwater nitrate concentrations in a region of mixed agricultural land use: a comparison of three approaches. Environmental Pollutants 115:191-204

Nadiri A A, Gharekhani M, Khatibi R, Asghari Moghaddam A (2017a) Assessment of groundwater vulnerability using supervised committee to combine fuzzy logic models. Environmental Science and Pollution Research 1-16

Nadiri A A, Gharekhani M, Khatibi R, Sadeghfam S, Asghari Moghaddam, A (2017b) Groundwater vulnerability indices conditioned by Supervised Intelligence Committee Machine (SICM). Science of the Total Environment 574:691-706‏

Panagopoulos G, Antonakos A, Lambrakis N (2006) Optimization of DRASTIC model for groundwater vulnerability assessment, by the use of simple statistical methods and GIS. Hydrogeology Journal 14:894-911

Piscopo G (2001) Groundwater vulnerability map. Explanatory notes, Castlereagh Catchment, NSW, Department of Land and Water Conservation, Australia

Qian H, Li P, Howard K W, Yang C, Zhang X (2012) Assessment of groundwater vulnerability in the Yinchuan Plain, Northwest China using OREADIC. Environmental Monitoring and Assessment 184(6):3613-3628

Rezaei F, Safavi H R, Ahmadi A (2013) Groundwater vulnerability assessment using fuzzy logic: a case study in the Zayandehrood aquifers, Iran. Environmental Management 51(1):267-277

Rezaei F, Ahmadzadeh M R, Safavi H R (2017) SOM-DRASTIC: using self-organizing map for evaluating groundwater potential to pollution. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 31(8):1941–1956

Secunda S, Collin M L, Melloul A J (1998) Groundwater vulnerability assessment using a composite model combining DRASTIC with extensive agricultural land use in Israel’s Sharon region. Journal of Environmental Management 54:39-57

Stigter T Y, Ribeiro L, Carvalho Dill A M M (2006) Evaluation of an intrinsic and a specific vulnerability assessment method in comparison with groundwater salinisation and nitrate contamination levels in two agricultural regions in the south of Portugal. Hydrogeology Journal 14:79-99

Vrba J, Zoporotec A (1994) Guidebook on mapping groundwater vulnerability. International Contributions to Hydrogeology.Verlag Heinz Heise GmbH and Co. KG