نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 عضوء هیئت علمی گروه مرتع و آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین دانشگاه کاشان

2 کارشناس ارشد آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، ایران

چکیده

چکیده 
افزایش جمعیت و افزایش نیاز آبی در بخش‌های مختلف کشاورزی، صنعتی، شرب و بهداشت باعث برداشت بیش از حد مجاز از منابع آب زیرزمینی در دشت‌ها شده است. هدف از انجام این مطالعه­ی بررسی روند تغییرات کمی و کیفی آب‌های زیر زمینی و پهنه­بندی این تغییرات در دشت رفسنجان است. برای انجام این مطالعه­ی ابتدا آمار داده‌های سطح ایستابی در 80 پیزومتر به صورت کمی و در 50 چاه به صورت کیفی به عنوان چاه‌های منتخب تهیه شد. برای بررسی نوسانات سالیانه­ی سطح آب زیرزمینی، هیدروگراف دشت تهیه شد و تأثیر بارش و میزان برداشت برتغییرات سطح آب­های زیرزمینی در سال­های مختلف از طریق رابطه­ی همبستگی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. برای بررسی تغییرات کیفی، نقشه­های کیفیت با روش ویلکوکس در ابتدا و انتهای دوره­ تهیه و مقایسه شد. بر اساس نتایج حاصل شده نقشه‌های کمی و کیفی آب‌های زیرزمینی به روش میانیابی کریجینگ معمولی و با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) تهیه شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان­دهنده­ی افت کیفیت و سطح آب‌های زیرزمینی منطقه است به­ طوری که متوسط افت سالانه سطح آب­های زیر زمینی دشت حدود 8/0 متر در سال بوده است و این افت در طول دوره­ی مورد مطالعه (1381-1391) روند افزایشی داشته است به­ طوری که متوسط افت سالانه در سال اول مطالعه از 99/8 درصد به 48/9 درصد در سال آخر رسیده است. براساس نتایج حاصل برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی در اراضی کشاورزی عامل اصلی کاهش کیفیت و افزایش افت سطح آب‌های زیرزمینی در منطقه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation the Effects of Precipitation Change and Groundwater Overextraction on Both Quantitative and Qualitative Changes of Groundwater (Rafsanjan Plain(

نویسندگان [English]

  • Reza Ghazavi 1
  • Majid Ramezani 2

1 Associate Professor in Watershed Management, Dept. of Watershed Management, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, University of Kashan, Kashan, Iran

2 M.S in Watershed management, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences University of Kasha, Kashan, Iran

چکیده [English]

Extend Abstract
Introduction
Groundwater is one of the most important resources of fresh water in the world, especially in arid and semi-arid areas. In these areas, the demand for groundwater has increased due to the decline of rainfall, population growth, and industrialization, while its quality has declined via industrial and urban contamination. The removal of the groundwater pollution is very costly and time-consuming. Consequently, the prevention of the groundwater contamination is the best way for groundwater protection. The main aim of this study was to investigate the trend of groundwater quality and quantity changes in the Rafsanjan plain in relation to the groundwater discharge and rainfall change.
Methodology
The study area is the Rafsanjan plain with an area of 5459.36 km2 (with an altitude of  45°, 30¢ to 56°, 30¢ and latitude of 29°, 59¢ to 29°, 15¢). In this study, the essential maps including topography, drainage, piezometric wells location, and groundwater quality and quantity maps were created using GIS10.1. The groundwater level in 80 pizometric wells and the groundwater quality in 50 wells were investigated and analyzed for a period of 10 years (2002-2012). The groundwater unit hydrograph and rainfall pattern were compared to indicate the impacts of rainfall variability and the groundwater over-extraction on the groundwater level variation. Water quality maps were created using Vilcox method. Based on kriging interpolation method, the quantitative and qualitative maps of the study area were prepared using geographic information system (GIS).
Results
The groundwater hydrograph of the study plain indicated that the groundwater level declined continuously. As during the past 10 years, the groundwater decline was 8 m, so the annual groundwater decline in the study plain was 0.8 m. comparing the groundwater level of 2002 and 2012 via piezometric wells indicated a significant decline of the groundwater level. In 2002, for 81% of the study plain, the groundwater level was between 30-90 m, while it declined to 68% in 2012. The maximum groundwater decline was related to the area where groundwater level in 2002 was between 30 and 60 m. The area where the groundwater level was between 90 to 120 m, it increased from 683.8 km2 in 2002 to 999.7 km2 in 2012. Also the area where groundwater level was more than 120 m, it increased by 5.3%. A significant relationship was observed between the groundwater level and the volume of the groundwater extraction in 10 years of the study (R2 = 0.6). However, no significant relationship was observed between the groundwater level and the average rainfall between 2002 and 2012 (R2 = 0.04). These results indicated that the impact of the groundwater extraction on the groundwater level decline was more important than the rainfall change. In this study, Wilcox method was used for the investigation of the variability of the groundwater quality. Based on Electric conductivity (EC) and Sodium absorption rate (SAR) in Wilcox method, 16 classes of groundwater quality should be investigated. According to these results, in 10 years of the study period, the number of wells located in C3S2 and C4S2 classes of groundwater quality declined by 2 and 4% respectively. The number of wells located in C4S4 increased from 33% in 2002 to 38% in 2012. Cumulative discharge of all study wells decreased from 610 liter per second to 469 liter per second. The maximum decline was related to C4S3 and C4S2 groups.
Discussion
The results of this study indicated that the groundwater quality and level declined in the study area. According to the results of the water quality maps, the area of the aquifer with groundwater quality located in C3S2 and C4S2 respectively decreased by 6 and 1.4 %, while the area of the aquifer with groundwater quality located in C4S4 increased by 4.5 percent. The study of the piezometric wells with a depth of 30 m and less indicated that 15% of these wells dried between 2002 and 2012 due to groundwater level declination. The water quality of the profound wells (with a depth of 31 to 200m) decreased by 8.5%. These results indicate that the groundwater quality decreases with increasing of the groundwater level.     
Conclusion
According to these results, the groundwater decline due to the rainfall decline, and the role of the groundwater abstraction in the agricultural area were more important than the rainfall deficits. The qualitative and quantitative maps of groundwater were also prepared via kriging interpolation method and GIS.  Based on these results, it can be suggested that rainfall decline leads to the decline of groundwater, but excessive removal of groundwater resources in agricultural lands is a major factor that should reduce the quality of the groundwater in the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Precipitation
  • Drought
  • Groundwater extraction
  • Ground water level
  • Qualitative and quantitative changes
منابع
ـ افضلی، اتیکه و کاکا شاهدی (1393)، بررسی روند تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی دشت آمل-بابل، پژوهشنامه­ی مدیریت حوضه­ی آبخیز، سال پنجم، شماره 10، ص 144-154.
ـ اکبری، مرتضی؛ جرگه، محمد­رضا و حمید مدنی سادات (1388) بررسی افت سطح آب­های زیرزمینی، با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی در آبخوان دشت مشهد، مجله­ی پژوهش­های حفاظت آب و خاک، جلد شانزدهم، شماره­ی 4، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ص 78-63.
ـ اکرامی، محمد؛ شریفی، ذبیح­االله؛ ملکی­نژاد، حسین و محمدرضا اختصاصی (1390)، بررسی روند تغییرات کیفی و کمی منابع آب زیرزمینی دشت یزد-اردکان در دهه­ی 88-1379، فصلنامه­ی علمی پژوهشی، سال دهم، شماره­ی 2و3، دانشکده­ی بهداشت یزد، ص91-82.
ـ پیری، حلیمه و ابوالفضل بامری (1393)، بررسی روند تغییرات کمی سطح ایستابی منابع آب زیرزمینی با استفاده از زمین آمار و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه­ی موردی دشت سیرجان)، سنجش از دور و سامانه­ی اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال پنجم، شماره­ی 1، ص29.
ـ جهانشاهی، افشین؛ روحی­مقدم، عین­اله و عبدالحمید دهواری (1393)، ارزیابی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی با استفاده از GIS و زمین آمار (مطالعه­ی موردی: آبخوان دشت شهربابک)، نشریه­ی دانش آب و خاک، جلد24 شماره 2، ص 183-197.
ـ خبری، زهرا؛ نژادکورکی، فرهاد و حمید سودائی­زاده (1394)، ارتباط پارامترهای وکتوری کاربری اراضی و کیفیت آب رودخانه با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی مطالعه­ی موردی رودخانه­ی زاینده رود، سنجش از دور و سامانه­­ی اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال ششم، شماره­ی 1، ص 79.
ـ دولتی، جواد؛ لشکری­پور، و محمد غفوری (1391)، بررسی اثرات توسعه شهر بر آبخوان زاهدان، هشتمین همایش انجمن زمین­شناسی و مهندسی و محیط زیست ایران.
ـ دیانتی تیلکی، رمضانعلی و زهرا عمرانی (1392)، بررسی روند تغییرات هدایت الکتریکی و سختی در آب­های زیرزمینی دشت گرگان در سال­های 90-1380، شانزدهمین همایش ملی بهداشت محیط ایران-مهر 1392، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی تبریز.
ـ رهنما، هادی؛ قنبر پور، محمدرضا؛ حبیب­نژادروشن، محمود و ابوالقاسم دادرسی سبزوار  (1391) بررسی وضعیت کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی دشت جوین، مجله­ی جغرافیا و آمایش شهری - منطقه­ای، سال دوم شماره­ی 3، ص 46-31.
ـ سازمان آب منطقه‌ای استان کرمان (1390)، گزارش ممنوعیت دشت رفسنجان، ص 103.
ـ شمسایی، ابوالفضل (1381)، هیدرولیک جریان آب در محیط متخلخل، بخش هیدروگراف واحد سفره‌های آب زیرزمینی، (جلد دوم) مهندسی آب‌های زیرزمینی، چاپ دوم، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، ص560.
ـ شیرانی، زهرا؛ عباس­پور، مجید؛ جاوید، امیرحسین و لعبت تقوی (1392)، ارزیابی منابع آلودگی آب­های زیرزمینی در محیط شهری در منطقه­ی 14 شهرداری تهران، فصلنامه­ی انسان و محیط زیست، شماره­ی 24، ص 1-16.
ـ طباطبایی­فر، سیدمهرداد؛ زهتابیان، غلامرضا؛ رحیمی، محمد؛ خسروی حسن و شیما نیکو (1392)، بررسی تغییرات زمانی و مکانی کیفیت و کمیت آب­های زیرزمینی در دشت گرمسار، مجله علمی پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان، سال سوم، شماره­ی چهارم، ص 91-102.
ـ علی­اکبری، محسن، سعادت­فر، امیر و حسین شجاعی (1389)، بررسی روش­های مختلف میانیابی برای تولید نقشه­ی منیزیم خاک در منطقه­ی خاک بردسیر، سنجش از دور و سامانه­ی اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال اول، شماره­­ی 1، ص 49.
ـ محمدی قلعه­نی، مهدی؛ ابراهیمی، کیومرث و شهاب عراقی­نژاد (1390)، ارزیابی کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی (مطالعه­ی موردی: آبخوان­های ساوه و اراک)، مجله­ی­ آب و دانش، جلد21، شماره­ی 2، ص 93-108.
-Ahmadi, SH., A, Sedghamiz (2007), Geostatistical analysis of spatial and temporal variations of groundwater level, Environ Monit Assess, Vol. 129, PP. 277–294.
-Ajdary, k , kazemi, G, (2014), Quantifying changes in groundwater level and chemistry in Shahrood, northeastern Iran, Hydrogeology Journal , Vol. 22, Issue 2, PP. 469-480.
-Fetouani, M., M, Sbaa, B., Vanclooster (2008), Assessing ground water quality in the irrigated plain of Triffa (northeast Morocco), Agricultural Water Management, Vol. 95, PP.133-142.
-Kardavani, P. (2001), The Drought and Contrasting Styles with that in Iran, Tehran Univ. Press, P.391 (In Persian).
-Khosroshahi, M. (2007), Important Indices of desertification as sight of water and introduce related research bases, Jangalvamarta seasonal magazine, Forest, Range and Watershed Organization, Vol. 74, PP.18-22.
-Zhu,Y., Drake, S. (2004), A Survey: Obstacles and Strategies for the development of Ground- Water Resources in arid inland river basins of western china, Journal of Arid Environments,