بررسی نوسانات سطح سفره آب زیرزمینی به عنوان معیاری از تخریب اراضی مناطق نیمه‌خشک با استفاده از فنون زمین‌آمار «مطالعه موردی دشت کبودرآهنگ- فامنین»

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر، بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، همدان، ایران

2 مدرس، مرکزآموزش جهاد کشاورزی استان همدان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، همدان، ایران

3 مربی پژوهشی، بخش تحقیقات بیابان، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

در سالیان اخیر، برداشت از منابع آب زیرزمینی بدلیل رشد جمعیت و توسعه کشاورزی و صنعت، افزایش یافته است. از آنجا که اندوخته‌های آب زیرزمینی از مهمترین منابع بهره‌برداری و توسعه در مناطق خشک و نیمه‌خشک به‌شمار می‌روند، پایش منطقه‌ای سطح سفره‌ها و منظور کردن تراز آبی، از بنیادی‌ترین شاخصه‌ها به‌منظور تامین توسعه پایدار در چنین مناطقی به‌حساب می‌آیند. در این تحقیق از روش‌های زمین‌آمار به‌منظور بررسی تغییرات مکانی و زمانی سطح آب زیرزمینی در دشت کبودرآهنگ- فامنین، استفاده گردید. به ‌همین منظور، داده‌های موجود در منطقه به‌ انضمام اطلاعات چاه‌های مشاهده‌ای، جمع‌آوری و سپس پایگاه اطلاعاتی تشکیل شد. سپس، کنترل صحت داده‌های آماری انجام گردید. برای پیاده‌سازی روش‌های زمین‌آمار، واریوگرام مربوطه تهیه گردید و از فنون مختلف میان‌یابی شامل کریجینگ (مدل عمومی و ساده)، کوکریجینگ و عکس فاصله وزنی با توان‌های 1 تا 5 و توابع پایه شعاعی (نواری کم‌ضخامت، چندربعی معکوس و چندربعی) برای پهنه‌بندی اطلاعات استفاده گردید. انتخاب بهترین روش میان‌یابی با کمک دو معیار انحراف استاندارد عمومی و ریشه مجذور مربعات صورت گرفت و در نهایت نقشه پهنه‌بندی سطح آب زیرزمینی در محیط نرم‌افزاری Arc\GIS ترسیم گردید. نتایج فراکافت آمار مکانی داده‌ها، نشان داد که مناسب‌ترین مدل‌های واریوگرام مربوط به ساختار داده‌های سطح آب زیرزمینی در ابتدای دوره، میان‌دوره و پایان دوره بترتیب‌، مدل‌های Spherical، Circular و Pentaspherical هستند. ارزیابی روش‌های مختلف درون‌یابی به کمک معیار اعتبارسنجی حذفی نشان داد که در دوره بررسی، روش کوکریجینگ در مقایسه با سایر روش‌های میان‌یابی، کمترین خطای تخمین را داشت و مناسب‌ترین روش‌درون‌یابی بود. براساس نتایج حاصل از بررسی نقشه‌های‌ دیجیتال درون‌یابی شده در دوره مورد مطالعه و در طی17سال ، حداکثر اُفت سطح سفره 55 متر و در نواحی مرکز و شرق دشت گزارش شد. این موضوع نشان‌دهنده کاهش چشمگیر ذخایر آب زیرزمینی منطقه است که به توسعه پایدار صنعتی و کشاورزی منجر نخواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of groundwater level fluctuation as measure of semi-arid land resources degradation using geostatistical methods (Case Study: Kaboudrahang-Famenin plain)

نویسندگان [English]

  • Mehdi Ahmadian 1
  • Moloud Sadat chavoshian 2
  • Mohammad Darvish 3
چکیده [English]

In recent years, the depletion of groundwater resources has been increased by the population explosionand the development of agriculture and industry. In this study, the geo-statistical methods were used to study the spatial and temporal variations in groundwater level in Kaboudrahang-Famenin plain. For this purpose, available data of region including information about piezometers and monitoring wells were collected and then, database was composed. Next, the control of data accuracy was carried out. For comparison of geo-statistical methods, the variograms were plotted respectively and the different interpolation methods such as kriging (simple model), cokriging and Inverse Distance Weight with powers 1 to 5 (IDW) and radial basis functions (Thin Plate Radial Function, Inverse Multi Quadratic and Multi Quadratic) for groundwater zoning were used. The best interpolation method was selected by using two criteria, Root Mean Square (RMSE) and General Standard Deviation (GSD), and finally the zoning map of groundwater level was drawn in Arc-GIS software. The results of spatial statistical analysis indicated that the best variogram models for groundwater level data in the first period (1989), in the middle period (1993&1999) and the last period (2006) were spherical, circular and pentaspherical models, respectively.Evaluation of various interpolation methods with using "cross validation criteria" showed that in the investigation period, cokriging had the lowest estimation error compared with other interpolation methods. Thus, Cokriging was the most suitable interpolation method. The results of interpolated digital maps during the study period showed that the maximum fall of water table in 17 years was recorded to be 55 meters for central east region of plain. This shows the dramatic reduction in groundwater reserves of the region, which would not lead to industrial and agricultural sustainable development.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spatial and temporal variations
  • ground water table interpolation
  • Land degradation
  • Geostatistics
  • Kaboudrahang - Famein plain