بررسي روش‌هاي زمين‌آمار در برآورد برخي از خصوصيات كيفي آب‌هاي زيرزميني، مطالعه موردي: دشت ارسنجان

Investigating geostatistical techniques in predicting some groundwater quality parameters, case study: Arsanjan plain

مديريت بهينه منابع آبي و حفظ و ارتقاي كيفيت آن‌ها نيازمند وجود اطلاعات در زمينه موقعيت، مقدار و پراكنش عوامل شيميايي آب در يك منطقه جغرافيايي است. تهيه نقشه‌هاي به‌هنگام تغييرات پارامترهاي كيفي آب‌هاي زيرزميني يك منطقه، گام مهمي در مديريت و بهره‌برداري صحيح از منابع آب زيرزميني آن منطقه به‌شمار مي‌رود.انتخاب و دقت روش‌هاي مناسب پهنه‌بندي و تهيه نقشه تغييرات خصوصيات كيفي آب‌هاي زيرزميني، بستگي به شرايط منطقه و وجود آمار و اطلاعات كافي دارد كه انتخاب صحيح آن‌ها گامي اساسي و مهم در مديريت منابع آب‌هاي زيرزميني محسوب مي‌شود. هدف از انجام اين تحقيق، ارزيابي دقت روش‌هاي زمين‌آمار در برآورد ميزان EC (شوري)، NO3 (نيترات)، pH و TDC (غلظت املاح محلول) آب‌هاي زيرزميني دشت ارسنجان واقع در شمال شرق استان فارس و پهنه‌بندي آن‌ها با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافيايي مي باشد. بدين منظور، از روش‌هاي زمين‌آمار مانند روش‌هاي كريجينگ معمولي (OK)، كريجينگ ساده (SK) و روش‌هاي معين، مانند عكس فاصله (IDW) تابع شعاعي (RBF)، تخمين‌گر موضعي (LPI) و تخمين‌گر عام (GPI) استفاده گرديد. نتايج بر اساس معيارهاي ريشه دوم ميانگين مربع خطا (RMSe) و ميانگين خطاي مطلق (MAE) ) پايين‌تر نشان داد كه از بين روش‌هاي مختلف ميان‌يابي، روش كريجينگ ساده (SK) براي پارامترهاي شوري (RMSe=8.724 و MAE=41.513) و غلظت املاح محلول (RMSe=436.5 و MAE=328.58) و روش كريجينگ معمولي (oK) براي پارامتر pH (RMSe=0.197 و MAE=0.139) و نيترات (RMSe=7.923 و MAE=6.29) براي مطالعه و تهيه نقشه تغييرات پارامترهاي كيفي منطقه مناسب هستند. نتايج به‌دست آمده از اين تحقيق مويد برتري روش‌هاي زمين آماري كريجينگ نسبت به روش‌هاي معين است.

Increasing and preserving water quality requires sufficient data of the location, value as well as spatial distribution of the chemical factors. Preparation of the updated maps of groundwater salinity variation and salt concentration is an important step for appropriate management and its exploitation. Selection an accurate method for zonation and mapping groundwater quality parameters variation depends on regional condition and availability of data which is an important stage for groundwater management. The purpose of this research is evaluation of geostatistical techniques accuracy for determination of EC, NO3, pH and TDS of groundwater and mapping them using geographic information systems in Arsanjan plain, northwest of Fars province. For this aim, different techniques of geostatistics including Ordinary Kriging (OK) and Simple Kriging (SK) as well as deterministic techniques such as Inverse Distance Weights (IDW), Radial Basis Function (RBF), local polynomial interpolation (LPI) and Global Polynomial Interpolation (GPI) were used. The result based on lowest root mean squared error (RMSe) and Mean Absolute Error (MAE) showed that Simple Kriging (SK) technique is the most appropriate technique for salinity (EC) mapping (RMSe=724.8 and MAE=513.41) and TDS mapping (RMSe=463.9 and MAE=328.58) among all techniques in the study area. Also the results revealed that OK with RMSe=0.197 and MAE=0.139 for pH parameter and RMSe=7.92 and MAE=6.29 for nitrate parameter has the highest priority among other techniques and is selected for pH and nitrate variation mapping. Finally, the results of this research indicated that Geostatistical techniques have higher priority than deterministic techniques and thus are selected as suitable methods in Arsanjan plain.