ارزیابی آسیب‏پذیری محدوده‏ های مطالعات آب‌زیرزمینی: توسعه‌ی یک الگوی آماری (مورد مطالعه: استان فارس)

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 3، دوره 11، شماره 37 - شماره پیاپی 2، شهریور 1397، صفحه 23-40   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سعید صالحی¹؛ محمد چیذری^{* 2}؛ حسن صدیقی³؛ مسعود بیژنی⁴

¹دانشجوی دکتری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

²استاد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

³دانشیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

⁴استادیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

تاریخ دریافت: 19 اسفند 1394،  تاریخ بازنگری: 08 مهر 1395،  تاریخ پذیرش: 11 مهر 1397 

چکیده

با توجه به تخلیه جهانی آب زیرزمینی و تشدید مصرف آن جهت کشاورزی و مصرف شهری، بویژه در مناطق خشک و نیمه خشک دنیا از جمله ایران، رهیافت رضایت‏بخشی جهت پایداری آب زیرزمینی وجود ندارد. این پژوهش با هدف توسعه یک مدل آماری آسیب‌پذیری جهت ارزیابی محدوده‌های مطالعات آب زیرزمینی در سطح میانی و مقیاس منطقه‌ای انجام شد. در ادامه، بر مبنای روش پیشنهادی، وضعیت آسیب‌پذیری محدوده‏های مطالعات آب زیرزمینی استان فارس از دیدگاه پایداری آب زیرزمینی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد دامنه‌ آسیب متفاوتی بر آبخوان‏های واقع در محدوده‌های مطالعات آب زیرزمینی استان فارس وارد شده است و بیشترین آسیب‏پذیری آبخوان‏ها، ناشی از تغییرات کمی آب زیرزمینی بوده و منفی بودن نرخ افت سالانه تراز آب زیرزمینی در تمامی محدوده‏های مطالعاتی، در تایید این موضوع است. جنبه‌ی دیگر این پژوهش، رتبه‏بندی محدوده‏ها بر اساس میزان آسیب‌پذیری بود و با استفاده از تکنیک تصمیم‏گیری چندمعیاره تاپسیس انجام شد. نتایج رتبه‌بندی آسیب‌پذیری نشان داد محدوده‌ی مطالعات آب زیرزمینی فراشبند در کران بالای آسیب‏پذیری، محدوده‌ی مطالعاتی داریان شهرستان شیراز در کران میانه و محدوده صادق‏آباد شهرستان آباده در کران پایین آسیب‏پذیری ناشی از فعالیت‏های کشاورزی قرار دارند. با توجه به تنوع اقلیمی، زیست‌محیطی و بویژه ویژگی‌های روانشناختی، فرهنگی، ‌اجتماعی و اقتصادی بهره‌‌برداران آب زیرزمینی محدوده‌های مطالعاتی، پیشنهاد شده است علم هیدروژئولوژی و علوم اجتماعی به طور یکپارچه در جهت تدوین و اجرای برنامه‌های پیشگیرانه و درمان‌کننده‌ی آب زیرزمینی مدنظر قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

آسیب‏پذیری؛ محدوده مطالعات آب زیرزمینی؛ شاخص آسیب‏پذیری آب زیرزمینی کشاورزی (AGWVI)؛ تکنیک تاپسیس؛ استان فارس

عنوان مقاله [English]

Vulnerability assessment of groundwater study areas: Development a statistical model (The case of Fars province)

نویسندگان [English]

s s¹؛ m ch²؛ h s³؛ m b⁴

¹دانشجوی دکتری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

²استاد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

³به ترتیب استاد، دانشیار و استادیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

⁴استادیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده [English]

With the worldwide depletion of groundwater and the intensified use around the world, particularly in many arid and semi-arid regions for irrigation and municipal use, there is no satisfactory approach to groundwater sustainability. This study aimed to developing a statistical model to assess vulnerability of groundwater study areas in the mid-level and regional scale. Then, based on the proposed model, the vulnerability of Fars province groundwater study areas were evaluated from the perspective of groundwater sustainability. The results showed that the amount of damage on aquifer in Fars province is different. Highest vulnerability was caused by quntitative changes in groundwater. Negative rates of annual decline in groundwater level was in all of study areas. Ranking the study areas based on the degree of vulnerability by using multi-criteria decision making – Topsis technique was another aspect of this research. Results showed the Farashband study area was in higher bound of the spectrum of vulnerability, the Darian study area of Shiraz Township was in middle of vulnerability spectrum and the Sadegh-Abad study area of Abadeh Township was in the lower bound of the agricultural groundwater vulnerability spectrum. Given the diversity of climatic, environmental and especially psychological, cultural, social and economic properties of groundwater users in each of the study areas, the integration of hydrogeology and social sciences suggested to define and implementing preventive and treating programs for groundwater conservation.

کلیدواژه‌ها [English]

Vulnearbility, Groundwater ُStudy Area, Agricultural Vulnerability Index (AGWVI), TOPSIS, Fars province

مراجع

1) ابریشمچی، ا.، طاهری شهرآئینی، ح.، و تجریشی، م.
1391 . آسیبپذیری آبهای زیرزمینی از آفتکشها و
رتبهبندی و دستهبندی آنها (مطالعه موردی). آب و
.16-27 : فاضلاب 3
2) اصغرپور، م. ج. 1385 . تصمیمگیریهای چند معیاره.
تهران: موسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران.
3) بابائیان، ف.، باقری، ع.، و رفیعیان، م. 1395 . تحلیل
آسیبپذیری سامانه منابع آب نسبت به کم آبی با استفاده
از چارچوب حسابداری آب (مطالعه موردی :محدودهی
:(1) مطالعاتی رفسنجان). فصلنامه تحقیقات منابع آب 12
.1-17
. 4) بوستانی، س.، کمپانی زارع، م.، و نوشادی، م. 1387
بررسی اثر گنبدهای نمکی بر روی منابع آب در منطقه
.84-93 : دهرم استان فارس. جنگل و مرتع 78
5) بیژنی، م.، و حیاتی، د. 1392 . کاربرد نگرشهای
ارزشی زیستمحیطی در واکاوی تضاد آب: مورد مطالعه
شبکهی آبیاری سد درودزن. مجله علوم ترویج و آموزش
. 108  101 :(1) کشاورزی ایران 9
6) تاد، د. ک.، و میز، ل. د. 1394 . مهندسی منابع آبهای
زیرزمینی (ترجمه و تکمیل مهرداد راهنمایی). شیراز:
انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز.
7) رئیسی، ع. 1376 . اثر گنبدهای نمکی گزطویله
برروی آبهای کارستی و آبرفتی مجاور. اولین همایش
سالانه انجمن زمین شناسی ایران.
8) زنگنهاسدی، م. ع.، بقایینژاد، ن.، غلامپور، ش.، و
بهشتی قلهزو، ع. 1394 . تهیهی نقشه آسیبپذیری آلودگی
و COP آبخوان بقیع خراسان رضوی با کاربرد دو روش
مجله مهندسی .GIS استفاده از سنجش از دور و ،PRIK
.43-50 : منابع آب 8
. 9) سرچشمه، ب. و شاهمحمدی کلالق، ش. 1395
ارزیابی آسیبپذیری آلودگی آبخوان دشت سلماس با مدل
دراستیک و سیستم اطلاعات جغرافیایی. نشریه دانش آب
.55-67 : و خاک 26
10 ) شرکت سهامی آب منطقهای فارس. 1392 . بررسی
اجمالی وضعیت منابع آب زیرزمینی استان فارس (سال
91 ) (گزارش منتشر نشده). - آبی: 92
. 11 ) شفیعیجو، م.، ابریشمچی، ا.، و صلویتبار، ع. 1392
ارزیابی طرحهای توسعه منابع آب در سامانه چندمخزنه
زیرحوضه درهرود با استفاده از شاخصهای عملکردی. آب
.22-32 : و فاضلاب 3
12 ) شهبازیان، م. ر.، و باقری، ع. 1395 . تحلیل سیستمی
آسیبپذیری دشت سیستان به کاهش منابع آب: ارائهی
گزینههای سیاستی با رویکرد برگشتپذیری. فصلنامه
.40-55 :(1) تحقیقات منابع آب 12
مجله ی مهندسی منابع آب / سال یازدهم /تابستان 37 1397
13 ) صالحی، س. 1395 . تحلیل روانشناسی محیطزیستی
کنشگران تأثیرگذار در رفتار پایداری منابع آب زیرزمینی
در استان فارس. رسالهی دکتری، دانشگاه تربیت مدرس
(منتشر نشده).
14 ) صالحی، س.، چیذری، م.، صدیقی، ح.، و بیژنی، م.
1396 . تأثیر باورهای زیستمحیطی بر رفتار پایدار
کشاورزان استان فارس در بهرهبرداری از منابع آب
زیرزمینی. مجله علوم ترویج و آموزش کشاورزی ایران
.175-193 :(1)13
15 ) صداقت، م. 1386 . زمین و منابع آب (آبهای
زیرزمینی). تهران: انتشارات دانشگاه پیام نور.
16 ) صفوی، ح. ر.، و گلمحمدی، م. ح. 1395 . ارزیابی
عملکرد سیسستمهای منابع آب با استفاده از معیارهای
اطمینانپذیری، برگشتپذیری و آسیبپذیری فازی.
.68-83 :(1) فصلنامه تحقیقات منابع آب 12
17 ) علیزاده، م. ر.، نیکو، م. ر.، رخشنده رو، غ. ر. و طالب
بیدختی، ن. 1394 . کاربرد قوانین انتخاب اجتماعی
در مذیریت و بهرهوری بهینه از منابع آبی. مجلهی (SCR)
.73-86 : مهندسی منابع آب 8
. 18 ) کلانتری، ن.، فاریابی، م.، و رحیمی، م. ح. 1386
بررسی پتانسیل آلودگی آب زیرزمینی دشت باغملک با
GOD و مدلهای AVI استفاده از روش
نشریه زمینشناسی .GIS در محیط DRASTIC و
.431-450 : مهندسی 2
19 ) گنجی، آ.، خلیلی، د. و همایونفر، م. 1385 . تاثیر عدم
اطمینان بر معیارهای مخاطره در مدیریت مخزن. تحقیقات
.13-26 :(3) منابع آب 2
20 ) محتشمی، ع.، و طیبی، س. 1390 . مدلی جهت
محاسبه میزان پرداختهای انگیزشی به کارکنان با استفاده
از تصمیمگیریهای چند معیاره. فصلنامه علمی  پژوهشی
.101-128 : مطالعات مدیریت صنعتی 20
21 ) مرادی، ا. م.، و اخترکاوان، م. 1388 . روششناسی
، مدلهای تحلیل تصمیمگیری چندمعیاره. آرمانشهر 2
.113-125
22 ) معاونت برنامهریزی و نظارت راهبردی ریاست
جمهوری. 1391 . دستورالعمل تقسیمبندی و کدگذاری
حوضههای آبریز و محدودههای مطالعاتی در سطح کشور
.( (نشریه شماره 310
23 ) معروفی، ص.، سلیمانی، س.، قبادی، م. ح.، رحیمی،
ق.، و معروفی، ح. 1391 . ارزیابی آسیبپذیری آبخوان
SI ،DRASTIC دشت ملایر با استفاده از مدلهای
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک .SINTACS و
.141-166 :19
24 ) مقیمی، ه. 1394 . ارزیابی زمینشیمیایی منابع آب
زیرزمینی آبخوان دشت ساری  قائمشهر از نظر شرب و
.51-68 : کشاورزی. مجله مهندسی منابع آب 8
25 ) نشاط، ع.، و زینالدینی، ع. 1392 . بررسی اثر
پیشروی آب شور بر کیفیت آب آبیاری و خصوصیات
فیزیکوشیمیایی خاک تحت کشت پسته منطقه سیرجان.
.13-22 :(2) علوم و تکنولوژی محیط زیست 15
26 ) وزارت نیرو. 1392 . بررسی وضعیت منابع آب
1390 (گزارش - زیرزمینی کشور تا پایان سال آبی 91
منتشر نشده).
27) Alessa, L., Kliskey, A., Lammers, R., White,
D., Arp, C., Hinzman, L. and Busey, B. 2009. The
Arctic Water Resources Vulnerability Index
(AWRVI). Available at: http://www.alaska.edu/
files/epscor/living-on-earth/LilAlessa.pptx
28) Beardsley, T. 1993. Never give a sucker an
even break. Scientific American 269(4): 22-22.
29) Blair, P., and Buytaert, W. 2015. Modelling
socio-hydrological systems: a review of concepts,
approaches and applications. Hydrology and Earth
System Sciences 12: 8761–8851.
30) Brown, L. R. and Flavin, C. 1999. A new
economy for a new century. In L. Starke (Ed.), State
of the World. A World Watch Institute Report on
Progress toward a Sustainable Society. New York:
W.W. Norton & Company.
31) Burby, R. J. 1998. Cooperating with Nature.
Joseph Henry, Washington, DC.
32) Chamine, H. I. 2015. Water resources meet
sustainability: new trends in environmental
hydrogeology and groundwater engineering.
Environmental Earth Sciences 73: 2513–2520.
33) Dosi, C. 2001. Agricultural Use of
Groundwater: Towards Integration between
Agricultural Policy and Water Resources
Management (Paperback). Springer.
34) FAO. 2014. FAO statistical yearbook. Rom:
FAO Publication.
35) FAO. 2015. FAO statistical yearbook. Rom:
FAO Publication.
36) Ferreira, J. P. L. and Oliveira, M. M. 2004.
Groundwater vulnerability assessment in Portugal.
Geofísica Internacional 43(4): 541-550.
37) Fussel, H. (2007). Vulnerability: A generally
applicable conceptual framework for CC research.
Global Environmental Change 17(2): 155–167.
38 ارزیابی آسیبپذیری محدودههای مطالعات آبزیرزمینی: توسعهی یک الگوی آماری (مورد مطالعه: استان فارس)
38) Gleeson, T., Alley, W. M., Allen, D. M.,
Sophocleous, M. A., Zhou, Y., Taniguchi, M. and
VanderSteen, J. 2012. Towards sustainable
groundwater use: setting long-term goals,
backcasting, and managing adaptively. Ground
Water 50(1): 19–26.
39) Gogu, R. C. and Dassargues, A. 2000. Current
trends and future challenges in groundwater
vulnerability assessment using overlay and index
methods. Environmental Geology 39(6): 549–559.
40) Harter, T. 2001. Assessing Vulnerability of
Groundwater. California Department of Health
Services.
41) Hashimoto, T., Stedinger, J. R. and Loucks, D.
P. 1982. Reliability, Resiliency, and Vulnerability
Criteria for Water Resource system Performance
Evaluation. Water Resources Research 18(1): 14-
20.
42) Howley, P., Yadav, L., Hynes. S., Donoghue,
C. O. and Neill, S. O. 2014.Contrasting the attitudes
of farmers and the general public regarding the
‘multifunctional’ role of the agricultural sector.
Land Use Policy 38: 248–256.
43) Hwang, C. L. and Yoon, K. 1981. Multiple
attribute decision making: methods and
applications. New York: Springer-Verlag.
44) Kumar, P., Bansod, B. K. S., Debnath, S. K.,
Kumar, P. and Ghanshyam, C. 2015. Index-based
groundwater vulnerability mapping models using
hydrogeological settings: A critical evaluation.
Environmental Impact Assessment Review 51: 38–
49.
45) Kurz, T. 2002. The Psychology of
Environmentally Sustainable Behavior: Fitting
Together Pieces of the Puzzle. Analyses of Social
Issues and Public Policy 2(1): 257-278.
46) Loucks, D. P. 1997. Quantifying trends in
system sustainability. Hydrological Sciences
Journal 42(4): 513-530.
47) Loucks, D. P. and Gladwell, J. S. 1999.
Sustainability criteria for water resource systems,
Cambridge University Press, Cambridge.
48) Loucks, D. P., Stakhiv, E. Z. and Martin, L. R.
2000. Sustainable water resources management.
Journal of Water Resources Planning and
Management 126(2): 43-47.
49) Lund, J. R. 2015. Integrating social and
physical sciences in water management. Water
Resource Research 51: 5905-5918.
50) Mays, L. W. 2013. Groundwater Resources
Sustainability: Past, Present, and Future. Water
Resources Management 27(13): 4409-4424.
51) Moret, W. 2014. Vulnerability Assessment
Methodologies: A Review of the Literature.
Washington: USAID.
52) Moy, W. S., Cohon, J. L. and Revelle, C. S.
1986. A programming model for analysis of
reliability, resilience and vulnerability of a watersupply
reservoir. Water Resource Research 22(4):
489-498.
53) Murthy, C. S., Laxman, B. and Sesha Sai, M.
V. R. 2015. Geospatial analysis of agricultural
drought vulnerability using a composite index
based on exposure, sensitivity and adaptive
capacity. International Journal of Disaster Risk
Reduction 12: 63–171.
54) Narasimhan, T. N. 2009. Groundwater: from
mystery to management. Environmental Research
Letters 4(3): 035002.
55) Nic, M., Simms, A., Thompson, S. and
Abdallah, S. 2006. The Happy Planet Index: An
index of human well-being and environmental
impact. London: New Economics Foundation.
56) Pathak, D. R. and Hiratsuka, A. 2011. An
integrated GIS based fuzzy pattern recognition
model to compute groundwater vulnerability index
for decision making. Journal of Hydro-
Environment Research 5: 63-77.
57) Quental, N., JuLourenco, L. M. and Nunes da
Silva, F. 2011. Sustainability: characteristics and
scientific roots. Environ Dev Sustain 13: 257–276.
58) Renodol, P. U., Pernik-molly, R. B. and Garaz,
R. G. 2000. Water supply potential of the Florida
aquifer, Beaufort and gasper countries South
Carolina: U.S. Geological Survey Water Resources
Investigations Report 61: 4285-4287.
59) Sadat-Noori, M. and Ebrahimi, K. 2016.
Groundwater vulnerability assessment in
agricultural areas using a modified DRASTIC
model. Environmental Monitoring and Assessment,
188: 1-18.
60) Sahoo1, S., Dhar, A., Kar, A. and Chakraborty,
D. 2016. Index-based groundwater vulnerability
mapping using quantitative parameters.
Environmental Earth Sciences 75, 522–535.
61) Salehi, S., Chizari, M., Sadighi, H. and Bijani,
M. 2018. Assessment of agricultural groundwater
users in Iran: a cultural environmental bias.
Hydrogeology Journal 26(1): 285-295.
62) Sandoval-Solis, S., McKinney, D. and Loucks,
D. 2011. Sustainability Index for Water Resources
Planning and Management. Journal of Water
Resources Planning and Management 137(5): 381-
390.
63) Seidl, R. and Barthel, R. 2016. How to
integrate social sciences in hydrological research?
Geophysical Research Abstracts 18-18.
64) Shiklomanov, I. A. and Rodda, J. C. 2004.
World water resources at the beginning of the
twenty-first century. NY: Cambridge University
Press.
65) Siebert, S., Burke, J., Faures, J. M., Frenken,
K., Hoogeveen, J., Doll, P. and Portmann, F. T.
2010. Groundwater use for irrigation – a global
inventory. Hydrology and Earth System Sciences
14: 1863–1880.
66) Sivapalan, M., Savenije, H. H. G. and Bloschl,
G. 2012. Socio-hydrology: A new science of people
and water. Hydrol Process 26(8): 1270-1276.
مجله ی مهندسی منابع آب / سال یازدهم /تابستان 39 1397
67) Sulemana, I. and James Jr, H. S. 2014. Farmer
identity, ethical attitudes and environmental
practices. Ecological 98: 49–61.
68) Taniguchi, M. 2014. Groundwater as a Key of
Adaptation to Climate Change. In M. Taniguchi and
T. Hiyama (Eds). Groundwater as a Key for
Adaptation to Changing Climate and Society. 17-
27. Japan: Springer.
69) Tesoriero, A. J., Inkpen, E. L. and Voss, F. D.
1998. Assessing ground-water vulnerability using
logistic regression. Proceedings for the Source
Water Assessment and Protection 98 Conference,
Dallas, TX, 157– 165.
70) Turner, B. L. 2010. Vulnerability and
resilience: Coalescing or paralleling approaches for
sustainability science? Global Environmental
Change 20(4): 570-576.
71) Turner, B. L., Kasperson, R. E., Matson, P.,
McCarthy, J. J., Corell, R. W., Christensen, L.,
Eckley, N., Kasperson, J. X., Luers, A., Martello,
M. L., Polsky, C., Pulsipher, A. and Schiller, A.
2003. Framework for vulnerability analysis in
sustainability science. Proceedings of the National
Academy of Sciences USA 100, 8074–8079.
72) Vogel, R. M., Lall, U., Cai, X., Rajagopalan,
B., Weiskel, P. K., Hooper, R. P. and Matalas, N. C.
2015. Hydrology: The interdisciplinary science of
water. Water Resource Research 51: 4409-4430.
73) Vrba, J. and Zoporozec, A. 1994. Guidebook
on mapping groundwater vulnerability. IAH
International Contribution for Hydrogeology, 16.
Hannover Heise, 131.
74) Zektser, I. S. and Everett, L. G. 2006.
Groundwater resources of the world and their use.
National Ground Water Association Press,
Westerville.
75) Zhang, C. and Liu, X. 2013. A hybrid ANPDEA
approach for vulnerability assessment in
water supply system. Proceedings of the Institute of
Industrial Engineers Asian Conference 1395-1403