ارزیابی و تجزیه و تحلیل آماری پارامتر ها و شاخص کیفیت آب زیرزمینی برای مصارف آشامیدنی در منطقه خرم آباد

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 1، دوره 11، شماره 39، اسفند 1397، صفحه 1-14   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

زهرا چراغی¹؛ رامین ساریخانی^{* 2}؛ محمد مهدی فرهپور²؛ آرتیمس قاسمی دهنوی²

¹دانشجوی کارشناسی ارشد زمین شناسی زیست محیطی دانشگاه لرستان

²استادیار گروه زمین شناسی دانشگاه لرستان

تاریخ دریافت: 30 آبان 1395،  تاریخ بازنگری: 24 اردیبهشت 1396،  تاریخ پذیرش: 08 اسفند 1397 

چکیده

روش‌های آماری در بررسی کیفیت آب در مناطق مختلف استفاده می شود که ازجمله این روش‌ها آمار یک متغیره و چند متغیره می‌باشد. در منطقه مورد مطالعه با توجه به نمودار خوشه‌ای پارامترهای کیفی آب‌های زیرزمینی منطقه در دو خوشه قرار گرفتند که ناشی از عوامل تأثیر سازندها و فاکتورهای زمین شناسی می باشد. روش تحلیل مؤلفه‌ اصلی داده‌ها نشان داده است که فاکتورهای تأثیرگذار در کیفیت آب زیرزمینی املاح محلول، هدایت الکتریکی، بی‌کربنات، کلراید، کلسیم، منیزیم، سدیم و سختی است. با توجه به مشخصه‌های موجود در هر عامل و منشأ آن‌ها، مبین تأثیر سازندهای زمین‌شناسی ، سنگهای آهکی و تبخیری در منطقه است. در بررسی مقدار ضریب همبستگی پارامتر‌های آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه، نشان داد که همبستگی بالای بین سدیم وکلر را نشان دهنده انحلال هالیت سازند گچساران در منطقه مورد مطالعه است. همبستگی بالای بین هدایت الکتریکی با سولفات، سدیم و کلر را می‌توان به انحلال هالیت و نمک‌‌های سولفاته به خصوص سولفات کلسیم ارتباط داد. همچنین همبستگی بین بی‌کربنات و منیزیم را نشانگر نقش انحلال دولومیت در افزایش غلظت کلسیم موجود در آب دانست. شاخص کیفی آب زیرزمینی در منطقه بررسی شده که نشان می دهد کیفیت آب زیرزمینی در منطقه بین 73 تا 81 بوده و بیان کننده مناسب تا قابل قبول است که متأثر از عوامل زمین‌شناسی (سنگ‌شناسی) و جهت جریان در منطقه باشد. همبستگی بین شاخص کیفی آب زیرزمینی و پارامترهای کیفی نشان داد که سختی کل و میزان بی‌کربنات و جامدات محلول بیش‌ترین تأثیر را در کیفیت آب زیرزمینی داشته است

کلیدواژه‌ها

آنالیز خوشه‌ای؛ تحلیل عاملی؛ خرم‌آباد؛ ضریب همبستگی؛ کیفیت آب زیرزمینی

عنوان مقاله [English]

Evaluation and Statistical Analysis of Groundwater Quality Parameters and Index for Drinking in Khorramabad Region

نویسندگان [English]

z ch¹؛ r s²؛ m f²؛ a gh²

¹دانشجوی کارشناسی ارشد زمین شناسی زیست محیطی دانشگاه لرستان

²استادیار گروه زمین شناسی دانشگاه لرستان

چکیده [English]

The statistical methods are used for investigation of water quality in different area that such as univariate and multivariate statistics methods. In the study area, according to cluster diagrams of groundwater quality parameters are plotted in two cluster that due to formations and geological factors. Principle component analysis methods are shown that effective factors such as electrical conductivity, material solution, HCO3-, Mg2+, Cl-, Na+ and total hardness in groundwater quality. According to major parameters and its source, groundwater quality related to geological formation, limestone and evaporated rocks in the study area. The coefficient factor of groundwater parameters in the study area are shown that high relationship between electrical conductivity with SO42-, Na- and Cl- due to halite solution from Ghachsaran formation and high correlation between electric conductivity and SO42- ,Na+,Cl- due to sulfate salt and sulfate calcium especially. Also correlation between HCO3- and Mg2+ can be considered for role of dolomite rocks solution in increasing Ca2+ concentration in water. The GQI of groundwater quality in the study area is evaluated that indicated groundwater quality of region are between 73% to 81%, which indicate the groundwater quality placed in suitable to acceptable class of quality that may be affected by geological factors such as lithology, current direction in the area. The correlation between groundwater quality index and quality parameters are shown that total hardness, bicarbonate and dissolved solids had the highest impact on groundwater quality in the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

Cluster analysis, Factor Analysis, Khorramabad, correlation coefficient, Groundwater quality

مراجع

نابع

1)       Afrouzi, M., Farhadi, R., and Rahimi Khashb, A. 2015. Evaluation of groundwater quality index Kandideh plain for drinking water, The Second National Conference on strategies for facing water crisis in Iran and the Middle East(In Persian).

2)       Alther, GA., 1979. A simplified statistical sequence applied to routine water quality analysis: case history, Ground Water, 17: 556-561.

3)       Azizi,F., and Mohamadzadeh,H. 2012. Assessment of spatial variations of groundwater quality in the aquifer of Imamzadeh plain of Jafar Gachsaran using qualitative index. National Conference on Water Flow and Pollution (In Persian).

4)       Babiker, I., Mohamed M., Hiyama T., 2007. Assessing groundwater quality using GIS. Water Resources Management, 4: 699-715.

5)       Beatriz, AH.,Vega,M.,Barrado, E., Pardo, R. and Fernandez, L. 1999. A case study of hydro chemical characteristics of an alluvium aquifer influenced by human activities. Air, water and Soil pollution Bulletin, 112: 365-487.

6)       Bouwer, H. 1978. Groundwater hydrology. McGraw Hill, Inc.

7)       Cordoba, E., Martinez A., and Ferrer E. 2010. Water quality indicators: comparison of a probabilistic index and a general quality index, The case of the confederacion hidrografica del jucar (spain), Ecological Indicators, 10: 1049-1054.

8)       Chenini, I., Khemiri, S. 2009. Evaluation of ground water quality using multiple linear regression and structural equation modeling. Int. J. Environ. Sci. Tech. 6(3): 509-519.

9)       De Andrade, E.M., Palácio, H.A.Q., Souza, I.H., de Oliveira Leão, R.A. and Guerreiro, M.J., 2008. Land use effects in groundwater composition of an alluvial aquifer (Trussu River, Brazil) by multivariate techniques. Environmental research, 106(2):170-177.

10)   Deutsch, WJ., 1997. Groundwater geochemistry: Fundamental and application to contamination. Levis Press, New York.

11)   Edet, A., Nganje, T.N., Ukpong, A.J. and Ekwere, A.S., 2011. Groundwater chemistry and quality of Nigeria: A status review. African Journal of Environmental Science and Technology, 5(13):1152-1169.

12)   Elamassi, KS., 2012. Assessment of groundwater quality using multivariate and spatial analyses in Gaza governorate-Palestine. The Islamic University-Gaza, Faculty of Science, Master's Degree Program, Environmental science.

13)   Ghayoumian, J., Hosseinipour, H.,Ghassemi,A.,Peyrovan,H., 2005. Application of Multivariate Analysis in Hydrogeochemical Analysis in Sarchahan, Hormozgan, The 9th Conference of the Iranian Geological Society, Tehran, Iran(In Persian).

14)   Hajalilou, B, Khaleghi, F. ,2009. Investigation of hydrogeochemical factors and groundwater quality assessment in Marand Municipality, northwest of Iran: A multivariate statistical approach. Journal of Food, Agriculture & Environment, 7: 930-937.

15)   Jeong, CH. , 2001. Effect of land use and urbanization on hydrochemistry and contamination ot ground water from Taejon area, Korea, Journal of Hydrology, 253: 194-210.

16)   Jeong, J., Gore, JC., Peterson, BS,. 2001. Mutual information analysis of the EEG in patients with Alzheimer's disease. Clin Neurophysiol, 112: 827–835.

17)   Karimi, R., 2015. Easy Statistical Analysis Guide of SPSS, Hangam Press(In Persian).

18)   Kheiri, H. and Khademi, S., 2015. Application of GQI index in evaluation of Noushar Aquifer for drinking.  The 7th Conference of the Iranian Economic Geological Society, Damgan, Iran(In Persian).

19)   Lang Wang, L., Wang, Y., Xu, C., An, Z. and Wang, S., 2010. Analysis and evaluation of the source of heavy metals in water of the River Changjiang. Environmental monitoring and assessment, 173(1-4):301-313.

20)   Liu, C.W., Lin, K.H. and Kuo, Y.M., 2003. Application of factor analysis in the assessment of groundwater quality in a blackfoot disease area in Taiwan. Science of the Total Environment, 313(1-3):77-89.

21)   Love, D., Hallbauer, D., Amos, A. and Hranova, R., 2004. Factor analysis as a tool in groundwater quality management: two southern African case studies. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 29(15-18):1135-1143.

22)   Manly, BF., 1986. Multivariate statistical methods: A primer. London, UK: Chapman and Hall.

23)   Miller, W.R. and Drever, J.I., 1977. Water chemistry of a stream following a storm, Absaroka Mountains, Wyoming. Geological Society of America Bulletin, 88(2):286-290.

24)   Naseri, R., 2008. Evaluation of Groundwater Quality of Rokh plain, Torbatheydarieh with Geostatistics methods. Journal of Geographical land,17:37-84(In Persian).

25)   Noori, R., Abdoli, M.A., Ghasrodashti, A.A. and Jalili Ghazizade, M., 2009. Prediction of municipal solid waste generation with combination of support vector machine and principal component analysis: a case study of Mashhad. Environmental Progress and Sustainable Energy: An Official Publication of the American Institute of Chemical Engineers, 28(2):249-258.

26)   Noori, R, Farokhnia, A., Riahi Medvar, H., 2009. Effects of preprocessing the inlet parameters to artificial neural network (ANN) for predicting the monthly flow by PCA and wavelet. Journal of Water & Wastewater, 20(69): 13- 22. [In Persian].

27)   Ogunribido, THT., Kehinde, Ph. O O. , 2011. Multivariate statistical analysis for assessment of Hydrogeochemistry of Groundwater in Agbabu Area, S.W. Nigeria. Proceedings of the Environmental Management Conference, Federal University of Agriculture, Abeokuta, Nigeria.

28)   Reghunath, R., Murthy, T.S. and Raghavan, B.R., 2002. The utility of multivariate statistical techniques in hydrogeochemical studies: an example from Karnataka, India. Water research, 36(10):2437-2442.

29)   Shrestha, S., and Kazama F., 2007. Assessment of surface water quality using multivariate statistical techniques: A case study of the Fuji river basin, Japan: Journal of Environmental Modeling & Software, 22: 464- 475.

30)   Shyu, G.S., Cheng, B.Y., Chiang, C.T., Yao, P.H. and Chang, T.K., 2011. Applying factor analysis combined with kriging and information entropy theory for mapping and evaluating the stability of groundwater quality variation in Taiwan. International journal of environmental research and public health, 8(4): 1084-1109.

31)   Shrestha, S. and Kazama, F., 2007. Assessment of surface water quality using multivariate statistical techniques: A case study of the Fuji River Basin, Japan. Environmental Modelling & Software, 22(4):464-475.

32)   Soleymani,S., Mahmudy Gharaie M. H. , Ghasemzadeh F. and Sayyareh A., 2013. Investigation on Water Resources Quality by Application of GQI Index and GIS in West of Kooh-Sorkh. Journal of Earth Sciences.(89)23: 175-182(In Persian).

33)   Usunoff, EJ., and Guzman, A., 1989. Multivariate analysis in hydrochemistry: An example of the use factor and correspondence analysis. Groundwater, 27:27-34

34)   WHO. , 2011. Guidelines for drinking water quality, 4th ed. Recommendations. World Health Organisation, 1-4.