تعیین مناسب ترین روش زمین آمار در تهیه ی نقشه ی تغییرات شوری آب های زیرزمینی (مطالعه ی موردی: دشت شیرامین، استان آذربایجان شرقی)

مقدمه

امروزه کیفیت منابع آبی در سراسر جهان به‌ ویژه در کشورهای جهان سوم به دلیل فرآیندهای طبیعی و انسانی در حال کاهش است و منابع آب شیرین به‌ وسیله­ی پدیده­ی شوری تهدید می‌شوند (لی و ژانگ[1]، 2008: 35). تخلیه­ی فاضلاب­های شهری، رواناب، دامداری­های بزرگ، فاضلاب کارخانه­ها، مکان دفع فاضلاب به عنوان عواملی هستند که بر کیفیت آب زیرزمینی تأثیرات بسیار منفی می­گذارند (دورقام[2] و همکاران، 2004: 31؛ لوکاسن[3] و همکاران، 2004: 256). افزایش بی‌رویه­ی جمعیت، محدودیت منابع آب‌های سطحی و بهره‌برداری بیش ‌از اندازه از آب‌های زیرزمینی باعث وارد آمدن خسارات جبران‌ناپذیری به منابع طبیعی کشور در سال‌های گذشته شده است. علاوه بر افت شدید سطح آب در آبخوان‌ها، فعالیت‌های کشاورزی، صنعتی و شهری آلاینده‌های مختلفی را به آبخوان‌ها تحمیل می‌کنند که برای جلوگیری از ادامه­ی افت کمی و کیفی، مدیریت بهره‌برداری و حفاظت از آب‌های زیرزمینی باید به ‌عنوان یک اصل و پایه در برنامه‌ریزی‌های کشور قرار گیرد. محدود بودن این منابع زیرزمینی و استفاده­ی بیش ‌از حد از آن‌ها در ایران به ‌خصوص در مناطق کویری، مشکلاتی را برای سلامتی انسان‌ها به وجود آورده است؛ بنابراین، تعیین مشخصات کیفی آب‌های زیرزمینی (ویژگی­های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی) که نشان‌ دهنده­ی مناسب بودن برای مصرف مورد نظر خواهد بود، ضروری است (صداقت، 1392: 28). کیفیت آب زیرزمینی به ‌اندازه­ی کمیت آن برای قابل ‌استفاده بودن آن در مصارف مختلف، مهم و ضروری است. تغییر کیفیت آب‌های زیرزمینی و شور شدن منابع آب در حال حاضر خطری بزرگ در راه توسعه­ی کشاورزی کشور به‌ خصوص در اراضی خشک می­باشد. لذا با توجه به اهمیت موضوع و نقش مهم منابع آب زیرزمینی در فعالیت‌های انسانی، تحلیل مکانی پارامترهای کیفی آب­های زیرزمینی در سال‌های اخیر مورد توجه پژوهشگران بوده است. روش‌های مختلفی برای تحلیل مکانی پارامترهای کیفی آب­های زیرزمینی بر اساس داده‌های نقطه‌ای حاصل از چاه‌های پیزومتری وجود دارد. از جمله­ی این روش‌ها می‌توان به روش‌های زمین آمار[4] اشاره نمود.

روش‌های زمین آمار برای متغیرهایی که دارای ساختار مکانی هستند کارایی مناسبی دارند. به عبارت دیگر زمین آمار را می‌توان کاربرد روش‌های مبتنی بر آمار در مورد متغیرهای ناحیه‌ای تعریف کرد، که می‌تواند به بررسی عدم قطعیت‌ها در محیط بپردازد. تاریخچه کاربرد این روش‌ها را می‌توان در هواشناسی، منابع آب، محیط زیست، کشاورزی و علوم خاک پیدا کرد.

آگاهی از وضعیت کیفیت آب‌های زیرزمینی و پایش تغییرات پارامترهای کیفی و کنترل آن‌ها یکی از نیازهای مدیریتی بوده و بسیار حایز اهمیت می‌باشد. روش‌های زمین آمار به دلیل در نظر گرفتن همبستگی و ساختار مکانی داده‌ها از جمله روش­های مناسب پهنه­بندی تغییرات کیفیت آب­های زیرزمینی می‌باشند. در زمین آمار ابتدا به بررسی وجود یا عدم وجود ساختار مکانی بین داده­ها پرداخته می­شود و سپس در صورت وجود ساختار مکانی، تحلیل داده­ها انجام می­گیرد. البته ممکن است نمونه­های مجاور با فاصله­ی معینی در قالب ساختار مکانی به هم وابسته باشند، در این حالت بدیهی است که میزان تشابه بین مقادیر مربوط به نمونه­های نزدیک­تر بیشتر است، زیرا در صورت وجود ساختار مکانی، تغییرات ایجاد شده در یک فضای معین شانس بیشتری برای تأثیرگذاری روی فضاهای نزدیک به خود را نسبت به فضاهای دورتر از خود دارند (لشنی­زند، 1381: 82). انتخاب روش درون­یابی به نوع متغیر و تغییرات آن بستگی دارد و باید به این نکته توجه شود که برای حالات مختلف هیچ­گاه استفاده از یک مدل بهینه پیشنهاد نمی­شود، زیرا که یک مدل خاص در شرایط مختلف نتایج متفاوتی به دنبال دارد.

در رابطه با پهنه‌بندی کیفیت آب‌های زیرزمینی با استفاده از روش‌های زمین آمار در ایران مطالعات با ارزشی صورت گرفته است. برای مثال، شعبانی (1387)، در تحقیقی به تحلیل مکانی اسیدیته (PH) و کل مواد جامد محلول (TDS^[5]) در آب­های زیرزمینی دشت ارسنجان واقع در شمال­شرقی استان فارس پرداخت. در این تحقیق، روش‌های کریجینگ معمولی، کریجینگ ساده و روش­های معین مانند عکس فاصله، تابع شعاعی، تخمین­گر موضعی و تخمین­گر عام با هم مقایسه شدند. نتایج این تحقیق نشان داد که روش کریجینگ معمولی برای میان­یابی PH و TDS مناسب­ترین روش زمین­آماری می­باشد. کرمی و کاظمی (1391)، به پایش مکانی شوری آب­های زیرزمینی در مواقع خشکسالی و ترسالی در دشت تبریز پرداختند. برای این منظور از متغیرهای اقلیمی شامل بارش­های ماهانه (86-1351) و نتایج تجزیه شیمیایی آب­های زیرزمینی به ‌ویژه شاخص­های هدایت الکتریکی (EC)[6]، نسبت جذب سدیم (SAR) [7] و TDS استفاده کردند، در نهایت نقشه­های هم­ارزش EC و SAR آب­های زیرزمینی در محیط سامانه­ی اطلاعات جغرافیایی GIS [8] ترسیم شدند. نتایج نشان داد که میزان آب­های زیرزمینی شور و خیلی شور در سال شاخص خشکسالی 2/28 درصد و آب­های زیرزمینی با قلیاییت زیاد 35/25 درصد بوده در حالی‌ که در سال شاخص ترسالی آب‌های زیرزمینی شـور و خیلی شور 15/18 درصد و با قلیاییت 92/4 درصد آب­های زیرزمینی را تـشکیل می­دهد. دلبری و همکاران (1392)، در تـحقیقی به پهنه­بنـدی شاخص­های کـیفی (شـوری و سدیمی) آب با استفاده از روش‌های زمین­آماری در دشت کرمان پرداختند. در تحقیق آنها از آمار مربوط به 76 حلقه چاه استفاده شد. روش­های میان­یابی استفاده‌ شده شامل کریجینگ معمولی و لاگ کریجینگ بوده­اند. برای ارزیابی روش­ها از روش ارزیابی متقابل با معیارهای جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)[9] و میانگین قدر مطلق خطا (MAE)[10] استفاده شد. نتایج حاصل از ارزیابی متقابل نشان داد که هر دو روش کریجینگ معمولی و لاگ کریجینگ از دقت مشابهی برای تخمین شاخص­های شوری و سدیمی برخوردارند. صالحی و زینی­وند (1393)، در تحقیقی با انتخاب مناسب‌ترین روش درون‌یابی به بررسی کیفیت آب زیرزمینی برای شرب و کشاورزی در غرب شهرستان مریوان پرداختند. نتایج تحقیق نشان داد که از بین روش‌های مختلف درون‌یابی، روش تخمین­گر موضعی برای پارامترهای سولفات، غلظت مواد محلول و شوری؛ روش تابع شعاعی برای پارامترهای سدیم و نسبت جذب سدیم؛ روش تخمین­گر عام برای پارامتر کلر و روش کریجینگ ساده برای پارامتر سختی آب، مناسب‌ترین برآورد سالانه را دارند.

در خارج از کشور نیز تحقیقات مختلفی در این زمینه صورت گرفته است. از جمله، کیوسی[11] و همکاران (2009)، به بررسی و تحلیل تغییرات مکانی نیترات و شوری آب زیرزمینی حوضه­ی عمان زرگا با استفاده از کریجینگ معمولی و کریجینگ شاخص پرداختند. نتایج تحقیق نشان داد که مقادیر نیترات در 73 درصد از منطقه­ی مورد مطالعه بیشتر از 50 میلی گرم در لیتر می باشد. یوان و کی[12] (2010)، با استفاده از زمین‌آمار نقشه­ی پراکندگی نیترات با استفاده از داده‌های 119 حلقه چاه آب زیرزمینی شهر قونیه واقع در کشور ترکیه را ارایه و ضمن تأیید صحت مدل واریوگرام کروی، بیشترین آلودگی را در مرکز شهر به دلیل وجود نیترات در فاضلاب مشاهده کردند. آرسلان[13] (2012)، در تحقیقی تغییرات مکانی و زمانی شوری آب زیرزمینی دشت بارفا واقع در شمال کشور ترکیه را بر اساس داده­های 97 حلقه چاه در یک دوره­ی 7 ساله با روش کریجینگ مورد مطالعه قرار داد. نقشه­های تغییرات شوری نشان داد که شوری آب زیرزمینی در سال 2004 با مقدار بیش از ds/m5 در 31 درصد مساحت منطقه­ی مورد مطالعه، در سال 2010، به 9 درصد مساحت منطقه کاهش ‌یافته است. گورای و کومار[14] (2013)، توزیع مکانی کیفیت آب‌های زیرزمینی رانچی مانسیپال کورپوریشن را بررسی کردند. در تحقیق ایشان از داده­های 65 حلقه چاه استفاده شد. مدل­های برازش یافته بر اساس ریشه­ی میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای استاندارد (ASE)، ریشه­ی میانگین مربعات خطای استاندارد (RMSSE)، خطای متوسط (ME) و میانگین مربعات خطا (MSE) ارزیابی شدند که در نهایت نقشه‌های توزیع مکانی بر اساس این مدل­ها در محیط GIS ترسیم شدند.

هـدف تحقیق حاضر، سنجش دقت روش­های مختلف زمین آماری در بـرآورد منطقه­ای تغییرات شوری آب­های زیرزمینی در دشت شیرامین می­باشد. برای انجام درون­یابی­ها در این تحقیق از روش­های روش کریجینگ (ساده، معمولی، گسسته و کوکریجینگ) استفاد شده و در نهایت ارزیابی خطای روش­ها به منظور انتخاب دقیق­ترین روش صورت گرفت.

معرفی منطقه مورد­ مطالعه

دشت شیرامین با وسعتی در حدود 47 کیلومترمربع در قسمت جنوب غربی شهر آذرشهر و شمال غربی شهر عجب­شیر و قسمت شرق دریاچه­ی ارومیه واقع گشته است. از نظر موقعیت جغرافیایی بین  ²35،  ¢40 و °45 تا  ²10،  ¢02 و °46  طول شرقی و ²50 ،  ¢28 و °37 تا  ²40،  ¢41 و °37 عرض شمالی واقع ‌شده است. بر پایه­ی گزارش‏های هواشناسی، متوسط بارندگی سالانه از 600-300 میلی‌متر در سال متغیر است و بیشترین بارش مربوط به ماه‏های اسفند و اردیبهشت می‏باشد. حداکثر ارتفاع دشت 1690 متر و حداقل ارتفاع در نزدیکی خطوط ساحلی برابر 1266 متر از سطح دریا می‌باشد. آب آشامیدنی و آبیاری منطقه به‌ طور عمده از آب‌های زیرزمینی (چاه‌ها و قنوات) تأمین می‌شود اما در سال‌های اخیر به علت خشکسالی‌های متوالی آب بسیاری از چاه‌ها خشک و یا شور شده است. در شکل (1)، موقعیت جغرافیایی دشت شیرامین در کشور و استان آذربایجان­شرقی نشان داده شده است.

شکل (1) محدوده­ی جغرافیایی منطقه­ی مورد مطالعه در کشور و استان آذربایجان­شرقی

مواد و روش­ها

با توجه به هدف پژوهش، از نمونه داده­های منابع آب زیرزمینی دشت شیرامین در سال­ 1390 که آخرین نمونه­گیری توسط سازمان آب منطقه­ای استان آذربایجان­شرقی می­باشد، استفاده شده است. تعداد 30 حلقه چاه عمیق و نیمه­عمیق در سطح دشت به گونه­ی تصادفی و با پراکنش مناسب انتخاب گردید. شکل (2)، چگونگی پراکنش چاه­های پیزومتری مورد استفاده را نشان می­دهد. در این چاه‌ها مشخصات شیمیایی آب شامل قابلیت هدایت الکتریکی (EC) و نسبت جذب سدیم (SAR) آب زیرزمینی دشت شیرامین در سال 1390 مورد بررسی قرار گرفته است.

شکل (2) پراکنش چاه­های پیزومتری در محدوده­ی مورد مطالعه

پس از جمع­آوری آمار و اطلاعات مربوط به کیفیت آب­های زیرزمینی، تمامی داده­های مربوط به هر عامل از نظر نرمال بودن به وسیله آزمون کلموگراف - اسمیرنف در محیط نرم­افزاری SPSS محاسبه گردید. پس از کنترل کیفی داده­ها تغییرات شوری آب زیرزمینی از نظر دو ویژگی EC و SAR در سال 1390 مورد بررسی قرار گرفت. پس از نرمال­سازی داده­ها به منظور تبدیل داده­های نقطه­ای به داده­های سطحی در محیط نرم­افزار ArcGIS از روش­های زمین­آمار (کریجینگ ساده، معمولی، گسسته و کوکریجینگ) استفاده گردید. جهت نشان دادن پیوستگی مکانی متغیرهای مورد بررسی، نیم تغییرنما یا واریوگرام داده­ها در محیط نرم­افزاری ArcGIS ترسیم گردید. سپس برای انتخاب بهترین روش درون­یابی به منظور تهیه­ی نقشه­ی تغییرات EC و SAR دشت شیرامین از روش ارزیابی متقابل استفاده­شد. شکل (3)، مراحل انجام کار جهت پیش‌بینی تغییرات کیفی آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه را نشان می­دهد.

شکل (3) ساختار مدل زمین‌آمار برای پیش‌بینی تغییرات کیفی آب زیرزمینی

روش درون­یابی کریجینگ

یکی از روش­های بسیار مناسب و پیشرفته جهت تحلیل مکانی و توزیع منطقه­ای داده­های مکانی، روش کریجینگ می­باشد. در این تکنیک، از یک روش میانگین وزنی برای توزیع متغیرها استفاده می­شود، بدین صورت که هر چه متغیر به مبدأ نزدیک­تر باشد، وزن آن بیشتر و هر چه فاصله دورتر باشد، وزن کمتر خواهد بود. مطلق بودن در درون­یابی از ویژگی­های عمده­ی روش کریجینگ است. بدین مفهوم که مقدار تخمین کمیت در نقاط نمونه­برداری با مقادیر اندازه­گیری شده برابر می­باشد و واریانس تخمین صفر می­گردد. این ویژگی سبب می­شود که تخمین­گر کریجینگ در رسم خطوط هم ارزش از حداکثر نقاط نمونه­برداری عبور نموده و تمایلی به بسته شدن و دور زدن نداشته باشد و از مرز محدود­ه­ی مورد مطالعه فراتر رود (امیدوار و خسروی، 1388: 16). فرمول کلی روش کریجینگ به‌ صورت رابطه­ی (1)، تعریف می‌شود:

رابطه­ی (1)        

که در رابطه­ی (1) : مقدار تخمین متغیر در نقطه­ی مورد نظر، : وزن یا اهمیت نمونه i ام، n: تعداد مشاهدات و : مقدار مشاهده‌ شده نمونه iام می‌باشد.

نیم­تغییرنما یا واریوگرام

واریانس مقدار عناصر بین نقاطی به فاصله­ی h از یکدیگر می­تواند همبستگی متقابل مقدار دو نقطه به فاصله­ی h را بیان کند. در صورت وجود ساختار فضایی، طبیعی است که وابستگی مقادیر نقاط نزدیک به هم بیشتر از وابستگی مقادیر نقاط دور از هم می­باشد. بنابراین، چنین واریانسی می­تواند معیاری برای نمایش تأثیرگذاری و یا تأثیرپذیری مقدار یک نمونه روی مقادیر محیط مجاور خود باشد. این واریانس وابسته به فاصله را تغییرنما می­نامند و با نماد  نشان می­دهند. با تقسیم تغییرنما بر عدد 2، نیم تغییرنما بدست می­آید (مدنی، 1377: 659). با استفاده از رابطه­ی زیر می­توان مقدار نیم تغییرنما را محاسبه کرد:

رابطه­ی (2)         

که در آن، n(h): تعداد جفت نمونه‌های بکار رفته به ازای یک ‌فاصله­ی مشخص مانند h، Z(x): متغیر مشاهده ‌شده در نقطه x و Z(x+h): مقدار متغیر مشاهده‌ شده در نقطه به فاصله­ی h از نقطه­ی x می‌باشد. از مشخصات واریانس می­توان به سقف آستانه­ی تغییرنما و اثر قطعه­ای اشاره کرد. به مقدار ثابتی که تغییرنما در دامنه­ی تأثیر به آن می­رسد، آستانه گفته می­شود. مقدار آستانه برابر واریانس کل تمام نمونه­هایی است که در محاسبه­ی نیم تغییرنما به کار رفته­اند. در روش کریجینگ تغییرنماهایی که به سقف مشخص می­رسند، اهمیت بیشتری دارند. مقدار تغییرنما در مبدأ مختصات یـعنی به ازای h=0، اثر قطعه­ای (C₀) می­باشد. در حالت ایده­آل مقدار C₀ باید صفر باشد. اما در بیشتر مواقع بزرگ­تر از صفر است. در این حالت جزو تصادفی و یا غیرساختاردار متغیر ظاهر می­شود (حسنی­پاک، 1380: 315). در شکل (4)، نمایی از یک واریوگرام و اجزای آن نشان داده شده است.

شکل (4) نمایی از اجزای واریوگرام

معیارهای ارزیابی

جهت ارزیابی روش‌های درون­یابی به ‌کار رفته از روش اعتبارسنجی متقابل استفاده شده است. اعتبارسنجی تقاطعی^[15] روشی هست که اجازه می‌دهد تا با استفاده از اطلاعات و داده‌های موجود (داده‌های اندازه‌گیری شده)، مقادیر تخمین زده‌ شده با مقادیر واقعی مقایسه گردد. در این روش برای هر یک از نقاط اندازه‌گیری شده که معمولاً تنها ابزار مقایسه می‌باشند، می‌توان تخمین انجام داد و سپس به مقایسه مقادیر مشاهده‌ای و تخمینی پرداخت. روش کار به این صورت است که در هر مرحله یک نقطه مشاهده‌ای حذف شود و با استفاده از سایر نقاط مشاهده‌ای، آن نقطه برآورد می‌شود. این کار برای تمامی نقاط مشاهده‌ای تکرار می‌شود، به ‌گونه‌ای که در آخر به تعداد نقاط مشاهده‌ای، تخمین وجود خواهد داشت و در پایان با داشتن مقادیر واقعی و تخمینی می‌توان خطا را برآورد نمود. معیارهای گوناگونی برای این کار وجود دارد که می‌توان به جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین قدر مطلق خطا (MAE) و میانگین انحراف خطا (MBE) اشاره کرد. معادلات و محاسبه آن­ها به قرار زیر است (گورای و کومار، 2013).

که در آن‌ها،  و  به ترتیب مقدار تخمین زده‌شده و مقدار واقعی متغیر Z در نقطه Xi و n تعداد کل مشاهده‌ها، می‌باشد. علاوه بر این دو معیار، ضریب همبستگی (R) بین مقادیر مشاهده‌ شده و تخمین زده ‌شده نیز محاسبه می‌گردد. طبیعی است بهترین روش، آن است که دارای کمترین مقدار RMSE و MAE و بیشترین مقدار R باشد. مقدار MBE، که بیانگر میزان اریبی روش است، در یک تخمین­گر نسبتاً دقیق بایستی نزدیک صفر باشد.

بحث و نتایج

تحلیل متغیرنمای EC

در این تحقیق نسبت اثر قطعه‌ای برای متغیر EC، نشان از وجود وابستگی مکانی شدید 021/0 برای مدل کروی می‌باشد. پارامترهای مدل نیمه ­تغییرنما برای متغیر EC در جدول (1)، نشان داده شده است. این مدل از مبدأ مختصات شروع شده و در نزدیکی آن رفتار خطی دارد. با افزایش h منحنی به سرعت به سمت مقادیر بیشتر y(h) صعود می­کند. آن­گاه بتدریج از شیب آن کم می­شود. شکل (5)، متغیرنمای تجربی شاخص EC را نشان می­دهد. جدول (2)، مقادیر R و RMSE را برای چهار روش کریجینگ ساده، معمولی، گسسته و کوکریجینگ برای عامل EC نشان می‌دهد. با توجه به نتایج جدول (2)، چون روش کریجینگ ساده نسبت به سایر روش‌ها دارای R (ضریب همبستگی مقادیر مشاهده­ای و برآوردی) بالاتر و RMSE پایین­تر است، لذا روش کریجینگ ساده به ‌عنوان روش مناسب جهت تهیه­ی نقشه تغییرات مقادیر EC‌ منطقه­ی مورد مطالعه انتخاب می‌شود.

شکل (5) متغیرنمای تجربی برای متغیرEC

جدول (1) عامل‌های مربوط به متغیر EC

جدول (2) مقادیر R و RMSE برای هر یک از روش‌های کریجینگ برای شاخص EC

مقادیر هدایت الکتریکی اندازه‌گیری شده در سطح منطقه با استفاده از روش‌های زمین‌آماری در محیط GIS بررسی‌شده و نتایج این بررسی‌ها بر روی نقشه­ی پایه­ی محدوده­ی مطالعاتی شیرامین آورده شده است (شکل 6). این نقشه‌ نشان می‌دهد که مقدار EC از ارتفاعات به‌ طرف دشت یعنی به ‌طرف دریاچه­ی ارومیه افزایش می‌یابد و روند کلی تغییرات آن حاکی از افزایش EC از شرق به‌ طرف غرب محدوده است که مؤید جهت جریان آب زیرزمینی منطقه که از سمت شرق به‌ طرف غرب است نیز می‏باشد. البته به دلیل تأثیر نفوذ آب‌شور دریاچه ارومیه باعث ایجاد بی­نظمی‏هایی به‌ صورت محلی در محدوده­ی مطالعاتی شده است. چاه‏هایی که عمق زیادی داشته باشند و یا مناطقی که به دلیل استحصال بیش ‌از حد آب زیرزمینی با افت شدید سطح ایستابی مواجه شده‏اند باعث نفوذ آب‌شور دریاچه­ی ارومیه و در نتیجه موجب بالا رفتن هدایت الکتریکی منابع آبی محدوده شده‏اند.

شکل (6) نقشه­ی تغییرات EC آب زیرزمینی دشت شیرامین بر اساس روش کریجینگ ساده

تحلیل متغیرنمای SAR

در این مطالعه بهترین مدل برازش داده شده بر نیمه­­ی تغییرنمای تجربی برای متغیر SAR مدل کروی می‌باشد. جدول (3)، پارامترهای متغیرنمای SAR را نشان می‌دهد. مقادیر R و RMSE شاخص SAR برای هر یک از روش‌های کریجینگ ساده، معمولی، گسسته و کوکریجینگ در جدول (4)، آورده شده است. بر اساس نتایج جدول چون روش کریجینگ ساده نسبت به سایر روش­ها دارای RMSE پایین­تر و R بالاتری است روش کریجینگ ساده به ‌عنوان بهترین روش جهت تهیه­ی نقشه­ی تغییرات مقادیر SAR انتخاب می‌شود. تغییرات مقادیر SAR در شکل (7)، نشان داده شده است.

جدول (3) عامل‌های مربوط به متغیر SAR

جدول (4) مقادیر R و RMSE برای هر یک از روش‌های کریجینگ برای شاخص SAR

شکل (7) نقشه­ی تغییرات SAR آب زیرزمینی دشت شیرامین بر اساس روش کریجینگ ساده

همانطور که انتظار می­رفت، تغییرات SAR همانند تغییرات EC است و روند نسبی افزایشی را از سمت شرق به طرف غرب نشان می‏دهد. البته مباحثی که در مورد هدایت الکتریکی بیان گردید در مورد SAR نیز تمامی این موارد صدق می‏کنند.

نتیجه‌گیری

امروزه کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی تسهیلات بسیار زیادی را در پهنه­بندی داده­های نقطه­ای به وجود آورده است و اسـتفاده از روش­های زمین آماری نیز باعث شـده که دقت بـرآوردهای نـقطه­ای لازم برای پهنه­بندی از پشتوانه­ی علمی محکم­تری برخوردار باشند. از طرف دیگر با استفاده از روش­های درون­یابی موجود در زمین آمار، می­توان تحلیل­های آماری و پیش­بینی را در مکان­های مختلف بر اساس موقعیت مکانی و جغرافیایی پدیده­ها تحلیل نمود. از این­رو، هدف از انجام این تحقیق انتخاب بهترین روش درون­یابی به‌ منظور بررسی و تحلیل مکانی تغییرات شوری آب­های زیرزمینی از نظر EC و SAR بود. بدین منظور از روش­های زمین­آمار مانند روش­های کریجینگ ساده، کریجینگ معمولی، کریجینگ گسسته و کوکریجینگ استفاده گردید. نتایج به‌ دست ‌آمده از تحلیل واریوگرافی مربوط به عامل­های کیفی EC و SAR آب زیرزمینی دشت شیرامین نشان داد که بهترین مدل برازش شده به ساختار فضایی هر دو عامل در طول دوره­ی آماری مورد مطالعه سمی­واریوگرام مدل کروی می­باشد. با توجه به بررسی­های انجام‌ شده در مورد مقایسه روش­های درون­یابی برای شاخص­های کیفی EC و SAR آب زیرزمینی، نتایج نشان داد که روش کریجینگ ساده با توجه به RMSE پایین­تر و R بالاتری نسبت به سایر روش­ها به‌ عنوان بهترین روش درون­یابی جهت پهنه­بندی شاخص­های کیفی EC و SAR در طول دوره­ی آماری مورد بررسی انتخاب شد. نقشه­های پهنه­بندی تهیه‌ شده با استفاده از روش کریجینگ ساده نشان داد که مقادیر EC و SAR از ارتفاعات به ‌طرف دشت افزایش می‌یابد و روند کلی تغییرات آن حاکی از افزایش آن از شرق به ‌طرف غرب است که مؤید جهت جریان آب زیرزمینی نیز می‏باشد. البته به دلیل تأثیر نفوذ آب ‌شور دریاچه­ی ارومیه باعث ایجاد بی­نظمی‏هایی به ‌صورت محلی در محدوده­ی مطالعاتی شده است. نتایج به ‌دست ‌آمده از این تحقیق با نتایج پژوهشگرانی همچون قمشیون و همکاران (1391)، کرسیک[16] (1997)، بارکای و پاسارلا[17] (2008)، تقی­زاده مهجردی و همکاران (2008)، مارنگو و همکاران[18] (2008) و دمیر و همکاران[19] (2009) هـمخوانی دارد. پژوهشگران نام ‌برده روش­های زمین­آمار، مانند کریجینگ معمولی، کریجینگ ساده، گسسته و کوکریجینگ را به ‌عنوان ابزار مناسب جهت بررسی کیفیت آب­های زیرزمینی و پهنه­بندی آن­ها در مناطق مختلف جهان پیشنهاد کرده بودند که نتایج به‌ دست ‌آمده از این تحقیق نیز بیانگر تأییـد نتایج محققان مذکور می­باشـد. هدف نهایی از بررسی تغییرات مکانی کیفیت آب­های زیرزمینی، شبیه­سازی مطمین تغییرات این داده­ها در بعد مکان می­باشد، به نحوی که جهت اهداف بعدی از جمله پیش­بینی­های کوتاه مدت و بلندمدت کیفیت آب­های زیرزمینی در هر منطقه فراهم شود.