تحلیل تغییرات پارامترهای شیمیایی کیفیت آب در حوزه آبخیز بافق

نویسندگان
سید مسعود سلیمان‌پور 1
سکینه لطفی نسب 2
امید رحمتی 3
محبوبه معتمدنیا 4
1 دانشیار، بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج
2 استادیار بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.
3 استادیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کردستان، سازمان تحقیقات، آموزش و
4 دکتری تخصصی، اداره‌ی منابع طبیعی و آبخیزداری شهرستان بافق، استان یزد، ایران.
10.22034/wmji.2025.2065092.1120
چکیده
آب زیرزمینی، منبع اولیه آب برای مصارف خانگی، کشاورزی و صنعتی در بسیاری از کشورها بوده و کاهش کیفیت آن به‌عنوان یکی از جدی‌ترین مشکلات شناخته‌شده است. کیفیت آب‌های زیرزمینی به ماهیت سنگ‌بستر، توپوگرافی، زمین‌شناسی، خاک، اقلیم، بارش جوی و کیفیت آب‌های تغذیه‌شده و منابع آلودگی انسانی ازنظر فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی بستگی دارد. علاوه بر این، کیفیت آب‌های زیرزمینی می‌تواند با استفاده از واکنش‌های ژئوشیمیایی زیرسطحی مانند هوازدگی، انحلال، بارش، تبادل یونی و فرآیندهای مختلف بیولوژیکی تحت تأثیر قرار گیرد. به همین منظور پژوهش حاضر باهدف بررسی کیفیت آب شیمایی حوزه‌ی آبخیز بافق انجام‌شده است. داده و اطلاعات لازم کیفیت شیمیایی منابع آب زیرزمینی با مراجعه به سازمان تحقیقات منابع آب ایران و سازمان آب منطقه‌ای استان یزد و کرمان در دوره مشترک آماری 17 ساله از سال آبی 82-1381 تا سال آبی 98-1397 اخذ شد. به‌منظور تعیین تیپ آب، توالی غالبیت آنیون‌ها و کاتیون‌ها و تعیین فرایندهای هیدروشیمایی و ترکیبات شیمیایی آب از نمودار پایپر استفاده شد. با استفاده از نمودارهای ترکیبی و گیبس، به تعیین تیپ و رخساره‌ آب زیرزمینی و بررسی علل ایجادکننده آن‌ها پرداخته شد. نتایج نمودار پایپر نشان داد تیپ و رخساره‌ غالب در حوضه از نوع کلروره سدیک می‌باشد که بیانگر شور بودن آب زیرزمینی در این منطقه است. نتایج حاصل از نمودارهای ترکیبی نشان داد فرایند تبخیر، انحلال هالیت، تعویض کاتیونی، هوازدگی و انحلال سنگ‌ها و کانی‌ها به‌ویژه کربنات‌ها چون کلسیت، دولومیت و به مقدار کم‌تر ژیپس و سیلیکات‌ها و هم‌چنین فعالیت‌های کشاورزی و نفوذ آب‌های شور برگشتی حاصل از کشاورزی، از عوامل مؤثر بر کیفیت شیمیایی آب زیرزمینی هستند.
کلیدواژه‌ها
رخساره آب
منابع آلودگی
کیفیت
کشاورزی
نمودار پایپر

عنوان مقاله English

Analysis of changes in water quality chemical parameters in the Bafgh watershed

نویسندگان English

Seyed Masoud Soleimanpour 1
S. Lotfinasab 2
O. Rahmati 3
M. Motamednia 4
1 Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran
2 Assistant Professor, Desert Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
3 Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Kurdistan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Sanandaj, Iran.
4 Ph.D., Natural Resources and Watershed Management Department, Bafgh County, Yazd Province, Iran.
چکیده English

Groundwater is the primary source of water for domestic, agricultural and industrial use in many countries, and its quality reduction is recognized as one of the most serious problems. The quality of underground water depends on the nature of bedrock, topography, geology, soil, climate, atmospheric precipitation and the quality of fed water and sources of human pollution in terms of agricultural and industrial activities. In addition, groundwater quality can be affected by subsurface geochemical reactions such as weathering, dissolution, precipitation, ion exchange, and various biological processes. For this purpose, the current research was conducted with the aim of investigating the chemical water quality of Bafgh watershed. The necessary data and information on the chemical quality of underground water sources were obtained by referring to the Iranian Water Resources Research Organization and the Regional Water Organization of Yazd and Kerman Provinces in a joint statistical period of 17 years from the water year 2002-2003 to the water year 2017-2018. In order to determine the type of water, the sequence of the dominance of anions and cations, and to determine the hydrochemical processes and chemical compositions of water, Piper's diagram has been used. By using composite and Gibbs diagrams, the type and facies of underground water were determined and their causes were investigated. The results of the Piper diagram showed that the dominant type and facies in the basin is of the Sodic chloride type, which indicates the salinity of the underground water in this area. The results of the composite diagrams show that the process of evaporation, dissolution of halite, cation exchange, weathering and dissolution of rocks and minerals, especially carbonates such as calcite, dolomite and to a lesser extent gypsum and silicates, also, agricultural activities and the infiltration of return saline water from agriculture are factors affecting the chemical quality of underground water.

کلیدواژه‌ها English

Agriculture
Piper Diagram
Quality
Sources of pollution
Water Surface
  1. Arom. Z., Forghani Tehrani, G., and Kazami. A. 2018. Investigation of Hydrogeochemistry and quality of Groundwater in the Aquifer of Bukan Plain, West Azerbaijan Province. Advanced Applied Geology, 8(1), 13-32. (In Persian).
  2. Azizi, F., Arjomand, H., MoradiNejad, T., and Khazaei, M. 2020. Evaluation of Groundwater Hydro-geochemical Characteristics in Basht Plain Aquifer and its Suitability using Qualitative Indicators. Extension and Development of Watershed Management, 8(28), 57-65. (In Persian).
  3. Bai, X., Tian, X., Li, J., Wang, X., Li, Y., and Zhou, Y. 2022. Assessment of the Hydrochemical Characteristics and Formation Mechanisms of Groundwater in a Typical Alluvial-Proluvial Plain in China: An Example from Western Yongqing County. Water, 14(15), 2395
  4. Chen, Z., Grasby, S., and Osadetz, K.G. 2004. Relation between climate variability and groundwater level in the upper carbonate aquifer, south Manitoba, Canada, Journal of Hydrology, 290: 62-43.
  5. Elshorbagy, A., and Ormsbee, L. 2006. Object-oriented modeling approach to surface water quality management. Environmental Modelling & Software, 21(5), 689-698.
  6. Esmaeili, S., Barzegar, R., and Kazemian, N. 2018. The effective factors on the groundwater chemical quality of Qareh-Ziaeddin plain, West Azarbaijan province.  Journal of Geosciences, 27(108), 245-256. (In Persian).
  7. Faryabi, M., Kalantari, N., and Negarestani, A. 2010. Evaluation of factors influencing groundwater chemical quality using statistical and hydrochemical methods in Jiroft plain.  Journal of Geosciences, 20(77), 115-120. (In Persian).
  8. Gabr, M. E., Soussa, H., and Fattouh, E. 2021. Groundwater quality evaluation for drinking and irrigation uses in Dayrout city Upper Egypt. Ain Shams Engineering Journal, 12(1), 327-340.
  9. Gibbs, R. J. 1970. Mechanisms controlling world water chemistry. Science, 170(3962), 1088-1090.
  10. Gholamdokht Bandari M, Rezaee P, and Gholamdokht Bandari Z. 2018. Assessment of the hydrogeochemical quality of underground in the Siahoo region, northeast of Bandar Abbas. Iranian Journal health and environment, 11 (1), 97-110. (In Persian).
  11. Gupta, S., Mahato, A., Roy, P., Datta, J. K., and Saha, R. N. 2008. Geochemistry of groundwater, Burdwan District, West Bengal, India. Environmental Geology, 53, 1271-1282.
  12. Hassanzadeh, N. M., and Khajebafghi, H.  2017. Flood Hazard Zoninig Using Multiple Criteria Decision Analysis System (Case Study: Sheytoor Watershed in Bafgh). Journal of Watershed Management Research, 7(14), 37-29. (In Persian).
  13. Jafarian, H., Vaezihir, A., and Pirkharrati, H. 2018. The Determination of the Influential Parameters in Hydrochemistry of Hard Rocks and Karstic Groundwater in the West of Urmia,Iran. Hydrogeomorphology, 5(1), 75-94. (In Persian).
  14. Jia, H., Qian, H., Zheng, L., Feng, W., Wang, H., A., Gao, Y. 2020. Alterations to groundwater chemistry due to modern water transfer for irrigation over decades. Science of the Total Environment, 717, 137170.
  15. Ismail, E., Snousy, M. G., Alexakis, D. E., Abdelhalim, A., Ahmed, M. S., A., Elsayed, E. 2023. Diagnosis of Groundwater Quality in North Assiut Province, Egypt, for Drinking and Irrigation Uses by Applying Multivariate Statistics and Hydrochemical Methods. Water, 15(15), 2812.
  16. Kalantari, N., Rahimi, M.H., and Churchy, A. 2007. Use of Composite Diagrams, Factor Analysis and Saturation Index for Quantification of Zeviercherry & Kheran Groundwater Plains. Journal of Engineering Geology, 2(1), 339-356. (In Persian).
  17. Liu, J., Gao, Z., Wang, Z., Xu, X., Su, Q., Wang, S., Qu, W., and Xing, T. 2020. Hydrogeochemical processes and suitability assessment of groundwater in the Jiaodong Peninsula, China. Environmental Monitoring and Assessment, 192, 1-17.
  18. Merino, L. M., Aguilera, H., González-Jiménez, M., and Díaz-Losada, E. 2021. D-Piper, a modified piper diagram to represent big sets of hydrochemical analyses. Environmental Modelling & Software, 138, 104979.
  19. Moghimi, H. 2015. Assessment of Hydrochemical Characteristics of Groundwater Resources of the aquifer of the Sari-Ghaemshahr plain for Drinking and Irrigation Purposes. Water Resources Engineering, 8(26), 51-68. (In Persian).
  20. Ravikumar, P., Somashekar, R. K., and Prakash, K. L. 2015. A comparative study on usage of Durov and Piper diagrams to interpret hydrochemical processes in groundwater from SRLIS river basin, Karnataka, India. Earth Science, 80(2015), 31073-31077.
  21. Reddy, A. G. S., Saibaba, B., and Sudarshan, G. 2012. Hydrogeochemical characterization of contaminated groundwater in Patancheru industrial area, southern India. Environmental Monitoring and Assessment, 184, 3557-3576.
  22. Soltani, S., Asghari Moghaddam, A., Barzegar, R., and Kazemian, N. 2017. Identifying Effective Processes on Groundwater Chemistry of the KordkandiDuzduzan Plain Aquifer. Journal of Water and Soil, 27(2),77-89.
  23. Shyam, R., Krishan, G., Kheraj, and Kumar, A. 2022. Evaluation of groundwater quality for life-supporting activities: a case study of Haryana, India. International Journal of River Basin Management, 1-12.
  24. Taoufiq, L., Kacimi, I., Saadi, M., Nouayti, N., Kassou, N., Bouramtane, T., A., El-Mouhdi, K. 2023. Assessment of Physicochemical and Bacteriological Parameters in the Angads Aquifer (Northeast Morocco): Application of Principal Component Analysis and Piper and Schoeller–Berkaloff Diagrams. Applied and Environmental Soil Science, 2023.
  25. Tong, X., Tang, H., Gan, R., Li, Z., He, X., and Gu, S. 2022. Characteristics and causes of changing groundwater quality in the boundary line of the middle and lower Yellow River (right bank). Water, 14(12), 1846.
  26. Yang, J., Liu, H., Tang, Z., Peeters, L., and Ye, M. 2022. Visualization of aqueous geochemical data using python and WQChartPy. Groundwater, 60(4), 555-564.
  27. Zhang, C., Li, X., Ma, J., Wang, Z., and Hou, X. 2022. Stable isotope and hydrochemical evolution of shallow groundwater in mining area of the Changzhi Basin, northern China. Environmental Earth Sciences, 81(10), 294.