Skip to main content
SUPERVISOR
Nader Fathianpour,Majid Sartaj,Sayed farhad Mousavi,Sayyed-Saeid Eslamian
نادر فتحیان پور (استاد مشاور) مجید سرتاج (استاد راهنما) سیدفرهاد موسوی (استاد راهنما) سیدسعید اسلامیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amir Niazi
امیر نیازی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Investigation and Modeling of Nitrate Pollution in Groundwater, Due to Agricultural Activities-Case Study of Arak Plain
Agriculture is the main non-point source of pollution of groundwater in irrigated areas as fertilizers and other agrochemicals are the main contaminants in the water that drains out of the root zone to recharge the aquifers. Nitrate released from fertilizers, and dissolved in percolation water, is lost from irrigated fields. The concentration of nitrate in the percolated water depends on the variation of soil mloisture in the field and nitrogen balance over the area. Its concentration in the groundwater depends on the total recharge, pollution loading, groundwater flow and solute traort within the aquifer. In this research, non-point source pollution of groundwater and its variation in Arak plain, located in Markazi province, ws investigated by applying AVSWAT-X, Visual Modflow-4 and its solute traort model MT3DMS simultaneously. From fall 2006 until summer 2007, seasonal pH, DO, NO 3 , Fe, Zn, Pb, EC, TDS, BOD, COD and Total Coliforms were measured in 40 selected wells. In addition, 42 geoelectric soundings were performed to recognize bedrock and aquifer type. Nitrate leaching was estimated by using AVSWAT-X model and its inputs including DEM, soil map, land use, climate information, fertilizers application and cultivated crops. Then, the aquifer was simulated by gathering input data such as climate data, hydrogeologic parameters, hydrology data, water level in pizometric wells and water withdrawal from the aquifer and using Visual Modflow-4 and MT3DMS subroutine. The model was calibrated with PEST code. Correlation coefficient and RMSE were 0.998 and 2.27% for groundwater flow and 0.88 and 15% for nitrate traort in groundwater in calibration stage. In general, application of these models resulted in good estimation of nitrate concentration in groundwater. Some of the wells had only nitrate and EC content higher than drinking standards. Mean nitrate concentration for the whole period was 22.92 mg/lit and it range was 5.21-53.88 mg/lit in different wells. Seasonal averages of nitrate concentration from fall 2006 till summer 2007 were 21.32, 20.49, 24.29 and 25.58 mg/lit, respectively. Generally, EC of 83% of the wells was higher than standards (0.7 dS/m) for drinking. Modeling results showed that nitrate concentration has been increasing in some regions such as suburb of Arak , and west and south of the plain. Simulation results shwed that in the next 15 years, nitrate concentration has almost doubled in the west region (from 10 to 20 mg/lit) and from 20 to 35 mg/lit in the suburb of Arak . However, it does not change in the north, but the plume has enlarged and moved to the east
کودها و سایر ترکیبات شیمیایی به کار رفته در کشاورزی که در اثر آبیاری به زیر منطقه توسعه ریشه زهکشی می شوند، مهمترین آلوده کننده های غیرنقطه ای آب های زیرزمینی در اراضی فاریاب به شمار می روند. نیترات حاصل از مصرف کودها با نفوذ عمقی آب از دست می رود. غلظت نیترات در آبی که نفوذ عمقی پیدا کرده وابسته به تغییرات رطوبت خاک مزرعه و توازن نیتروژن در سطح خاک است. غلظت نیترات در آب زیرزمینی نیز به میزان نفوذ، میزان آلودگی، سرعت و جهت حرکت آب زیرزمینی و تحرک آن در آب زیرزمینی بستگی دارد. در این تحقیق، با به کارگیری همزمان دو مدل کامپیوتری AVSWAT-X و Visual Modflow-4 و زیربرنامه انتقال آلودگی MT3DMS که در مقیاس حوضه ای کاربرد دارند، میزان آلودگی غیرنقطه ای وارد شده به آب های زیرزمینی و همچنین تغییرات آن در دشت اراک واقع در استان مرکزی ارزیابی شده است. در ابتدا نمونه گیری از 40 چاه آب منتخب موجود در سطح دشت و به مدت 4 بار در فصول مختلف سال از پاییز 1385 تا تابستان 1386 انجام شد و میزان نیترات، pH، هدایت الکتریکی، کل جامدات محلول، فلزات سنگین (شامل: روی، مس، سرب، نیکل و کادمیوم)، آهن، کلیفرم کل، DO، BOD و COD نمونه ها تعیین گردید. همچنین با توجه به نیاز به شناخت سنگ بستر و تعیین نوع آبخوان، مطالعات ژئوفیزیک نیز انجام گرفته و تعداد 42 سونداژ ژئوالکتریک طراحی و اجرا شد. با استفاده از مدل AVSWAT-X و تهیه اطلاعات ورودی این مدل شامل مدل رقومی ارتفاعی منطقه، نقشه خاک، نقشه کاربری اراضی، اطلاعات اقلیمی، مشخصات کود های مصرفی و کشت های منطقه، نسبت به تخمین آبشویی نیترات در حوضه اقدام شده است. سپس، با جمع آوری اطلاعات اقلیم، زمین شناسی، هیدرولوژی، پارامترهای هیدروژئولوژیک، سطح آب زیرزمینی در پیزومترها و میزان برداشت از آبخوان، شبیه سازی آبخوان با استفاده از مدل Visual Modflow-4 و زیربرنامه MT3DMS صورت گرفته و با استفاده از کد PEST واسنجی آن انجام پذیرفت. مدل کمّی در مرحله واسنجی و در پایان دوره شبیه سازی با دقت قابل قبولی (ضریب همبستگی 998/0 و 27/2 درصد خطا) تهیه شد. مدل کیفی آبخوان نیز در همان دوره و با دقت قابل قبول (ضریب همبستگی 88/0 و 15 درصد خطا) در محدوده دشت اراک آماده شد. در کل، استفاده همزمان از این دو مدل در محدوده دشت اراک به منظور تخمین میزان غلظت نیترات در آب زیرزمینی نتایج قابل قبولی در پی داشت. در بین پارامتر های اندازه گیری شده تنها مقادیر نیترات، هدایت الکتریکی و کل جامدات محلول بالاتر از حد استاندارد اندازه گیری شد و در بقیه موارد غلظت بیش از حد استاندارد مشاهده نگردید. میانگین غلظت نیترات در دشت اراک در دوره مطالعاتی برابر 92/22 میلی گرم بر لیتر و در چاه های مختلف بین 21/5 و 88/53 میلی گرم بر لیتر به دست آمد. متوسط نیترات اندازه گیری شده در سطح دشت در فصول مختلف سال از پاییز 1385 تا تابستان 1386 به ترتیب برابر 32/21، 49/20، 29/24 و 58/25 میلی گرم در لیتر بود. میانگین

ارتقاء امنیت وب با وف بومی