ارزیابی آسیب¬پذیری کیفی آب¬های زیرزمینی با استفاده از منطق فازی، مطالعه¬ی موردی: آبخوان¬های حوضه¬ی آبریز زاینده رود

STUDENT

DEGREE

YEAR

Nowadays, regarding to growth of technology, human communities development and extension of industrial activities and the great ration of these affairs in environmental pollution, the attention to the environmental problems of water resources have increased and these concerns and attentions have become multiple by decreasing of healthy water resources in recent years. Among present water resources, due to less pollution susceptibility and also higher storage capacity in comparison with surface water, groundwater is considered as an important water resource to supply human water requirements. But realizing and control of pollution and also removal of pollution from this resource are very difficult and expensive. So the vulnerable zones must be detected and then must be prevented from being contaminated. One of the commonest methods in order to evaluate the groundwater contamination is DRASTIC method. This method that is applied in this thesis is based on seven parameters that describe hydrogeological settings. In this method each parameter is assigned a rating and then these ratings are multiplied by the weights assigned to each parameter based on its importance and after combining with each other, the vulnerability index is obtained. But in DRASTIC method, the Boolean Logic is used to This thesis is implemented on Zayanderood river basin aquifers and at last the vulnerability map was provided. This map generally showed that the areas located in the west of the basin in all the cases are of maximum pollution potential and after that, the areas located in the east of the basin are of considerable pollution potential as well. Meanwhile the central areas of the basin in all the cases are of too low pollution potential. The results of single parameter sensitivity analysis showed that the effective weight of net recharge decreases from west to east, and generally the effective weight of maximum net recharge is more adjustable with its theoretical weight. This point emphasizes on the application of this case in order to calculate the f-DRASTIC (DRASTIC modified by Fuzzy logic) vulnerability index. Also, the results of map removal sensitivity analysis showed that with removal of minimum net recharge layer, the most extent of the basin has a little variation in the vulnerability index, as seen in the mean net recharge case. But in the maximum net recharge case, opposite to two previous cases, the west of the basin has a large variation and the east of the basin is of moderate variation and the center of the basin lacks any variation. Then the SI method applied in order to assess specific vulnerability was used and compared with f-DRASTIC model. The results showed that in SI model, vulnerability is of less intensity but in terms of vulnerability mapping, these models are almost adjustable. Key Words: Groundwater, Vulnerability, Sensitivity Analysis, DRASTIC Method, Fuzzy Logic

امروزه با توجه به رشد روز افزون تکنولوژی، توسعه ی جوامع بشری و گسترش فعالیت های صنعتی وسهم عمده ای که هر یک از این موارد در آلودگی های محیط زیست به ویژه آلودگی های آب دارند، توجه به مسائل زیست محیطی منابع آب افزایش یافته و در سال های اخیر با کاهش سریع منابع آب سالم، این توجهات و نگرانی ها چند برابر شده است. در میان منابع آب موجود، آب های زیرزمینی به دلیل استعداد آلودگی کمتر و همچنین ظرفیت ذخیره ی بالاتر در مقایسه با منابع آب سطحی، به عنوان یک منبع مهم تأمین کننده ی آب مورد نیاز انسان ها در نظر گرفته می شود. ولی در صورت آلوده شدن آب های زیرزمینی، تشخیص و کنترل آلودگی و آلودگی زدایی از این منابع بسیار مشکل و پر هزینه می باشد. لذا باید به طریقی مناطق آسیب hy;پذیر را شناسایی نموده و با اتخاذ تدابیری از آلوده شدن آن ها جلوگیری نمود. یکی از متداول ترین روش هایی که به منظور ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرد، روش دراستیک است. این روش که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته یکی از روش های همپوشانی و شاخص است و آسیب پذیری ذاتی را ارزیابی می کند. این روش مبتنی بر هفت پارامتر است که محیط هیدروژئولوژیکی را توصیف می کنند. در این روش به هر پارامتر در هر ناحیه رتبه ای اختصاص می یابد. آن گاه این رتبه ها در وزن های نسبی که بر اساس اهمیت پارامتر به هر یک از آن ها نسبت داده شده ضرب شده و پس از ترکیب با یکدیگر، شاخص آسیب پذیری حاصل می شود. اما در روش دراستیک از منطق بولین جهت دسته بندی و رتبه دهی پارامترها استفاده گردیده است که با توجه به ماهیت طیفی و دامنه دار چهار مورد از پارامتر های دخیل در محاسبه ی شاخص آسیب پذیری به روش دراستیک، اگر طبقه بندی بر اساس منطق بولین انجام شود موجب می شود که یک منطقه با کوچکترین تغییری در مقدار پارامتر آن از یک دسته به دسته ی بالاتر یا پایین تر جا به جا شود و رتبه ی متفاوتی به خود بگیرد و یا نقاطی که آشکارا مقادیر متفاوتی دارند، چون در یک دسته قرار گرفته اند، حائز یک رتبه گردند که اصولاً قابل قبول و توجیه نمی باشد. برای رفع این مشکلات در این تحقیق از منطق فازی به جای منطق بولین استفاده شده است. در این روش به هر پارامتر یک تابع عضویت اختصاص و مقادیر مختلف پارامتر ها در نواحی مختلف محدوده ی مطالعاتی به عنوان ورودی های غیر فازی به سیستم استنتاج فازی وارد گردیده و در پایان پس از غیر فازی سازی، یک خروجی غیر فازی به عنوان رتبه به پارامتر آن ناحیه نسبت داده شده است. در این تحقیق همچنین پارامتر تغذیه ی خالص که یکی از پارامتر های غیر ذاتی و متغیر با زمان در روش دراستیک است در سه وضعیت حداقل، حد اکثر و متوسط مقدار در نظر گرفته شد. در این تحقیق که بر روی آبخوان های حوضه ی آبریز زاینده رود انجام شده است، نقشه ی آسیب پذیری آبخوان ها در نهایت تهیه شد. این نقشه نشان داد که به طور کلی دشت های واقع در غرب حوضه از بیشترین پتانسیل آلودگی برخوردارند و پس از آن دشت های واقع در شرق حوضه نیز پتانسیل آلودگی قابل توجهی دارند. این در حالی است که مرکز حوضه در هر سه حالت تغذیه ی خالص از پتانسیل آلودگی بسیار کمی برخوردار است. در این تحقیق دو آنالیز حساسیت نیز بر روی پارامتر تغذیه ی خالص در سه وضعیت فوق الذکر انجام گرفت. نتایج آنالیز حساسیت پارامتر واحد نشان داد که وزن مؤثر پارامتر تغذیه ی خالص از غرب به شرق کاهش می یابد و به طور کلی وزن مؤثر تغذیه ی خالص حداکثر همخوانی بیشتری با وزن نظری آن دارد که این امر لزوم استفاده از این حالت را در محاسبه ی شاخص آسیب پذیری دراستیک فازی یاد آوری می کند. نتایج آنالیز حساسیت حذف نقشه نیز نشان داد که با حذف لایه ی تغذیه ی حداقل، بیشتر وسعت حوضه تغییرات کمی دارد و این همان وضعیتی است که در حالت تغذیه ی متوسط دیده شد. اما در حالت تغذیه ی حداکثر، بر خلاف دو حالت پیشین، غرب حوضه تغییرات بسیار زیادی را نشان داد و این در حالی است که شرق حوضه تغییرات متوسطی دارد و مرکز حوضه تقریباً فاقد هر نوع تغییراتی می باشد. در ادامه روش SI که به منظور ارزیابی آسیب پذیری ویژه مورد استفاده قرار می گیرد، به کار گرفته شد و با مدل دراستیک فازی مقایسه شد. نتایج نشان داد که در مدل SI آسیب پذیری از شدت کمتری برخوردار است، اما به لحاظ پهنه بندی آسیب پذیری تقریباً دو مدل بر هم منطبق اند. کلمات کلیدی: آب های زیرزمینی، آسیب پذیری، آنالیز حساسیت، روش دراستیک، منطق فازی