شناسایی مناطق بحرانی کیفیت آبهای زیرزمینی استان گلستان با استفاده از روش خوشه بندی فازی

سابقه و هدف: یکی از مهمترین بحرانهایی که اغلب کشورها در حال حاضر با آن روبرو هستند، مساله کاهش کیفیت منابع آبی می باشد. کاهش ذخایر آب های زیرزمینی و افزایش آلودگی ها، پتانسیل استفاده از آب های زیرزمینی برای مصارف مختلف را به میزان قابل توجهی کاهش داده است. یکی از علل اصلی افت کیفیت آبهای زیرزمینی عبارتند از نفوذ زه آب های کشاورزی ناشی از مصرف بی رویه کود و سموم کشاورزی می باشد. همچنین صنایع که در بسیاری موارد آب های زیرزمینی را با آلاینده های شیمیائی و هیدروکربنی آلوده نموده اند. علاوه براین عوامل، دفع فاضلاب ها در شهرها و روستاها از طریق چاه های جاذب که از انواع ویروس ها و باکتری ها تشکیل شده اند نیز از اعوامل ایجاد آلودگی هستند برنامه پایش کیفیت منابع آب زیرزمینی می تواند کیفیت مناسب منابع آب برای کاربری های مختلف را تضمین کند. بدون پایش اطلاع مستمر از کیفیت منبع آب، روند تغییرات آن، برنامه ریزی برای تخصیص بهینه برای کاربری های گوناگون، ارزیابی اثر توسعه های جدید و طراحی و اجرای برنامه های مدیریتی امکان پذیر نمی باشد لذا در این تحقیق همگن بندی کیفی آبهای زیرزمینی به منطور شناسایی مناطق بحرانی در استان گلستان واقع در شمال کشور ایران با استفاده ترکیب خوشه بندی فازی با الگوریتم ژنتیک، بر روی ۱۴ پارامترکیفی‎ ‎در سالهای ۱۳۸۵، ۱۳۹۰ و ۱۳۹۵ بصورت گام زمانی ۵ ساله صورت گرفت.مواد و روشها: در این تحقیق جهت تعیین مناطق همگن برای هر سال ابتدا تعداد بهینه خوشه ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک که در نرم افزار متلب برنامه نویسی شده است، بدست آمد. بعد از خوشه بندی داده های کیفی، مقادیر مراکز خوشه ها از نظر کیفی با دیاگرام شولر و ویلکاکس بررسی و مقایسه گردید و برای نمایش بهتر مناطق همگن ازنظر کیفیت آبهای زیرزمینی، نقشه های کلاس بندی در نرم افزار GIS برای منطقه تهیه و برای مطالعه ارائه شده است.یافته ها: نتایج نشان داد که تعداد بهینه خوشه ها در سالهای ۱۳۸۵، ۱۳۹۰ و ۱۳۹۵ به ترتیب ۶، ۵ و ۶ بوده است. بررسی نقشه های کلاس بندی کیفیت آب زیرزمینی نشان داد که در سال ۱۳۸۵، خوشه شماره ۶ که ۷/۲ % از چاههای مورد مطالعه را شامل می شود در وضعیت نامناسبی از نظر کیفیت آب زیرزمینی از نظر شرب و کشاورزی قرار دارند که این چاهها در محدوده شهرکلاله قرار دارند. همچنین در سال ۱۳۹۰ بر اساس نتایج می توان دریافت که ۸/۳۶ درصد چاههای استان در وضعیت خوبی از نظر کیفیت پارامترهای شرب و کشاورزی قرار دارند که این چاهها تقریبا در بیشتر نقاط استان وجود دارند. و ۳۳/۳۳ % از چاهها در وضیت متوسط از نظر کیفیت شرب قرار دارند. همچنین نتایج خوشه بندی فازی ‎(FCM)‎ در سال ۱۳۹۵ نشان داد که اکثر پارامترها در خوشه ۳ دارای کیفیت متوسط هستند که تقریبا ۵۵/۵ درصد از چاههای استان را شامل می شوند.نتیجه گیری: بررسی نتایج نشان داد که وضعیت کیفیت آبهای زیرزمینی استان در سال ۱۳۸۵ نا مناسب بوده و در سال ۱۳۹۰ از وضعیت مناسب تری برخوردار بوده است. ولی سال ۱۳۹۵ نسبت به سال ۹۰ شاهد کاهش افت کیفیت بوده ایم لذا باید برنامه های مدیریتی مناسب اتخاذ گردد. همچنین مشاهده شد که روش خوشه بندی فازی به دلیل درنظر گرفتن شرایط عدم قطعیت در تایین کلاس های سیستم طبقه بندی روش مناسبی برای بررسی کیفیت و شناسایی مناطق بحرانی منابع آب زیرزمینی می باشد.

Keywords:

خوشه بندی , الگوریتم ژنتیک , کیفیت آب , پایپر , ویلکاکس.