>
Fa   |   Ar   |   En
   تجزیه و تحلیل روند تغییرات زمانی کیفیت منابع آب زیرزمینی با استفاده از آزمون ناپارامتری منکندال و روش تخمینگر شیب سن نمونه‌ پژوهش: دشت یزد- اردکان  
   
نویسنده ارشادحسینی محدثه ,کشتکار امیر رضا ,حسینی موسی ,افضلی علی
منبع جغرافيا و برنامه ريزي محيطي - 1400 - دوره : 32 - شماره : 4 - صفحه:87 -106
چکیده    چکیده 1آب زیرزمینی از مهم‌ترین منابع تامین‌کننده‌ آب مورد نیاز کشاورزی، شرب و صنعت به‌ویژه در مناطق خشک فلات مرکزی ایران است؛ بنابراین بررسی روند تغییرات کیفی آن اهمیت فراوانی در مدیریت پایدار منابع آب دارد. در همین زمینه پژوهش حاضر روند تغییرات کیفی آب زیرزمینی را در دشت یزد اردکان با استفاده از روش ناپارامتری من‌کندال و تخمین‌گر شیب سن بررسی کرده است. برای این منظور از آمار و اطلاعات 25 محل اندازه‌گیری (چاه، چشمه و قنات) در بازه‌ زمانی 83-84 تا 93-94 مربوط به دوره‌ تغذیه و تخلیه استفاده شد. پارامترهای بررسی‌شده شامل میزان اسیدیته، هدایت الکتریکی، غلظت املاح محلول، نسبت جذب سدیم، بی‌کربنات، کلر، سولفات، پتاسیم، منیزیم، کلسیم، سدیم و درصد سدیم محلول بوده است. در این انتخاب تلاش شده است منابع برداشت (چاه، چشمه و قنات) پراکنش مناسب در کل سطح دشت و آمار استفاده‌شده ازنظر طول دوره‌ آماری نواقص کمتری داشته باشد. نتایج به‌دست‌آمده از این پژوهش نشان داد روند تغییرات تمامی متغیرهای کیفی بررسی‌شده در این دشت رو به افزایش بوده است و در طول دوره‌ تغذیه 49.2 درصد و در طول دوره‌ تخلیه 50.8 درصد، روند منفی معنا‌دار را در سطح اعتماد 90 درصد نشان دادند. حال آنکه روند مثبت معنا‌دار در طول دوره‌ زمانی تغذیه، 45.3 درصد و در طول دوره‌ تخلیه، 54.7 درصد را در سطح اعتماد 90 درصد نشان داد. با توجه به مثبت‌بودن شیب خط روند برای متغیرهای کیفی موثر در منابع آب زیرزمینی می‌توان نتیجه گرفت که روند تغییرات کیفی آب زیرزمینی در این دشت رو به کاهش بوده و این روند در زمان‌های تخلیه یا برداشت نسبت به زمان‌های تغذیه بیشتر بوده که ناشی از کاهش بارش‌ها و پیرو آن کاهش کیفیت منابع آب زیرزمینی بوده است.
کلیدواژه روند، کیفیت آب زیرزمینی، روش ناپارامتری منکندال، تخمین‌گر سن، دشت یزد- اردکان
آدرس دانشگاه تهران, مرکز تحقیقات بین‌المللی بیابان, گروه آموزشی مدیریت مناطق بیابانی, ایران, دانشگاه تهران, مرکز تحقیقات بین‌المللی بیابان, گروه آموزشی مدیریت مناطق بیابانی, ایران, دانشگاه تهران, دانشکده جغرافیا, گروه جغرافیا طبیعی, ایران, دانشگاه تهران, مرکز تحقیقات بین‌المللی بیابان, گروه مدیریت مناطق بیابانی, ایران
پست الکترونیکی aliafzali6@ut.ac.ir
 
   Analysis of temporal trend of groundwater quality using nonparametric Mann-Kendall and Sen’s methods (Case study: Yazd-Ardakan Plain)  
   
Authors Ershad Mohadeseh ,Keshtkar AmirReza ,Hosseini S.M. ,Afzali Ali
Abstract    Extended abstractIntroductionAs one of the vital components of life, water is essential for many economic activities. The assessment and monitoring of groundwater quality has always been a major challenge associated with special problems. Taking into account the decline in the level of groundwater in most of Iran’s plains including YazdArdakan plain, and its effects on groundwater quality, the present study uses a nonparametric MannKendall test to investigate the trend of changes in the vriables of groundwater quality in YazdArdakan plain and to estimate the slope of trend line by Sen’s slope estimator. MethodologyYazdArdakan Plain is one of the widest plains in Iran. In this research, the statistics and information about 25 sources including 12 wells, 12 qanats and 1 spring during a 10year statistical period (20042014) has been used. To study the trend in time series, many parametric and nonparametric statistical methods have been developed and widely used by various researchers. MannKendall method was initially developed by Mann (1945), and then by Kendall (1970). The null hypothesis in MannKendall test implies randomness and lack of trend in data series, and confirmation of hypothesis one (rejection of the null hypothesis) indicates the presence of a trend in the data series. A very useful index in Mann Kendall test, Sen’s slope estimator shows the linearity of trend. DiscussionGroundwater is considered as one of the important biological parameters; therefore, the monitoring and evaluation of groundwater quality change is a significant issue. Overall, of all the studied parameters, the parameters of total dissolved salts, sodium absorption ratio and electrical conductivity had very large positive slopes compared with other parameters. This represents a significant increase in the concentration of sch parameters during the period of investigation. ConclusionIn this study, the trend of changes in some groundwater quality parameters in YazdArdakan plain in Yazd province was studied by using MannKendall’s nonparametric test and the magnitude of this trend was measured by Sen’s slope estimator. The results show that the quality of groundwater in this plain has declined over the studied period. The biggest slope changes in the trend line (micromhos on cm  EC= 550)  was related to the electrical conductivity indicating groundwater salinity, Moreover, the noticeable changes in electrical conductivity in recharge and discharge months indicate drastic changes in the groundwater quality due to precipitation. It can be argued that rainfall (total monthly rainfall of 10.8 mm in the month of discharge and total rainfall of 76 mm in the month of recharge) has greatly influenced the  groundwater quality . Keywords: Ground water quality; Trend; Nonparametric MannKendall; Sen̕s estimatorReferences: Alley, W.M., (1993). Regional ground water quality. New York: Van Nostrland Reinhold Akinlalu, A.A., and Adegbuyiro, A., and Adiat, K.A.N.‚ and Akeredolu, B.E.‚ and Lateef, W.Y., (2017). Application of multicriteria decision analysis in prediction of groundwater resources potential: A case of OkeAna, Ilesa Area Southwestern, Nigeria, NRIAG. Journal of Astronomy and Geophysics, Vol 6 (1): 184200. Bihrat, O., Mehmetcik, B., )2003(. The Power of Statistical Tests for Trend Detection. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciensces, Vol 27: 247251. Carroll, S., Liu., A., Dawes., L., Hargreaves, M., Goonetilleke, A., (2013). Role of Land Use and Seasonal Factors in Water Quality Degradations.Water Resources Management, Vol 9: 3433 3440. Chang, H., (2008). Spatial analysis of water quality trends in the Han River basin case study: South Korea. Water Research, Vol 13: 3285 3304. Holz, G.K., (2009). Seasonal variation in groundwater levels and quality under intensively drained and grazed pastures in the Montagu catchment, NW Tasmania. Agricultural Water Management, Vol 96: 255266. Kendall, M.G., (1970). Rank Correlation Methods, 2nd Ed., NewYork: Hafner. Ketata, M., (2010). ‘‘Hydrochemical and statistical study of groundwater in GabesSouth deep aquifer (Southeastern Tunisis)’’. Journal of Physics and Chemistry of the Earth. Vol 36 (5):187196. Kumar, K.S., Kumar, P.S., Babu, M.J.R., and Rao, C.H., )2010(. Assessment and mapping of ground water quality using geographical information systems, Journal of Engineering Science and Technology, Vol 2: 60356046. Kumar, S., and Merwade, V., Kam, J., and Thurner, K., (2009). Stream flow trends in Indiana, Effects of long term persistence, precipitation and subsurface drains. Journal of Hydrology, Vol 374: 171183. Kura, N.U., Ramli, M.F., Ibrahim, S., Azmin Sulaiman, W., Zaharin Aris, A., Idris Tanko, A., and Zaudi, M.A., (2015). Assessment of groundwater vulnerability to anthropogenic pollution and seawater intrusion in a small tropical island using indexbased methods. Journal of Environmental Science and Pollution Research, Vol 22: 1512–1533. Mann, H.B., (1945). Nonparametric tests against trend. Journal of Econometrica, Vol 13: 245259. Minea, I., Boicu, D., Chelariu O., (2020). Detection of Groundwater Levels Trends Using Innovative Trend Analysis Method in Temperate Climatic Conditions. Water, 12: 113. Nyende, J., van Tonder, G., Vermeulen, D., (2013). Application of Isotopes and Recharge Analysis in Investigating Surface Water and Groundwater in Fractured Aquifer under Influence of Climate Variability. Journal of Earth Science Climatology Change, Vol 4: 1 14. Pawar. S., Panaskard, B.V., Wagh, M., (2014). Characterization of groundwater using Water quality index of solapur industrial, (case study: Maharashta, INDIA). Journal of Reasearch in Engineering Technology, Vol 2: 3136. Quevauviller, P., (2009). Groundwater monitoring. USA: WileyBlackwell. Ribeiro, L., Kretschmer, N., Nascimento, J., Buxo, A., Rötting, T., Soto, G., Señoret, M., Oyarzún, J., Maturana H., and Oyarzún, R., (2015). Evaluating piezometric trends using the MannKendall test on the alluvial aquifers of the Elqui River basin, Chile. Hydrological Sciences Journal, 60 (10): 18401852. Sanches, F., (2001). ‘‘Mapping groundwater quality variables using PCA and geostatistics: a case study of Bajo Andarax, southeastern Spain. Hydrological Sciences’’. Journal of Sciences Hydrologiques, Vol 2: 227242. Sarukkalige, R., (2012). Geostatistical analysis of groundwater quality in Western Australia. Journal of Sciences and Technology, 2: 790794. Satish Kumar, K., Venkata Rathnam, E., (2019). Analysis and Prediction of Groundwater Level Trends Using Four Variations of Mann Kendall Tests and ARIMA Modelling. J Geol Soc India 94, 281–289. Sen, P.K., (1966). Estimates of the regression coefficients based on Kendalls tau, Journal of Amer, 63: 13791389. Theil, H., (1950). A rank invariant method of linear and Polynomial regression analysis. Netherlands Akad, Wetensch. Proc, Vol 53: 13791412. Wahlin, K., Grimvall, A., (2009). Roadmap for assessing regional trends in groundwater quality, Springer Science+Business Media B. V. Yue, S., Wnag, C.Y., (2002). Applicability of the prewhiteninig to eliminatethe influence of serial correlation on the Mann Kendall test. Water Resources Research.Vol 38: 10601068. Zakwan, M., (2021). Trend Analysis of Groundwater Level Using Innovative Trend Analysis. Groundwater Resources Development and Planning in the SemiArid Region Publisher: Springer. PP. 389405.
Keywords
 
 

Copyright 2023
Islamic World Science Citation Center
All Rights Reserved