بررسی و پیش‌بینی پارامترهای کیفی رودخانه گاماسیاب با استفاده از روش چند متغیره تحلیل همبستگی کانونیک و سری‌های زمانی

زمینه و هدف: یکی از مسائل مهم در مدیریت کیفی منابع آب، یافتن رابطه بین پارامترهای مختلف فیزیکی و شیمیایی تاثیرگذار بر کیفیت پیکره‌های آبی است. پاسخ به این مسئله، گامی ضروری و مهم جهت بررسی دقیق‌تر منابع آلاینده و ارائه راهکار جهت کاهش اثرات منفی آن و در نهایت بهبود وضعیت کیفی منابع آب می‌باشد. پژوهش حاضر با هدف بررسی روند و پیش‌بینی تغییرات برخی از پارامترهای کیفی آب رودخانه گاماسیاب با استفاده ازروش‌های آماری چندمتغیره و سری‌های زمانی انجام شد. مواد و روش‌ها: در این تحقیق از میانگین سالانه برخی پارامترهای کیفی مربوط به یک دوره آماری 6 ساله در دو ایستگاه پل‌چهر و دوآباستفاده شد. ابتدا عوامل کنترل‌کننده شیمی آب رودخانه گاماسیاب با استفاده از دیاگرام مثلثی و نمودار گیس تعیین شد، سپس جهت تعیین ارتباط خطی بین متغیرهای چندبعدی، از ضرایب همبستگی کانونیکال استفاده شد. در نهایت روند تغییرات پارامترهای کیفی آب در 5 سال آینده پیش‌بینی شد. یافته‌ها: در ایستگاه پل‌چهر، به‌جز پارامتر ph، سایر پارامترهای کیفی دارای روند افزایشی بودند، در حالی‌که در ایستگاه دو‌آب، تمامی پارامترهای کیفی به‌جز منیزیم و سولفات روند کاهشی داشتند. بر اساس دیاگرام‌های مثلثی و گیبس به‌ترتیب رخساره غالب آب در هر دو ایستگاه کلیممنیزیمبی‌کربنات و عامل اصلی کنترل کننده شیمی آب واکنش آب سنگ بود. بر اساس نتایج، پارامترهای شیمیایی بی‌کربنات و منیزیم در ایستگاه پل‌چهر با ضرایب کانونی 0/983 و 0/933 در دسته اول متغیرهای کانونیک و سدیم با ضریب0/845 در دسته دوم متغیرهای کانونیک قرار گرفتند، در حالی‌که در ایستگاه دوآب متغیرهای شیمیایی بی‌کربنات و کلسیم با ضرایب کانونی 0/945 و 0/789در دسته اول کانونیک و سدیم و کلراید با ضرایب 0/930 و 0/800 در دسته دوم متغیرهای کانونیک قرار داشتند. منشا دسته اول و دوم متغیرهای کانونیک را می‌توان به‌ترتیب به انحلال سنگ‌های آهکی و تبخیری مربوط دانست. نتایج پیش‌بینی روند تغییرات پارامترهای کیفی آب رودخانه گاماسیاب طی 5 سال آینده نشان داد که در ایستگاه پل‌چهر تمام پارامترها به‌جز ph روند افزایشی و در ایستگاه دوآب به‌جز منیزیم و سولفات، سایر پارامترهای کیفی روند کاهشی خواهند داشت. نتیجه‌گیری: واکنش آب سنگ، مهم‌ترین عامل کنترل کننده شیمی آب در رودخانه گاماسیاب می‌باشد.

Investigation and prediction of quality parameters of Gamasyab river using multivariate method of Canonical correlation analysis and time series

Background and purpose: The present study was performed to investigate trend and prediction of changes in some quality parameters of Gamasyab river water using multivariate statistical methods and time series.   Materials and methods: In this research, the annual means of some qualitative parameters related to a 6year statistical period in two PolChehr and DoAb stations were used. At first, the factors controlling chemistry of Gamasyab river were determined using Ternary and Gibbs diagrams. Then, to determine a linear relationship between multidimensional variables, Canonical correlation coefficients were used. Finally, the changing trend of water quality parameters in next 5years was predicted.   Results: At PolChehr station, qualitative parameters show an upward trend except for pH. While at DoAb, all qualitative parameters show a downward trend except for Mg and SO4. Based on Ternary and Gibbs diagrams, water dominant facies are CaMgHCO3 and the main factor controlling water chemistry is waterrock reaction at both stations, respectively. Results showed that the chemical parameters of HCO3 and Mg at PolChehr with canonical coefficients of 0.938 and 0.933 are in the first group and Na with coefficient of 0.845 is situated in the second category. While in DoAb station, chemical variables HCO3 and Ca with coefficients of 0.945 and 0.0789 are placed in the first group, and Na and Cl with the coefficients of 0.930 and 0.800 are in the second group, respectively. First and second group origins of canonical variables can be related to dissolution of limestone and evaporative deposits. Prediction results of the water quality parameters changes in Gamasyab river for the next 5 years showed that an increase in all the parameters except for pH at PolChehr station. While except for Mg and SO4, all quality parameters will decrease at the DoAb station. Conclusion:Waterrock reaction is the most important factor affecting Gamasyab river water chemistry.   Document Type: Research article