خوشه‌بندی چاه‌های مشاهداتی آبخوان دشت خوی از نظر کیفیت آب با استفاده از روش k-means

هدف این مطالعه، پهنه بندی چاه های مشاهداتی موجود در آبخوان دشت خوی با استفاده از روش  k-meansاست. داده های مورداستفاده از چهارده پارامتر کیفی آب زیرزمینی شامل مجموع کاتیون ها، مجموع آنیون ها، هدایت الکتریکی (ec)، (ph)، مقدار کل مواد جامد حل‌شده (tds)، نسبت جذب سدیم (sar)، سختی کل (th)، درصد سدیم (na%)، منیزیم (mg2+)، کلسیم (ca2+)، سدیم (na+)، سولفات ((so42-، کلر (cl-) و بی کربنات ( 𝐻𝐶𝑂3−) تشکیل شده اند. نمونه های آب از 26 چاه مشاهداتی برداشت و تحلیل‌شده است. بهینه تعداد خوشه ها با روش خوشه بندی k-means با نرم‌افزار excelstat مشخص گردید. تعیین تعداد بهینه خوشه ها بین دو و پنج مورد آزمون قرار گرفت و جهت تعیین کیفیت آب زیرزمینی از نمودار ویلکوکس استفاده شد. نتایج نشان داد که تعداد بهینه خوشه ها چهار بوده و بنابراین، آبخوان دشت خوی را ازنظر کیفیت آب می توان به چهار ناحیه متمایز تقسیم نمود. وسعت ناحیه اول معادل 214.3 کیلومترمربع (51.14 درصد مساحت کل دشت) می باشد که دارای آب بسیار مطلوب برای کشاورزی و شرب است. ناحیه دوم 50.1 کیلومترمربع (11.95 درصد) و ناحیه سوم 52.7 کیلومترمربع (12.57 درصد) از دشت را شامل می شوند که به ترتیب، دارای آب با کیفیت متوسط و بسیار نامطلوب هستند. ناحیه چهارم دارای آب با کیفیت ضعیف می باشد که مساحت این ناحیه معادل 101.9 کیلومترمربع (24.31 درصد) است. بالا بودن مقدار ec و sar در خوشه سوم علت نامطلوب بودن آب این خوشه می باشد. در حالت کلی، می توان نتیجه گرفت که بیش از پنجاه درصد آبخوان دشت خوی دارای آب زیرزمینی با کیفیت شیمیایی مطلوب می باشد. محافظت از آب زیرزمینی دشت خوی از خطر آلودگی آب و بهره برداری منطقی از آب دشت برای دوام کشاورزی پایدار در این منطقه از اهمیت زیادی برخوردار بوده و قویاً توصیه می شود.

clustering of observation wells of khoy plain aquifer from the view of water quality using the k-means

the aim of the present study is regionalization of groundwater observation wells of khoy plain into distinct clusters based on quality of water using the k-means method. the recorded data of fourteen groundwater quality parameters including the total cations, total anions, electrical conductivity (ec), ph, total dissolved solids (tds), sodium absorption ratio (sar), total hardness (th), sodium percent (%na), magnesium (mg2+), calcium (ca2+), sodium(na), sulfate (so42-), chloride (cl-), bicarbonate ) were used. these data gathered for the 26 observation wells in the time period of 2001-2003. the optimum number of clusters was found by optimization method in k-means clustering algorithm assuming to be between two and five. in order to determine the groundwater quality to use in agricultural and drinking purposes the wilcox diagram was used. the results showed that groundwater of khoy plain can be classified into the four distinct classes. the first class covers an area equal to 214.3 km² (51.14 % of the total area of the plains), which has very favorable to use in agriculture and drinking use. the second region covers an area of 50.1 square kilometers (11.95 %) and the third region’s area was 52.7 km² (12.57 %), respectively. the third region has poor quality water and area of this region is equal to 9.101 km² (24.31%). the high values of ec and sar were found in the third cluster, which led to groundwater quality to be poor. in general, it can be concluded that more than the 50 percent of the khoy plain’s groundwater had desirable chemical quality. it is recommended to protect groundwater in khoy plain from pollution risk and overexploitation. for sustainable use of groundwater, it is recommended to protect groundwater by prohibiting agriculturalists and other users from overexploitation.