ارزیابی پایداری آبخوان‌های آبرفتی توسط شاخص ردپای آب زیرزمینی مطالعه موردی: استان آذربایجان شرقی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیت علمی گروه عمران / واحد مراغه، دانشگاه آزاد اسلامی، مراغه، ایران.

2 استادیار / گروه عمران- آب ، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

چکیده

در مناطق خشک و نیمه‌خشک "با منابع آب سطحی محدود" رشد بخش‌های مختلف نیازمند مدیریت پایدار منابع آب موجود بخصوص منبع آب زیرزمینی است. شاخص رد پای آب زیرزمینی ابزار مفیدی جهت ارزیابی استفاده پایدار از منابع آب زیرزمینی و خدمات اکوسیستم وابسته به آن است. در این تحقیق، پایداری 27 آبخوان آبرفتی در شرق دریاچه ارومیه شمال غرب ایران توسط نشانگر رد پای آب زیرزمینی بررسی‌شده است. به‌منظور ارزیابی یکپارچه کمیت به همراه پایداری کیفیت آب در آبخوان‌ها جهت استفاده کشاورزی، شاخص ردپای یکپارچه آب زیرزمینی بر مبنای تحلیل مکانی GIS جهت ارزیابی استفاده‌ شده است. این ارزیابی به مدیران بخش آب در اتخاذ سیاست‌ها و اقدامات مناسب جهت مدیریت پایدار سیستم آبخوان‌ها خصوصاً برای دریاچه ارومیه که با مشکل شور شدن آب در آبخوان‌های مجاور مواجه گردیده کمک شایانی می‌نماید. در این تحقیق شاخصهای GF/A، iGF/A بیانگر پایداری کمی و کیفی آب زیرزمینی اسفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد 20 آبخوان آبرفتی از 27 آبخوان آبرفتی منطقه دارای GF/A بزرگ‌تر از یک و 7 آبخوان آبرفتی دارای GF/A برابر 1 است و هیچ آبخوان آبرفتی حالت استفاده پایدار از منابع آب زیرزمینی ندارد. همچنین 24 آبخوان آبرفتی از 27 آبخوان آبرفتی استان دارای iGF/A بزرگ‌تر از یک می‌باشند و تنها سه آبخوان آبرفتی iGF/A برابر واحد دارد که نشان‌دهنده آلودگی اکثر آبخوان‌ها در اثر شوری ناشی از نفوذ آب‌شور دریا و برداشت بی‌رویه از آبخوان و افت کیفی آبخوان دارد. با اجرای سناریو 10 درصد کاهش مصرف کشاورزی، 14 آبخوان به لحاظ پایداری کمی به حالت پایدار، تغییر وضعیت می‌دهد این سناریو به بهبود شاخص iGF هم کمک کرده و 10 آبخوان به حالت پایدار تغییر وضعیت می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Aquifers Sustainability assessment by Integrated Groundwater Footprint Indicator Case Study: East Azerbaijan Province

نویسندگان [English]

  • Taghi Mahdavi 1
  • Seyed Abbas Hosseini 2
1 Academic Member , Department of Civil Engineering, Maragheh Branch, Islamic Azad University, Maragheh, Iran.
2 * Assistance Professor, Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

The Groundwater Footprint Indicator is a useful tool for assessing the sustainable use of groundwater resources and its associated ecosystem services. In this study, the sustainable use of 27 alluvial aquifers in the east of Urmia Lake at northwest of Iran has been investigated by groundwater footprint indicator. In order to integrate quantitative assessment along with the sustainability of water quality for agricultural use, an integrated groundwater footprint indicator based on GIS spatial analysis has been used for assessment. This assessment will assist water sector managers in adopting appropriate policies and measures for the sustainable management of the aquifer system, especially for the Urmia Lake basin, which has faced salting water problems in the adjacent aquifers. In this study, GF / A, iGF / A indices have been used to indicate quantitative and qualitative stability of groundwater. The results show that 20 alluvial aquifers have a GF/A greater than 1 and 7 alluvial aquifers have a GF/A equal 1 and no alluvial aquifers have sustainable use of groundwater resources. Also, 24 alluvial aquifers have iGF/A greater than one and only three alluvial aquifers have iGF/A equal one, indicating that most aquifers are contaminated by saline water intrusion and excessive aquifer withdrawal. As a result of the scenario of a 10% reduction in agricultural consumption, the 14 aquifers shift to a quantity sustainable use state. This scenario also contributes to the improvement of the iGF indicator and shifts the 10 aquifers to a quality sustainable state.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Integrated assessment
  • sustainability of aquifers
  • ground water footprint indicator
  • spatial analysis
American Society of Civil Engineers Task Committee on Sustainability Criteria (1998) Sustainability criteria for water resource systems. ASCE Water Resources Planning and Management Division and Working Group, UNESCO/IHP EV Project M-4.3
Brundtland GH (1987) Our common future-Call for action. Environmental Conservation 14(4):291-294
Custodio E (2002) Aquifer overexploitation: what does it mean?. Hydrogeology Journal 10(2):254-277
East Azarbaijan Regional Water Organization (2006) Quantitative simulation model report of provincial plains. Yekom Consulting Engineers (In Persian)
East Azarbaijan Regional Water Organization (2019) Provincial water resources status report. (In Persian)
Esnault L, Gleeson T, Wada Y, Heinke J, Gerten D, Flanary E ... & van Beek LP (2014) Linking groundwater use and stress to specific crops using the groundwater footprint in the Central Valley and High Plains aquifer systems, US. Water Resources Research 50(6):4953-4973
FAO (2009) Groundwater management in Iran. Draft Synthesis Report
FAO AQUASTAT Database (2017) http://www.fao.org/nr/water/aquastat/data
Gleeson T, Wada Y, Bierkens MFP, van Beek LPH (2012) Water balance of global aquifers revealed by groundwater footprint. Nature 488:197–200. https://doi.org/10.1038/nature11295
Gleeson T, Wada Y (2013) Assessing regional groundwater stress for nations using multiple data sources with the groundwater footprint. Environmental Research Letters 8(4):044010
Hiscock KM, Rivett MO, Davison RM (2002) Sustainable groundwater development. Geological Society London Special Publications 193(1):1-14
Hoekstra AY, Chapagain AK (2007) Water footprints of nations: water use by people as a function of their consumption pattern. Water Resource Management 21(1):35-48
Hoekstra AY (2009) Human appropriation of natural capital: a comparison of ecological footprint and water footprint analysis. Ecological economics 68:1963-1974
Howard CD (2002) Sustainable development- Risk and uncertainty. Journal of Water Resources Planning and Management 128(5): 309-311
Howard KW (2015) Sustainable cities and the groundwater governance challenge. Environmental Earth Sciences 73(6):2543-2554
Kourgialas NN, Karatzas GP (2015) Groundwater contamination risk assessment in Crete, Greece, using numerical tools within a GIS framework. Hydrological Sciences Journal 60(1):111-132
Kourgialas NN, Karatzas GP, Dokou Z, Kokorogiannis A (2018) Groundwater footprint methodology as policy tool for balancing water needs (agriculture & tourism) in water scarce islands-The case of Crete, Greece. Science of the Total Environment 615:381-389
Llamas MR, Martinez-Santos P, De la Hera A (2006) The manifold dimensions of groundwater sustainability: An overview. In International Symposium of Groundwater Sustainability (pp. 23-27)
Loucks DP (1997) Quantifying trends in system sustainability. Hydrological Sciences Journal 42(4):513-530
Loucks DP, Stakhiv EZ, Martin LR (2000) Sustainable water resources management. Journal of Water Resource Research 27(2):43-47
Mays LW (2007) Water resources sustainability. McGraw-Hill, New York
McMahon PB, Plummer LN, Böhlke JK, Shapiro SD, Hinkle SR (2011) A comparison of recharge rates in aquifers of the United States based on groundwater-age data. Hydrogeology Journal 19(4):779
Pérez AJ, Hurtado-Patiño J, Herrera HM, Carvajal AF, Pérez ML, Gonzalez-Rojas E, Pérez-García, J (2019) Assessing sub-regional water scarcity using the groundwater footprint. Ecological Indicators 96:32-39
Richter BD, Davis MM, Apse C, Konrad C (2012) A presumptive standard for environmental flow protection. River Research and Applications 28(8):1312-1321
Smakhtin V, Revenga C, Döll P (2004) A pilot global assessment of environmental water requirements and scarcity. Water International 29(3):307-317
US Salinity Laboratory Staff (1954) Diagnosis and improvement of soils and alkali soils. US Department of Agricultural Hand Book, 60, p. 160
Voudouris K, Alexopoulos A, Antonakos A, Kallergis G (2007) Water resources in the wider area of the Aposelemis basin, Crete island, Greece. Bulletin of the Geological Society of Greece 40(2):616-628
Wada Y, Van Beek LPH, Bierkens MF (2012) Non sustainable groundwater sustaining irrigation: A global assessment. Water Resources Research 48(6)
Zagharmi M, Ku K, Ying L, Shaba S,  Islam M (2015) Urmia Lake: Policy analysis for effective water governance. IGA‐436 Policy Analysis Group Paper,  DOI: 10.13140/RG.2.1.2247.5683