ارزیابی آسیب پذیری سفره آب زیرزمینی تهران-کرج با روش DRASTIC و منطق فازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد/ گزوه آبیاری و زهکشی، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار/پژوهشکده مهندسی آب، دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشیار /گروه برق-کنترل، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

به منظور دستیابی به یک روش مناسب و مؤثر برای حفاظت منابع آب زیرزمینی از آلودگی‌هائی که در آینده آن را تهدید می‌کند، سیستم‌های ارزیابی آسیب‌پذیری سفره‌های آب زیرزمینی توسعه یافته‌اند.  این روش‌ها براین اساس هستند که بعضی از مناطق دارای استعداد بیشتری برای آلوده شدن نسبت به سایر مناطق می‌باشند.  در این تحقیق سفره آب زیرزمینی تهران-کرج برای ارزیابی انتخاب شده است. بخش مهمی از آب شرب شهر تهران از این آبخوان تأمین می‌گردد که نشان‌دهنده اهمیت آن می‌باشد. از میان چندین روش موجود، روش DRASTIC مورد استفاده قرار گرفت.  تحلیل‌های لازم برای این منظور با استفاده از نرم افزار ArcGIS انجام شده و برای محاسبه پارامتر تغذیه در شاخص DRASTIC بیلان آب زیرزمینی منطقه محاسبه گردید.  در حدود 50 درصد سفره دارای پتانسیل آلوده شدن متوسط بوده و 20 درصد آن دارای پتانسیل خیلی کم است.  در محاسبه این شاخص از منطق بولین استفاده شده که در مورد مقادیر نزدیک مرز دسته‌بندی‌ها  می‌تواند موجب نتیجه‌گیری‌های غلط گردد. از طرف دیگر منطق فازی می‌تواند به افزایش دقت نتایج به خصوص در مورد مقادیر مرزی کمک کند.  بنابراین در این تحقیق از این روش نیز استفاده گردیده و نتایج با منطق بولین مقایسه گردید.  منطق فازی توانست مناطق با پتانسیل کم و خیلی کم را که در منطق بولین نشان داده نشده بودند، بهتر مشخص نماید.  بر طبق نقشه بدست آمده، بیشتر مناطق در محدوده پتانسیل متوسط قرار گرفته و مناطق با ریسک بالا دارای حداقل مساحت بودند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Groundwater Vulnerability Evaluation of Tehran-Karaj Aquifer Using DRASTIC Method and Fuzzy Logic

نویسندگان [English]

  • R Niknam 1
  • K Mohammadi 2
  • V J. Majd 3
1 M.Sc. in Irrigation and Drainage Eng., Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, Water Engineering Research Center, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Dept. of Electrical Eng., Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In recognition of the need for effective and efficient methods for protecting groundwater resources from future contamination, scientists and resource managers have sought to develop aquifer vulnerability assessment techniques for predicting which areas are more likely than others to become contaminated as a result of activities at or near the land surface. This research is focused on the evaluation of Tehran-Karj groundwater vulnerability to pollution. Among several assessment methods, DRASTIC has been selected for this study. A major portion of Tehran’s drinking water is supplied from groundwater. ArcGIS has been used to overlay and calculate different layers and obtain the vulnerability map. In addition, groundwater balance has been evaluated in order to calculate the net recharge parameter in DRASTIC index. About 50 percent of the aquifer has been classified as moderate and almost 20 percent has low pollution vulnerability. The Boolean algorithm is usually used in categorizing the index but it is proved that using the Boolean algorithm causes the discrepancy in classification. On the other hand, fuzzy algorithm can produce more accurate results. Therefore, in this research, both Boolean and Fuzzy algorithms were used and compared together. Fuzzy algorithm could recognize the areas with low and very low vulnerability potentials while the Boolean model was not able to do so, therefore, the fuzzy model showed better performance. According to the developed map, most of the areas in the moderate class and very high class had the minimum area in the region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater
  • vulnerability
  • Pollution
  • Fuzzy logic
بی­نام (1380). گزارش مطالعات منابع آب‌‌‌های زیرزمینی دشت تهران، شرکت مهندسین مشاور جاماب.
شمسایی، ا. (1377). هیدرولیک جریان آب در محیط متخلخل، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر،1377.
محمدی، ک. (1385). تهیه نقشه آسیب پذیری منابع آب زیرزمینی دشت تهران-کرج، شرکت سهامی مدیریت منابع آب، معاونت فنی و پژوهش­ها، گزارش طرح تحقیقات کاربردی، 237 ص.
Aller, L., Bennet, T., Lehr, JH., Petty. RJ. and Hackett, G. (1987) DRASTIC: a standardized system for evaluating groundwater pollution potential using hydrogeological settings. EPA/600/2–87/035. US Environmental Protection Agency, Ada, OK, USA.
Daly, D. and Drew, D. (1999). Irish methodologies for karst aquifer protection. In: Beek B (ed) Hydrogeology and engineering geology of sinkholes and karst. Balkema, Rotterdam, pp. 267-272.
Dixon, B., Scott, H. D., Steele, K. F. and Dixon, J. C. (2002). Prediction of aquifer vulnerability to pesticides using fuzzy rule-based models at the regional scale. Physical Geography, 23(2): pp. 130-153.
Foster, S.S. (1987). Fundamental concepts in aquifer vulnerability, pollution risk and protection strategy. In: Duijvenbooden W van, Waegeningh HG van (eds) TNO Committee on Hydrological Research, The Hague. Vulnerability of soil and groundwater to pollutants, Proceedings and Information. 38: pp. 69-86.
Harbaugh, A. W., Banta, E. R., Hill, M. C. and Mcdonald, M. G. (2000). MODFLOW-2000, The U. S. Geological Survey Modular Ground-water Model- Users guide to modularization concepts and the ground-water flow process. U.S. Geological Survey Open-File Report 00-92, 121p.
Johansson, P.O., Scharp, C., Alveteg, T. and Choza, A. (1999). Framework for groundwater protection-the management groundwater system as an example. Groundwater, 37(2): pp. 204-213.
Lee, S. and Choi, S. (1997). Groundwater pollution susceptibility assessment of Younggwang area using GIS technique (in Korean). Journal of Korean Society on Groundwater Environment, 4(4): pp. 223-230.
Lynch, S.D., Reynders, A.G. and Schulze, R.E. (1997). A DRASTIC approach to groundwater vulnerability
 
in South Africa. South African Journal of Science, 93(2): pp. 59-60.
Malano, H.M. and Gao, G. (1992). Ranking and Classification of irrigation system performance using fuzzy set theory: case studies in Australia and China. Irrigation and Drainage Systems, (6): pp. 129-148.
Plymale, C.L. and Angle, M.P. (2002). Groundwater pollution potential of Fulton County, Ohio. Ohio Department of natural resources division of water, water resources section. Groundwater pollution potential report no.45
Van Stemproot, D., Evert, L. and Wassenaar, L. (1993). Aquifer vulnerability index: a GIS compatible method for groundwater vulnerability mapping. Canadian Water Resources Journal, 18: pp. 25-37.