ارزیابی ریسک آلودگی ناشی از نیترات در آبخوان دشت آذرشهر با استفاده از مدل های هوش مصنوعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

چکیده

دشت آذرشهر در حوضه آبریز دریاچه ارومیه، دارای منبع مهم آب زیرزمینی است و به علت رونق کشاورزی در معرض خطر آلودگی نیترات قرار دارد؛ لذا حفاظت از منابع آب زیرزمینی با شناسایی مناطق در معرض ریسک آلودگی ضروری است. در این مطالعه به منظور بررسی آسیب‌پذیری ذاتی و ریسک آلودگی از داده‌های زمین شناسی، داده های هیدروژئولوژیکی و ژئوفیزیکی و نیز نقشه رقومی ارتفاعی ماهواره SRTM با دقت مکانی 30 متر و درنهایت جهت صحت سنجی از غلظت آلاینده نیترات نمونه برداری شده از 35 منبع مختلف با پراکندگی و توزیع مناسب استفاده شده است. در پژوهش حاضر ریسک آلودگی آبخوان دشت آذرشهر با روش "منبع – مسیر – هدف" مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش بعد از شناسایی منبع آلودگی، آسیب پذیری آبخوان به‌عنوان مسیر در نظر گرفته شد. برای ارزیابی آسیب پذیری، از روش DRASTIC بهبود یافته با استفاده از سه مدل فازی ساجنو (SFL)، الگوریتم درخت تصمیم (M5P) و الگوریتم زیر فضای تصادفی (RS) استفاده گردید و در نهایت نقشه آسیب‌پذیری نسبت به آلاینده نیترات به دست آمد. از بین مد‌ل‌های هوش‌مصنوعی بر اساس بیشترین ضریب همبستگی (r = 87/0) و کمترین میزان خطا (RMSE = 06/0)، مدل M5P به‌عنوان بهترین مدل جهت ارزیابی آسیبپذیری آبخوان دشت آذرشهر انتخاب شد. در نهایت نقشه ریسک آلودگی نیترات از حاصل‌ضرب آسیب‌پذیری آبخوان (براساس مدل M5P) در سرعت جریان آب زیرزمینی به دست آمد. نتایج نشان داد ریسک آلودگی آبخوان نسبت به آلاینده نیترات در قسمتی از مرکز، جنوب و جنوب شرق آبخوان بالا است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessment of Pollution Risk Caused by Nitrate in the Azarshahr Plain Aquifer Using Artificial Intelligence Models

نویسندگان [English]

  • Nasser Jabraili Andaryan
  • Ata Allah Nadiri
  • Maryam Gharekhani
Department of Earth Sciences, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Azarshahr plain is one of the wide plains of Lake Urmia basin, which has an important source of groundwater and because of the prosperity of agriculture in this plain, it is at risk of nitrate pollution. Therefore, it is necessary to protect these groundwater resources by identifying the areas exposed to the risk of pollution using the most suitable and inexpensive solutions. In this study, in order to investigate the inherent vulnerability and risk of contamination from geological data, hydrogeological information and geophysical data, also digital elevation map of SRTM satellite with a spatial accuracy of 30 meters and finally, the concentration of nitrate contaminant sampled from 35 different sources with appropriate distribution was used for validation. In this research, the pollution risk of Azarshahr plain aquifer was investigated using "Source-Pathway- Receptor" method. In this method, after identifying the source of pollution, the aquifer vulnerability was considered as a pathway. Improved DRASTIC method by SFL, M5P and RS models were used to evaluate the aquifer vulnerability, then the vulnerability map to nitrate contaminant was obtained. Based on the highest correlation (r = 0.87) and the lowest error (RMSE = 0.06), the M5P model was selected as the best model for vulnerability assessment. Finally, the risk map of nitrate pollution was obtained by multiplying the vulnerability of the aquifer (based on the M5P model) and the velocity of the groundwater. The results showed that the pollution risk of aquifer to nitrate pollutant is high in the central part of the aquifer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Azarshahr aquifer
  • Pollution risk
  • Nitrate
  • M5P model
  • تاریخ دریافت: 04 شهریور 1402
  • تاریخ بازنگری: 18 مهر 1402
  • تاریخ پذیرش: 19 دی 1402