کاربرد روش تاپسیس در بررسی کیفیت آب رودخانه‌ها (مطالعه موردی: رودخانه آجی‌چای)

آب و خاک

مقاله 3، دوره 37، شماره 6 - شماره پیاپی 92، بهمن و اسفند 1402، صفحه 855-869   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2023.84882.1344

نویسندگان

ندا جعفری^* ؛ یعقوب دین پژوه

گروه آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

مطالعه کیفیت آب‌های سطحی در برنامه‌های مدیریت منابع آب و محیط‌زیست از اهمیت بسزائی برخوردار است. در این تحقیق کیفیت آب حوضه آبریز آجی‌چای در مقیاس سالانه ارزیابی شد، برای این منظور، 3 ایستگاه شامل ارزنق، آخولا و مرکید، انتخاب و داده‌های کیفیت آب طی سال‌های
 1400-1382 جهت طبقه‌بندی کیفیت آب برای مصارف شرب و کشاورزی مورد استفاده واقع شد. جهت بررسی شاخص کیفیت آب سطحی حوضه آجی‌چای از نظر شرب کیفیت آب با استانداردهای سازمان بهداشت جهانی مقایسه شد. به‌منظور جلوگیری از قضاوت­های کارشناسی در تعیین وزن هر یک از پارامترها، از تئوری آنتروپی شانون استفاده شد. از روش تاپسیس به‌منظور طبقه‌بندی یازده پارامتر کیفی استفاده شد. این روش ساده و پرکاربرد بوده و در اولویت‌بندی آب رودخانه‌ها و ارزیابی کیفی آن­ها استفاده می‌شود. نتایج شاخص کیفیت آب شانون نشان داد که در بین ایستگاه‌ها، بیشترین مقدار شاخص مربوط به ایستگاه مرکید با مقدار 92/945 و کمترین آن مربوط به ایستگاه ارزنق با مقدار 36/127 می‌باشد. بر­اساس دیاگرام شولر معلوم شد که آب ایستگاه ارزنق از نظر کیفیت آب در حد متوسط بوده که در مقایسه با دو ایستگاه دیگر از نظر کیفی در جایگاه مناسب و آب ایستگاه آخولا در محدوده کیفیت نامناسب قرار دارد. کیفیت آب مرکید غیر­قابل شرب تشخیص داده شد که در بین سه ایستگاه بدترین جایگاه را به خود اختصاص داد. دامنه مقادیر تاپسیس در ایستگاه‌های مختلف بین 054/0 و 894/0 بوده که به­ترتیب متعلق به ایستگاه‌های ارزنق و مرکید می‌باشد. براساس نتایج ایستگاه ارزنق بهترین وضعیت کیفی آب و ایستگاه مرکید نامناسب‌ترین وضعیت کیفی آب را در بین سه ایستگاه به خود، اختصاص دادند.

کلیدواژه‌ها

آنتروپی؛ پایپر؛ شاخص کیفیت آب؛ رتبه بندی کیفیت آب؛ ویلکاکس

مراجع

1. Alavi, N., Zaree, E., Hassani, M., Babaei, A.A., Goudarzi, G., Yari, A.R., & Mohammadi, M.J. (2016). Water quality assessment and zoning analysis of Dez eastern aquifer by Schuler and Wilcox diagrams and GIS. Desalination and Water Treatment, 57(50), 23686-23697. http://doi.org/10.1080/19443994.2015.1137786
2. Amiri, V., Rezaei, M., & Sohrabi, N. (2014). Groundwater quality assessment using entropy weighted water quality index (EWQI) in Lenjanat, Iran. Environmental Earth Sciences, 72, 3479-3490. http://doi.org/10.1007/s12665-014-3255-0
3. Aouiti, S., Hamzaoui Azaza, F., El Melki, F., Hamdi, M., Celico, F., & Zammouri, M. (2021). Groundwater quality assessment for different uses using various water quality indices in semi-arid region of central Tunisia. Environmental Science and Pollution Research, 28, 46669-46691.

4.Asadi, E., & Bayat, F. (2019). Evaluation of the quality of groundwater resources in Zanjan plain using EWQI and TOPSIS methods. Environmental Sciences, 17(1), 41-56. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.29252/envs.17.1.41

5. Awasthi, A., Rishi, M.S., Khosla, A., & Panjgotra, S. (2023). Geographic information system-based groundwater quality assessment for drinking and irrigation purposes in transboundary aquifers of River Ravi, India. Environmental Science and Pollution Research, 30(12), 34536-34552.
6. Azish, S., Asareh, A., & Khodadadi Dehkordi, D. (2019). Effect of drought on the water quality and quantity of Dez river. Iran-Water Resources Research, 15(2), 306-318. (In Persian with English abstract). https://dorl.net/dor/20.1001.1.17352347.1398.15.2.23.2
7. 7. Behzadian, M., Otaghsara, S.K., Yazdani, M., & Ignatius, J. (2012). A state-of the-art survey of TOPSIS applications. Expert Systems with Applications, 39(17), 13051-13069. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2012.05.056
8. Bhushan, M., Praveen, K., Kumar, K., & Roy, L.B. (2023). Assessment of groundwater quality for irrigation purpose in Badua-Chandan sub-basin in Bihar-a case study. Annals of Forest Research, 66(1), 1871-1882.
9. Das, A. (2023 a). Identification of Surface Water Contamination Zones and its Sources on Mahanadi River, Odisha Using Entropy-Based WQI and MCDM Techniques. Engineering Research Transcripts, 4, 67-92. https://doi.org/10.55084/grinrey/ERT/978-81-964105-1-3_5
10. Das, A. (2023 b). Anthropogenic Effects on Surface Water Quality Assessment in Baitarani River Basin, Odisha Using GIS and MCDM Techniques. Engineering Research Transcripts, 5, 37-64. https://doi.org/10.55084/grinrey/ERT/978-81-964105-3-7_4
11. Derdour, A., Mahamat Ali, M. M., & Chabane Sari, S. M. (2020). Evaluation of the quality of groundwater for its appropriateness for drinking purposes in the watershed of Naâma, SW of Algeria, by using water quality index (WQI). SN Applied Sciences, 2(12), 1951.
12. Fallah M, Pirali Zefrehei A, Hedayati S. Evaluation of water quality of the Anzali international wetland using TOPSIS method. ijhe 2018; 11 (2) :225-236 (In Persian).
13. Fatima, S. U., Khan, M. A., Siddiqui, F., Mahmood, N., Salman, N., Alamgir, A., & Shaukat, S. S. (2022). Geospatial assessment of water quality using principal components analysis (PCA) and water quality index (WQI) in Basho Valley, Gilgit Baltistan (Northern Areas of Pakistan). Environmental Monitoring and Assessment, 194(3), 151. http://dx.doi.org/10.1007/s10661-022-09845-5
14. Galik, A., Bąk, M., Bałandynowicz-Panfil, K., & Cirella, G. T. (2022). Evaluating labour market flexibility using the TOPSIS method: Sustainable Industrial Relations. Sustainability, 14(1), 526. https://doi.org/10.3390/su14010526
15. Ghorbani Mooselu, M., Liltved, H., Nikoo, M.R., Hindar, A., & Meland, S. (2020). Assessing optimal water quality monitoring network in road construction using integrated information-theoretic techniques. Journal of Hydrology, 589, 125366. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125366
16. Goudarzi, M.R., Abedi, M.J., Niknam, A.R.R., & Heydaripour, M. (2022). Groundwater quality status based on a modification of water quality index in an arid area, Iran. Water Supply, 22(7), 6245-6261. https://doi.org/10.3390/w15101876
17. Hwang, C.L., & Yoon, K. (1981). Methods for multiple attribute decision making. Multiple attribute decision making: methods and applications a state-of-the-art survey, 58-191.
18. Isazadeh, M., Fakheri Fard, A., & darbandi, S. (2023). Study of the development of greenhouse estates and its impact on groundwater levels of Ajichay Basin aquifers using SWAT model. Hydrogeology, 7(2), 15-29. (In Persian with English abestract). https://doi.org/10.22034/HYDRO.2023.13880
19. Jafari, N. (2019). Investigating the stability of Gamasiab basin using sustainability indicators with a multi-criteria decision-making approach. Master's thesis. Water group. Agriculture and Natural Resources Campus. Faculty of Agricultural Sciences and Engineering. Razi University. (In Persian with English abstract)
20. Khan, M., Almazah, M.M., EIlahi, A., Niaz, R., Al-Rezami, A. Y., & Zaman, B. (2023). Spatial interpolation of water quality index based on Ordinary kriging and Universal kriging. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 14(1), 2190853. https://doi.org/10.1080/19475705.2023.2190853
21. Li, P., Wu, J., & Qian, H. (2012). Groundwater quality assessment based on rough sets attribute reduction and TOPSIS method in a semi-arid area, China. Environmental Monitoring and Assessment, 184(8), 4841-4854. https://doi.org/10.1007/s10661-011-2306-1
22. Manu, E., De Lucia, M., & Kühn, M. (2023). Hydrochemical characterization of surface water and groundwater in the crystalline basement aquifer system in the Pra Basin (Ghana). Water, 15(7), 1325. https://doi.org/10.3390/w15071325
23. Mazaheri Kohanestani, Z., Ghorbani, R., & Fazel, A. (2013). Evaluation of water quality using TOPSIS method in the Zaringol Stream (Golestan Province, Iran). International Journal of Aquatic Biology, 1(5), 202-208. https://doi.org/10.22034/ijab.v1i5.148
24. Meshram, S. G., Alvandi, E., Meshram, C., Kahya, E., & Fadhil Al-Quraishi, A. M. (2020). Application of SAW and TOPSIS in prioritizing watersheds. Water Resources Management, 34, 715-732. 10.1007/s11269-019-02470-x
25. Mirbolooki, H., Razdar, B., & Mohafezatkar, M. (2021). Investigation of Gilan index dams' water quality using multivariate methods. Journal of environmental Research and Technology, 5(8), 25-35 (In Persian with English Abstract). https://doi.org/10.29252/.5.8.25
26. Ortega, R.G., Vázquez, M.L., Figueiredo, J.A.S., & Guijarro-Rodriguez, A. (2018). Sinos river basin social-environmental prospective assessment of water quality management using fuzzy cognitive maps and neutrosophic AHP-TOPSIS. Neutrosophic Sets and Systems, 23, 160-171.
27. Rouhani, H., Zaki, E., Kashani, M., & Fathabadil, A. (2015). Evaluatation of stability of supface water quality variation in Gorganrood river basin. Iranian Journal of Ecohydrology, 2(2), 129-140. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22059/ije.2015.56143
28. Sanikhani, H., Dinpashoh, Y., Pour Yusef, S., Zamanzad Ghavidel, S., & Solati, B. (2014). The impacts of climate change on runoff in watersheds (Case study: Ajichay watershed in East Azerbaijan Province, Iran). Journal of Water and Soil (Agricultural Sciences and Technology), 27(6), 1225-1234. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.21513
29. Sarikhani, R., Ghassemi Dehnavi, A., Ahmadnejad, Z., & Kalantari, N. (2015). Hydrochemical characteristics and groundwater quality assessment in Bushehr Province, SW Iran. Environmental Earth Sciences, 74, 6265-6281. http://doi.org/10.1007/s12665-015-4651-9
30. Shannon, C. (1988). A mathematical theory of communication, Bell System Technology Journal, 27, 379-423.
31. Singh, K.R., Dutta, R., Kalamdhad, A.S., & Kumar, B. (2022). Study of physicochemical parameters and wetland water quality assessment by using Shannon’s entropy. Applied Water Science, 12(11), 247. http://doi.org/10.1007/s13201-022-01759-4
32. Sippi, S., & Parmar, D. (2022). Water-quality-based ranking and benchmarking of rivers in india using a multicriteria decision-making technique. Journal of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste, 26(2), 05021008.
33. Sohrabizadeh, Z., Sharifi Moghadam, E., & Hakimzadeh, M. A. (2018). Trend changes analysis of the water quality in the Talar river watershed using the Man-Kendall (MK) test. Natural Ecosystems of Iran, 9(3), 1-20. (In Persian with English abstract).
34. Srdjevic, B., Medeiros, Y.D.P., & Faria, A.S. (2004). An objective multi-criteria evaluation of water management scenarios. Water Resources Management, 18, 35-54.
35. Ukah, B.U., Ameh, P.D., Egbueri, J.C., Unigwe, C.O., & Ubido, O.E. (2020). Impact of effluent-derived heavy metals on the groundwater quality in Ajao industrial area, Nigeria: an assessment using entropy water quality index (EWQI). International Journal of Energy and Water Resources, 4(3), 231-244. http://doi.org/10.1007/s42108-020-00058-5
36. WHO. (2011). Guidelines for drinking–water quality-4^th ed. Geneva World Health Organization. p 564.
37. Zamani Ahmad Mahmoudi, R., Fathi, A., Bayati, S., & Akbari, Z. (2023). Water quality assessment of rivers in Behesht Abad watershed using different methods (emphasis on irrigation). Journal of Environment and Transsectoral Development, 7(75), 29-39. (In Persian). https://doi.org/10.22034/jewe.2018.105969.1200
38. Zarei, H., Fathi, M.R., Karimi Zarchi, M., & Azizollahi, S. (2011). The application of fuzzy TOPSIS approach to personnel selection for Padir company: Iran, Journal of Management Research, 2, 3. https://dpo.org/10.5296/jmr.v3i2.663
39. Zhang, Q., Xu, P., & Qian, H. (2020). Groundwater quality assessment using improved water quality index (WQI) and human health risk (HHR) evaluation in a semi-arid region of northwest China. Exposure and Health, 12, 487-500. https://link.springer.com/article/10.1007/s12403-020-00345-w