مدل‌سازی تغییرات مکانی مؤلفه‌های کیفی آب با استفاده از متغیرهای ژئومورفومتری (مطالعه موردی: حوضه‌های آبخیز تالش)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

دوره 14، شماره 2 - شماره پیاپی 54، تیر 1404، صفحه 329-351   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2025.90461.1527

نویسندگان

فهیمه پورفراش زاده¹؛ عقیل مددی^{* 2}؛ مرتضی قراچورلو¹

¹گروه جغرافیا، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

²گروه جغرافیا، دانشگاه محقق اردبیلی ، اردبیل، ایران

چکیده

آگاهی از تغییرات مکانی کیفیت آب رودخانه ­ها و عوامل موثر بر آن به جهت نیاز مبرم مصارف مختلف انسانی به آب سالم اهمیت اساسی دارد. تحقیق حاضر با در پیش گرفتن رویکرد سیستمی و با هدف مدل سازی روابط کمی بین خصوصیات هندسی حوضه آبخیز و تغییرات مکانی مولفه­ های کیفی آب در حوضه ­های آبخیز تالش انجام گرفت. ابزار تحقیق شامل نقشه ­های زمین­ شناسی، مدل رقومی ارتفاعی (DEM)، و داده­ های کیفی آب در 12 ایستگاه هیدرومتری بود. به منظور تشخیص و تعیین روابط کمی از تحلیل­ های همبستگی و رگرسیونی بین متغیرهای ژئومورفومتری (15 متغیر) و متغیرهای کیفی کل جامدات محلول (TDS) و قابلیت هدایت الکتریکی (EC) کمک گرفته شد. دست­یابی به مدل کلی رگرسیونی از طریق روش ­های جبری و گام به گام میسر شد. نتایج تحلیل همبستگی نشان داد که روابط همبسته معنی ­داری بین 8 متغیر مساحت حوضه، متوسط ارتفاع، متوسط شیب، طول رودخانه اصلی، طول آبراهه­ ها، نسبت انشعاب، تراکم زهکشی، ضریب گراویلیوس، زمان تمرکز، شاخص ناهمواری و دو متغیر کیفی آب وجود دارد. ضرایب همبستگی از 6/0 تا 88/0 متغیر بود. به ­علاوه، با افزایش میزان متغیرهای مستقل فوق، میزان TDS و EC  افزایش یافته و درنتیجه کیفیت آب کاهش یافت. در مدل­ های رگرسیونی حاصل از اعمال روش جبری، نزدیک به 98 درصد واریانس متغیرهای کیفی TDS و EC  قابل توضیح بود. در مدل­ های رگرسیونی حاصل از اعمال روش گام به گام با استفاده از دو متغیر طول رودخانه اصلی و شیب حوضه به ترتیب 78 و 88 درصد واریانس متغیرهای کیفی TDS و EC  قابل توضیح بود. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که با تکیه بر داده ­های رقومی ارتفاعی و مدل­ های آماری رگرسیونی می­ توان به راحتی و با دقت کافی به مدل­ های کارا و مفید جهت پیش ­بینی تغییرات مکانی TDS و EC  در رودخانه ­های تالش دست یافت که برای برنامه ­ریزان و طراحان منابع آب مفید می­ باشد.

کلیدواژه‌ها

کیفیت آب رودخانه؛ ژئومورفومتری؛ مدل‌سازی پیش‌بینی؛ حوضه‌های تالش؛ تحلیل رگرسیون

مراجع

Adeli, M. (2012). Evaluation of ground water quality in GORGAN Township using GIS and Geostatistics. Geographical Planning of Space, 2(5), 57-74. [In Persian] https://gps.gu.ac.ir/article_5338.html

Allan, D. (1995). Stream Ecology: Structure and Function of Running Waters. In M. Ebrahimnezhad (Eds.), Esfahan: Esfahan UIniversity Publication.

Almada, H. K. S., Silvério, D. V., Macedo, M. N., Maracahipes-Santos, L., Zaratim, E. C. P., Zaratim, K. P., ... & Umetsu, R. K. (2019). Effects of geomorphology and land use on stream water quality in southeastern Amazonia. Hydrological Sciences Journal, 64(5), 620-632. https://doi.org/10.1080/02626667.2019.1587563

Amir Entekhabi, S. (2019). Investigating the effects of housing development in land use change (Case study: Talesh). Spatial Locational Researches, 3(1), 69-84. [In Persian]

Dai, X., Zhou, Y., Ma, W., & Zhou, L. (2017). Influence of spatial variation in land-use patterns and topography on water quality of the rivers inflowing to Fuxian Lake, a large deep lake in the plateau of southwestern China. Ecological Engineering, 99, 417-428. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2016.11.011

Delbari, F., Rezaei Tavabe, K., Mirvaghefi, A., Lahijanzadeh, A., Bagherzadeh Karimi, M., & Salamroodi, E. (2022). Evaluation of water quality of Tajan River using IRWQIsc index. Aquaculture Sciences, 10(2), 83-98. [In Persian] https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.23225351.1401.10.19.8.8

Engelhardt, B. M., Weisberg, P. J., & Chambers, J. C. (2011). Influences of watershed geomorphology on extent and composition of riparian vegetation. Vegetation Science, 23(1), 127-139. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2011.01328.x

 

Farkhani, S. (2021). Investigating the quality status of Haraz River using numerical modeling. Iran-Water Resources Research, 17(1), 262-276. [In Persian] https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.17352347.1400.17.1.16.7

Garcia, J. H., Ollero, A., Ibisate, A., Fuller, I. C., Death, R. G., & Piégay, H. (2021). Promoting fluvial geomorphology to “live with rivers” in the Anthropocene Era. Geomorphology, 380, 107649. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2021.107649

Ghanbarzadeh, H., & Behniafar, A. (2014). Faundamentals of Environmental Changes. Mashhad: Sokhanghostar Publication. [In Persian]

Guananga, N., Mendoza, B., Guananga, F., Bejar, J., Carbonel, C., Escobar Arrieta, S. N., & Guerrero Rivera, A. W. (2022). Influence of geomorphology and flow on the water quality of Guano river, Ecuador. Revista Digital Novasinergia, 5(2), 174-192. https://doi.org/10.37135/ns.01.10.10 

Hajikarimi, Z., Shayan, S., & Khoshraftar, R. (2020). Assessment of Active tectonics in the Karganroud Basin in the eastern slope of the Talesh (Baghrodagh), by Using Geomorphic Indices. Quantitative Geomorphological Research, 9(1), 217-236. [In Persian] https://www.geomorphologyjournal.ir/article_109989.html

Homayoonnezhad, I., & Amirian, P. (2024). Water quality assessment, water quality index, wqi, chahnimeh reservoirs. Journal of Water and Sustainable Development, 10(4), 81-88. https://doi.org/10.22067/jwsd.v10i4.2307-1262

Jabbari, I. (2014). The role of geological and geomorphologic characteristics on the Sirvan river pollution. Geography and Environmental Sustainability, 4(3), 27-42. [In Persian]  https://ges.razi.ac.ir/article_242.html?lang=en

Kkhalili, R., Parvinnia, M., & Zali, A. (2020). Water quality assessment of Garmarood River using the national sanitation foundation water quality index (NSFWQI), river pollution index (RPI) and weighted arithmetic water quality index (WAWQI). Environment and Water Engineering, 6(3), 274-284. [In Persian] https://doi.org/10.22034/jewe.2020.238090.1381

Liu, H., Meng, C., Wang, Y., Li, Y., Li, Y., & Wu, J. (2021). From landscape perspective to determine joint effect of land use, soil, and topography on seasonal stream water quality in subtropical agricultural catchments. Science of the Total Environment, 783, 147047. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147047

Mahrooyan, F., Taghavi, L., Sarai Tabrizi, M., Babazadeh, H. (2020). Water quality assessment of Qazvin River using NSFWQI index for water quality classification. Journal of Wetland Ecobiology, 12(1), 99-112. [In Persian] http://jweb.ahvaz.iau.ir/article-1-855-en.html

Montaseri, L., Amir Ahmadi, A., Zangeneh Asadi, M. A. (2019). Geomorphologic phenomenon of marly hills and its effect on chemical quality of the agricultural water (case study: Kalateh-Sadat watershed of Sabzevar). Journal of Applied Researches in Geographical Sciences, 19(55), 57-77. [In Persian] http://dx.doi.org/10.29252/jgs.19.55.57

Mousavian, M., Haghizadeh, A., Dehdari, S., & Hazbavi, Z. (2014). Affective environmental factors on temporal variations of water quality properties in Zard River in khuzistan province. Iranian Journal of Ecohydrology, 1(1), 59-68. [In Persian] https://doi.org/10.22059/ije.2014.52526

Murray, A. B., Lazarus, E., Ashton, A., Baas, A., Coico, G., Coulthard, T., … & Reinhardt, L. (2009). Geomorphology, complexity, and the emerging science of the Earth's surface. Geomorphology, 103, 496-505. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2008.08.013

Poorfarashzadeh, F., Madadi, A., & Asghari, S. (2024). The investigation of relationship between forest cover and hydrogeomorphic variables in Talesh catchments. Quantitative Geomorphological Research, 13(3), 46-64. [In Persian] https://www.geomorphologyjournal.ir/article_198370.html

Rezaei Moghaddam, M. H., Nikjoo, M. R., Hejazi, M. A., Khezri, S., & Kazemi, A. (2017). ‏Study of the effects of hydro-geomorphology factors on the water quality changes of Siminehrood River at various stations during 2003-2013. Iranian Journal of Ecohydrology, 4(2), 395-405. [In Persian] https://doi.org/10.22059/ije.2017.61476

Rostampour, M. (2022). Comparison of outlier detection methods and their impact on rangeland measurement and assessment studies. Journal of Range and Watershed Managment, 75(4), 639-660. [In Persian] https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.50442008.1401.75.4.9.9

Shakeri Zare, H., Karam, A., Saffari, A., & Kiyani, T. (2020). Assessment of environmental flow needs of harirud border riverbed after construction and dewatering of salma dam in Afghanistan (by hydrological methods). Journal of Geography and Environmental Hazards, 9(2), 207-224. [In Persian] https://doi.org/10.22067/geo.v9i2.85447

Tanaka, M., & Suzuki, K. (2009). Influence of watershed topography on the chemistry of stream water in a mountainous area. Water, Air, and Soil Pollution, 196, 321-331. https://doi.org/10.1007/s11270-008-9780-2

Varanka, S., Hjort, J., & Luoto, M. (2015). Geomorphological factors predict water quality in boreal rivers. Earth Surface Processes and Landforms, 40(15), 1989-1999. https://doi.org/10.1002/esp.3601

Yamani, M., Moghimi, E., Jodari-E-Eyvazi, J., Mohamadi, H., & Issaee, A. R. (2010). Effects of Ecogeomorphological Parameters on Chemical Water Quality Case Study: Kor River and Doroodzan Dam Lake. Geography and Environmental Planning, 21(1), 17-32. [In Persian] https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.20085362.1389.21.1.2.6

 Ye, L., Cai, Q. H., Liu, R. Q., & Cao, M. (2009). The influence of topography and land use on water quality of Xiangxi River in Three Gorges Reservoir region. Environmental Geology, 58(5), 937-942. https://doi.org/10.1007/s00254-008-1573-9

Zia -Tavana, M. H., & Amir Entekhabi, S. (2007). Procedure of conversion in village to city and its results in Talesh Township. Geography and Development, 5(10), 107-128. [In Persian] https://doi.org/10.22111/gdij.2007.3663