مطالعه پارامترهای کیفی آب رودخانه تجن با ارائه یک روش پیشنهادی برمبنای ترکیب کریجینگ کور و رگرسیون خطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران

2 هیات علمی دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران

3 هیات علمی دانشکده محیط زیست و سردبیر مجله Pollution

چکیده

روش‌ کریجینگ معمولی برای درونیابی و پیش بینی پارامترهای کیفی آب‌های سطحی به‌ طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفته است. از مهمترین نقاط ضعف آن، فرض ثابت بودن میانگین متغیرها می‌ باشد. در این تحقیق یک روش بر مبنای کریجینگ کور پیشنهاد شده ‌است بطوری‌ که از رگرسیون خطی به جای استنباط بیزی برای تعیین پارامترهای اثرگذار در مدل استفاده گردید. عملکرد روش کریجینگ پیشنهادی و روش کریجینگ معمولی در تخمین عناصر آهن، نیکل، کبالت، کرم، توریم، باریم، آرسینیک، سرب و شاخص کیفیت آب مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. تعداد 21 پارامتر کیفی در ده ایستگاه روی رودخانه تجن مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقدار شاخص کیفیت آب در قسمت میان‌دست کم‌تر از 40 بود. دقت روش کریجینگ پیشنهادی نسبت به کریجینگ معمولی برای تخمین اغلب پارامترها بیشتر بود. در صد بهبود نتایج آن به 169 در صد برای تخمین شاخص کیفیت آب ، 62 در صد برای تخمین آرسینیک، 56 در صد برای تخمین سرب، 44 در صد برای تخمین باریم و 8/8 در صد برای تخمین کرم رسیده است. نتایج این تحقیق می تواند در تدوین برنامه پایش کیفیت آب رودخانه تجن مفید باشد.

کلیدواژه‌ها


آبکنار، د.، حسینی، س.، قلزوم، ح. ا.، خدابخشی، ق.، و مهردادی، ن. (1393)پ. اندازه‌گیری بقایای سموم کشاورزی ارگانوکلره در رودخانه‌های استان مازندران از طریق دستگاه GC- ECD پس از پیش تغلیظ به روش استخراج فاز جامد، مجله محیط شناس، سال چهلم، شماره ۳ صص  ۷۶۵-۷۷۳.
احدی، ه.، علوی، س.ج.، و حیدری، م.ج. (۱۳۹۴). بررسی استفاده از تکنیک رگرسیون کریجینگ در تهیه نقشه توان تولید رویشگاه‌های جنگلی، دومین همایش ملی افق‌های نوین در توانمند سازی و توسعه پایدار معماری عمران، گردشگری  انرژی و محیط‌زیست شهری و روستایی، شهر همدان - دانشکده شهید مفتح
احمدالی، خ.، نیکمهر، س.، و لیاقت، ع.(1387).  ارزﯾﺎﺑﯽ روﺷﻬﺎی ﮐﺮﯾﺠﯿﻨﮓ و ﮐﻮﮐﺮﯾﺠﯿﻨﮓ  در ﺗﺨﻤﯿﻦ ﺷﻮری و اﺳﯿﺪﯾﺘﻪ ﻋﻤﻘﯽ خاک (منطقه ﻣﻮردی ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ: اراضی بوکان)، ﻣﺠﻠﻪ ﭘﮋوﻫﺶ آب اﯾﺮان، سال دوم، شماره ۳ صص ۶۴-۵۵.
باقری، س.، علی‌پور، ع.، علی‌پوری، ا. ، شیروانی سارویی، ا. (1396). تحلیل روند پهنه‌بندی پارامترهای کیفی منابع آب سطحی دشت نیشابور، یازدهمین کنگره ملی پیشگامان پیشرفت ، مرکز الگوی اسلامی ایرانی پیشرفت، تهران.
تقی‌زاده مهرجردی، ر.، قرائی منش،س.، و فتح‌زاده، ع.(۱۳۹۴). پیش‌بینی توزیع مکانی عمق برف با استفاده از روش رگرسیون کریجینگ و عوارض زمین در منطقه سخوید یزد، مجله علوم و مهندسی آبخیزداران ایران، جلد ۹، شماره ۲۸، صص ۴۸-۴۱. 
سعیدی، م.، کرباسی، ع. ا.، نبی بیدهندی،غ.، مهردادی، ن. (1385). اثر فعالیت‌های انسانی بر تجمع فلزات سنگین در آب رودخانه تجن در استان مازندران، مجله ﻣﺤﻴﻂ ﺷﻨﺎﺳﻲ، سال سی و دوم، شماره ۴۰، صص ۵۰-۴۱.
واعظی، ع.، بابائی، ف.، طاهری، ه.، و عباسی، م.(1396). تغییرپذیری مکانی عملکرد دانه گندم و ویژگیهای خاک در کشتزارهای دیم منطقه نیمه خشک در جنوب استان زنجان، نشریه دانش آب و خاک، جلد ۲۷ شماره ۳، صص ۷۸-۶۵.
یوسفی، م.، امامقلی زاده، ص.، و قربانی، ه. (1394). بررسی کیفی آب رودخانه تجن مازندران تز جنبه مصرف کشاورزی، اولین همایش ملی کیفیت منابع آب و توسعه پایدار،  دانشگاه اراک
 Aazami, J., Esmaili-Sari, A., Abdoli, A., Sohrabi, H., and Van den Brink, P. J. (2015). Monitoring and assessment of water health quality in the Tajan River, Iran using physicochemical, fish and macroinvertebrates indices. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 13(1): pp. 29.
American Public Health Association (APHA). (2005). Standard Methods for the Examination of Water andWastewater. 21st Edn. American Public Health Association: Washington DC.
Bayraktar, H., and Turalioglu, F. S. (2005). A Kriging-based approach for locating a sampling site—in the assessment of air quality. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 19(4): pp. 301-305.
Chen, K., Ni, M., Cai, M., Wang, J., Huang, D., Chen, H., Wang, X. and Liu, M. (2016). Optimization of a Coastal Environmental Monitoring Network Based on the Kriging Method: A Case Study of Quanzhou Bay, China. BioMed research international.
Couckuyt, I., Forrester, A., Gorissen, D., De Turck, F., and Dhaene, T. (2012). Blind Kriging: Implementation and performance analysis. Advances in Engineering Software. 49:pp.1-13.
Cressie, N. (1990). The origins of kriging. Mathematical geology, 22(3): pp. 239-252
Joseph, V. R., Hung, Y., and Sudjianto, A. 2008. Blind kriging: A new method for developing metamodels. Journal of mechanical design. 130(3): 031102.
Krige, D. G. (1951). A statistical approach to some basic mine valuation problems on the Witwatersrand. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 52(6):pp. 119-139.
Matheron, G. (1963). Principles of geostatistics. Economic geology, 58(8):pp. 1246-1266.
Matias, J. M., and Gonzalez-Manteiga, W. (2006). Regularized kriging as a generalization of simple, universal, and bayesian kriging. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. 20(4): pp. 243-258.
 Montero, J.M. and Mateu, J.(2015). Spatial and spatio-temporal geostatistical modeling and kriging (Vol. 998). John Wiley & Sons.
Mukhopadhyay, T., Chakraborty, S., Dey, S., Adhikari, S. and Chowdhury, R. (2017). A critical assessment of Kriging model variants for high-fidelity uncertainty quantification in dynamics of composite shells. Archives of Computational Methods in Engineering. 24(3): pp.495-518.
Nas, B. (2009). Geostatistical Approach to Assessment of Spatial Distribution of Groundwater Quality. Polish Journal of Environmental Studies, 18(6).‌
Oliver, M.A. and Webster, R., (2015). Basic steps in geostatistics: the variogram and kriging (Vol. 106). New York: Springer.
 Sharma, S., Jha, P.K., Ranjan, M.R., Singh, U.K. and Jindal, T. (2017). Water quality monitoring of Yamuna River by using GIS based water quality index in Delhi, India. International journal of current microbiology and applied sciences. 6(2): pp.1249-1263.
Stein, M. L. (2012). Interpolation of spatial data: some theory for kriging. Springer Science & Business Media.‌
Tonkin, M. J., and Larson, S. P. (2002). Kriging water levels with a regional‐linear and point‐logarithmic drift. Groundwater. 40(2): pp. 185-193.
Yang, K., Yu, Z., Luo, Y., Yang, Y., Zhao, L. and Zhou, X. (2018). Spatial and temporal variations in the relationship between lake water surface temperatures and water quality-A case study of Dianchi Lake. Science of the total environment. 624: pp.859-871.