ارزیابی آسیب‌پذیری و خطرپذیری منابع آب کارستی با تلفیق دو شاخص VESPA و EPIK

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی منابع آب، گروه فنی مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکدگان ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران

10.22034/hydro.2022.12227

چکیده

با توجه به تنش‌های عرضه و تقاضا و مشکلات کم‌آبی، بهره‌برداری از منابع آب کارستی بسیار حائز اهمیت شده است. بهره‌برداری از این منابع بدون مدیریت و برنامه‌ریزی با توجه به محیط درز و شکافی آن باعث ایجاد بستر آلودگی می‌شود. یکی از ابزارهای مهم جهت این موضوع استفاده از شاخص‌های آسیب‌پذیری و تعیین میزان خطرپذیری بهره‌برداری از آن است. در این مطالعه به بررسی وابستگی مظهر چشمه به عنوان خروجی حوضه آبریز کارستی و حوضه آبگیر آن با تلفیق شاخص‌های آسیب‌پذیری می‌پردازد. یکی از روش‌های ارائه‌شده جهت تعیین آسیب‌پذیری چشمه روش VESPA بوده که با استفاده از پارامترهای مهم شوری، دبی و دمای آب چشمه آسیب­پذیری تعیین می­شود. همچنین روش‌های متعددی برای آسیب­پذیر حوضه­های کارستی ارائه شده است که در این تحقیق از روش EPIK استفاده می­شود. در ادامه با استفاده از رتبه‌بندی پارامترهای مؤثر و تلفیق با شاخص آسیب‌پذیری، میزان خطرپذیری حوضه را تعیین می‌کند. براین­اساس دو چشمه پریکدان و سرابتاوه ازنظر آسیب‌پذیری با شاخص VESPA در کلاس خیلی زیاد و زیاد قرار داشته و با ارزیابی آسیب‌پذیری حوضه آبگیر دو چشمه با شاخص EPIK همبستگی بالایی دارند. پس از تعیین آسیب‌پذیری، با رتبه‌بندی پارامترهای شیب، سازندهای زمین‌شناسی، عوارض طبیعی و کاربری اراضی، میزان ریسک بهره‌برداری تعیین شد. نتایج نشان داد که بیشترین میزان ریسک به میزان 74% در بخش‌های جنوبی منطقه قرار دارد. این منطقه دارای تعداد زیادی آب­فروچاله و سازندهای کارستی نفوذپذیر است. با تلفیق نقشه ریسک و شاخص آسیب‌پذیری، خطرپذیری حوضه مورد ارزیابی قرار گرفت که نتایج نشان داد که حدود 90 درصد حوضه در خطرپذیری متوسط و کم قرار دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of vulnerability and risk mapping in a karst watershed using combination of VESPA & EPIK indices

نویسندگان [English]

  • Mehdi Kiaei 1
  • Saman Javadi 2
1 Master of Water Resources Engineering, Civil Engineering Department, Islamic Azad University Science and Research Branch, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Water Engineering, College of Aburaihan, University of Tehran, Pakdasht, Iran
چکیده [English]

Exploitation of karst water resources has become very important due to supply and demand tensions and water shortage problems. Utilization of these resources without management and planning causes severe pollution. One of the important tools for this issue is the use of vulnerability indicators and determining the degree of risk of exploiting it. In this study, the dependence of spring appearance as the output of karst catchment and its catchment is investigated by combining vulnerability indicators. VESPA is one of the most important methods to calculate spring’s vulnerability using effective parameters such as salinity, discharge and water temperature. Moreover, in this study we applied EPIK method to assess vulnerability of karst watershed. Then, by ranking the effective parameters and combining it with the vulnerability index, it determines the level of risk in the basin. Accordingly, Perikdan and Sarabtaveh springs are in a very high class in terms of vulnerability with VESPA index and have a high correlation with EPIK index in assessing the vulnerability of the catchment basin. After determining the vulnerability, the risk of exploitation was determined by ranking the slope parameters, geological formations, natural features and land use. The results showed that the highest risk rate of 74% is located in the southern parts of the region. This area has a large number of sinkholes and permeable karst formations. By combining the risk map and vulnerability index, the risk of the basin was assessed, which showed that about 90% of the basin is in medium and low risk.

کلیدواژه‌ها [English]

  • EPIK
  • Risk
  • Sinkholes
  • VESPA
  • Vulnerability
وزارت نیرو، 1392. دستورالعمل تعیین حریم کیفی آب­های زیرزمینی، نشریه شماره 621.
سعیدی رضوی, ب.، 1399. بررسی آسیب‌پذیری آب زیرزمینی دشت گلپایگان با استفاده از بهینه‌سازی روش دراستیک.­ هیدروژئولوژی، 5­(2): 74-61.
کریمی وردنجانی، ح.، 1389. هیدروژئولوژی کارست  مفاهیم و روش‌ها. انتشارات ارم شیراز، 414 صفحه.
ندیری, ع, صدقی., ز. 1398. ارزیابی آسیب‌پذیری آبخوان‌های چندگانه با استفاده از روش‌های DRASTIC،.SINTACS.  هیدروژئولوژی، 4­(2): 171-186.
Dorfliger, N., and F. Zwahlen.  1998. “Practical Guide - Groundwater Vulnerability Mapping in Karstic Regions (EPIK): Application to Groundwater Protection Zones: Practical Guide. Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape (SAEFL). Bern, 56.
Gallebni, L., Vigna, B., Banzato, C., Russo, S.L. 2011. Validation of a Vulnerability Estimator for Spring Protection Area: the VESPA index. Journal of Hydrology, (396): 233-245.
Gillman, G., and Noble, A. 2005. Environmentally manageable fertilizers: a new approach. Environmental Quality Management, 15(2): 59-70.
Javadi, S., Moghaddam, H.K. and Roozbahani, R., 2019. Determining springs protection areas by combining an analytical model and vulnerability index. Catena, (182): 104-167.
Milanovic, B., 2000. The median-voter hypothesis, income inequality, and income redistribution: an empirical test with the required data. European Journal of Political Economy, 16(3):367-410.
Moghaddam, H.K., Rahimzadeh Kvi,  Z.R., Bahreinimotlagh, M. and Moghddam, H.K., 2020. Evaluation of the groundwater resources vulnerability index using nitrate concentration prediction approach. Geocarto International, (just-accepted), pp.1-15.
Moreno-Gómez, M., Pacheco, J., Liedl, R. and Stefan, C., 2018. Evaluating the applicability of European karst vulnerability assessment methods to the Yucatan karst, Mexico. Environmental Earth Sciences, 77(19): 682.
Pereira, D.L., Galvão, P., Lucon, T. and Fujaco, M.A., 2019. Adapting the EPIK method to Brazilian Hydro (geo) logical context of the São Miguel watershed to assess karstic aquifer vulnerability to contamination. Journal of South American Earth Sciences, 90, 191-203.
Van Buchem, F.S.P., Allan, T.L., Laursen, G.V., Lotfpour, M., Moallemi, A., Monibi, S., Motiei, H., Pickard, N.A.H., Tahmasbi, A.R., Vedrenne, V. and Vincent, B., 2010. Regional stratigraphic architecture and reservoir types of the Oligo-Miocene deposits in the Dezful Embayment (Asmari and Pabdeh Formations) SW Iran. Geological Society, London, Special Publications, 329(1):219-263.
Zaree, M., Javadi, S. and Neshat, A. R. Potential detection of water resources in karst formations using APLIS model and modification with AHP and TOPSIS,Journal of Earth System Science 128 (4): 76.