Assessment of quality and quantity of Baghmalek aquifer using Statistical analysis hydrochemical method and GIS

Document Type : Case study paper

Authors

1 Professor, Department of Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran

2 M.Sc of hydrogeology, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran

10.22034/hydro.2022.12423

Abstract

A large number of aquifers in different parts of the country are suffering from deduction of storage. This occurrence is due to proliferation demand for water, exploitation wells’ increase, reduction in precipitation and inappropriate spatial and temporal rainfall distribution. The alluvial Baghmalek aquifer with 49.93 km2 is one of the promising groundwater storages in Khuzestan, where supplies water for agriculture as well as other activities in the area. In this study quantity and quality aspects of the Baghmalek aquifer was assessed for a period of ten years (1386 – 1396), using statistics and geostatistics methods. To assess rainfall amount changes and its effect on groundwater within the statistical period, Standard Precipitation Index (SPI) and was taken into account. The unit hydrograph, groundwater table map and water table rising and descending map were prepared. The results indicated that on average the water table drop was -13.79 m in ten years period, but the outstanding fall (19 m) observed in the east and central parts of the area around piezometers. The Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Cluster Analysis (HCA) for qualitative data in the 2007-2017 period showed that the wells in the region are divided into three groups and electrical conductivity has the highest correlation with sulfate and calcium. Also, the principal component analysis states that there are two main factors in the region, that the first factor includes 60.12% of the changes, and in order of importance are: EC, SO4, Ca, K, Cl, Mg, Na, and the second factor that causes 15.15% of the changes, just includes HCO3.

Keywords

References

اکرامی، م.، شریفی، ذ.، ملکی‌نژاد، ح.، اختصاصی، م، ر.، 1390. بررسی روند تغییرات کیفی و کمی منابع آب زیرزمینی دشت یزد-اردکان. فصلنامه علمی پژوهشی دانشکده بهداشت یزد، 10(3): 82-91.
اکبری، م.، جرگه، م، ر.، مدنی سادات، ح.، 1388. بررسی افت سطح آب زیرزمینی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) (مطالعه موردی آبخوان دشت مشهد). مجله پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک، 16(4): 63-78.
چیت‌سازان، م.، ایل‌بیگی، م و محمد‌رضا پور‌طبری، م.، 1397. ارزیابی آلودگی نیترات آب زیرزمینی بر اساس روش‌های مؤلفه‌های اصلی و تحلیل عاملی (مطالعه موردی: آبخوان دشت کرج)، اکوهیدرولوژی، 5(4): 1119-1133.
خواجه، م.، بذر‌افشان، ا.، وقار‌فرد، ح و اسماعیل‌پور، ی.، 1393. بررسی کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی دشت پریشان. برنامه‌ریزی و آمایش‌ فضا، 18(4): 71-96.
زمانی، ط.، کریمی، ح.، توکلی، م.، علی‌مرادی، ص.، 1396. عوامل مؤثر بر افت آب زیرزمینی دشت مهران، استان ایلام. نشریه هیدروژئولوژی، 2(2): 17-28.
قضاوی، ر.، رمضانی‌سربندری، م.، 1395. بررسی تأثیر تغییرات بارش و برداشت از آب‌های زیرزمینی بر تغییرات کمی و کیفی آب آبخوان (مطالعه موردی دشت رفسنجان). هیدروژئومورفولوژی، 12: 111-129.
کلانتری، ن.، عنبری، ا.، محمدی، ه.، 1397. بررسی هیدروشیمیایی منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت بستان با استفاده از تکنیک‌های آماری چندمتغیره. تحقیقات منابع آب ایران، 14(2): 236-248.
کلانتری، ن.، فاریابی، م.، رحیمی، م. ح.، 1386. بررسی پتانسیل آلودگی آب زیرزمینی دشت باغملک با استفاده از روش AVI و مدل‌های GOD و DRASTIC در محیط GIS. نشریه زمین‌شناسی مهندسی، 2: 431-450.
ندیری، ع، ا.، روزرخ، ج.، اصغری‌مقدم، ا.، 1395. مطالعه هیدروژئوشیمی و هیدروژئولوژی آبخوان دشت هرزندات با استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره و روش‌های گرافیکی. مجله پژوهشی آب ایران، 10: 111-122.
 
نخعی، م.، حسنی، ع.، مقیمی، ه.، عباس نوین پور، ا.، 1400. پیش‌بینی اثرات ناشی از بهره‌برداری بی‌رویه بر آبخوان دشت زرند (استان مرکزی) با استفاده از نرم‌افزار GMS. نشریه هیدروژئولوژی، 6(2): 13-29.
نجف‌زاده، ه.، زهتابیان، غ، ر.، خسروی، ح.، گلکاریان، ع.، 1394. تأثیر عوامل اقلیمی و زمین‌شناسی بر کمیت و کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت مه‌ولات. فصلنامه اکوهیدرولوژی، 3: 325-336.
میرزایی ارجنکی، س، ی.، چیت‌سازان،م.، چغازردی، ز.، 1398. برآورد ارتباط هیدرولیکی چشمه‌های تاقدیس کینو در شمال استان خوزستان با استفاده از داده‌های هیدروشیمیایی، روش تحلیل مؤلفه اصلی (PCA) و خوشه سلسله­مراتبی (HCA). مجله زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، 9(2): 21-29.
میرزایی ارجنکی، س، ی.، مزرعه اصل، س.، کریمی وردنجانی، ح.، 1400. بررسی تعاملات ژئوشیمیایی منابع آب زیرزمینی پلانژ تاقدیس کمردراز با استفاده از روش‌های آماری، جنوب‌غرب شهر ایذه. نشریه هیدروژئولوژی، 6(2): 79-94.
Cloutier, V., Lefebvre, R.R., Therrien, M., Savard, M. 2008. Multivariate statistical analysis of geochemical data as indicative of the hydrogeochemical evolution of groundwater in a sedimentary rock aquifer system. Journal of Hydrol, 353: 294–313.
Davis, J.C. 1986 Statistics and data analysis in geology. Wiley, NewYork.
Dileep, K.P., Mishra, A., Jena, S.K., Kumar, A. 2007. The influence of drought and anthropogenic effects on groundwater levels in orissa, India. Journal of Hydrology, 343(3): 140-153.
Hsu, K. C., Wang, C. H., Chen, K.C., Chen, T.C. 2007. Climate induced hydrological impacts on the groundwater system of the pingtung plain, Taiwan. Hydrogeology, (5): 903-913.
Hamzaoui-Azaza, F., Bouhlila R., Gueddari M. 2009. Geochemistry of fluoride and major ion in the groundwater samples of triassic aquifer (South Eastern Tunisia), through multivariate and hydrochemical techniques. J Appl Sci Res, 5(11): 1941–1951.
Jamshidzadeh, Z., Mirbagheri, S.A. 2011. Evalution of groundwater quantity and quality in kashan basin. Central Iran. Desalination, 270 (1-3): 23-30.
Jackson, J.E. 1991. A user’s guide to principal components, Wiley New YorK.
Mckee, T.B., Doesken, N.J. 1993. The relationship of droughtb frequency abd duration to time scales. EighthConference on Applied Climatology. Anaheim, CA, America Meteorological Society, 179 p.
Meglen, R.R. 1992. Exammining large databases: a chemo-metric approach using principal component anaiysis. Marc chem, 39: 217-237.
Norouzi, H., Moghaddam, A.A. 2021. Assessment of groundwater vulnerability using genetic algorithm and random forest methods (case study: Miandoab plain, NW of Iran. Journal of Environmental Science and Pollution Research. 28: 39598–39613
Shahid, S., Hazarik, M.K. 2009. Groundwater droughts in the northwestern districts of Bangladesh. Water Resources Management, 24(10): 1986-2006.
Wu, J., Li.P., Qian, H., Duan, Z., Zhang, X. 2014. Using correlation and Multivariate statistical to identify hydrogeochemical processes affecting the major ion chemistry of waters: a case study in chemistry of waters: a case study in Laoheba phosphorite mine in Sichuan,China. Arabian Journal of Geosciences, 7(10): 3973-3982.
 Zaiming, Z., Guanghui, Z., Mingjiang, Y., Jinzhe, W. 2012. Spatial variability of the shallow groundwater level and its chemistry characteristics in the low plain around the bohai sea, North china. Environmental monitoring and assessment, 184(6): 3710-3697.
Zakhem, B.A. 2016. Using principal component analysis (PCA) in the invegstigation of of aquifer storage and recovery (ASR) in Damascus Basin (Syria). Environmental Earth Sciences, 75 (15):1123.
 Zhu, Y., Drake, S., 2004. A survery: obstacles and strategies for the development of groundwater resources in aird inland river basins of western china. Journal of Arid Environments, 59(2): 351-367.  
Hydrogeology
Volume 7, Issue 1
Publisher
September 2022
Pages 11-24

Files

Share

How to cite

Statistics