بررسی تعاملات ژئوشیمیایی منابع آب زیرزمینی پلانژ تاقدیس کمردراز با استفاده از روش‌های آماری، جنوب غرب شهر ایذه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

2 کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی، شرکت مهندسین مشاور بهکارآب، اهواز، ایران

3 دکتری هیدروژئولوژی، شرکت مهندسین مشاور آب آتی پژوه، شیراز، ایران

چکیده

 منابع آب سفره‌های کارستی یکی از مهم‌ترین منابع آب شیرین و در برخی مناطق تنها منابع آب در دسترس می‌باشند. این منابع با چالش‌‌‌های اساسی ازجمله کاهش کیفیت و آلودگی مواجه می‌باشند. شهر ایذه در جنوب‌غربی ایران به دلیل عدم دسترسی به جریان‌های آب سطحی به‌شدت به منابع آب کارستی وابسته است. به راین ‌اساس، برای تأمین بخشی از آب آشامیدنی شهر و روستاهای اطراف آن، پنج حلقه چاه آب در پلانژ تاقدیس کمردراز حفر شد. در حین حفاری در منطقه اتابکی دو حلقه چاه بانفوذ گاز H2S روبرو شدند و EC در این چاه‌ها در حین حفاری افزایش یافت. جهت بررسی علل تغییرات کیفی در این منطقه، پارامترهای شیمیایی منابع آب منطقه در 4 مرحله و در دو فصل بهار و تابستان 1396-1397 اندازه‌گیری شد. جهت تمایز منابع شوری و اختلاط منابع آب با شورابه از نسبت یون‌هایNa/Cl ، Br/Cl و I/Cl استفاده گردید. شاخص کل کربن آلی (TOC) نیز برای بررسی نفوذ هیدروکربورها در آب استفاده شد. در این تحقیق از تجزیه‌وتحلیل آماری ازجملهPCA  و AHC جهت بررسی دقیق‌تر عوامل مؤثر در تغییرات کیفی منطقه بهره ‌گرفته ‌شد. بر اساس تحلیل آماری در منطقه دو عامل انحلال کانی‌های کربناته، تبخیری و نفوذ شورابه‌ها توأمان کیفیت منابع آب زیرزمینی منطقه را به‌ویژه در بخش غربی پلانژ تاقدیس کمردراز تحت تأثیر قرار داده‌اند. نتایج آنالیز TOC و نسبت‌های Na/Cl، Br/Cl و I/Cl اختلاط آب با شورابه‌های نفتی و نفوذ مواد هیدروکربوری را در منطقه نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of geochemical interactions of groundwater resources of Kamarderaz anticline plunge using statistical methods, Southwest of Izeh city

نویسندگان [English]

  • Seyed Yahya Mirzaee Arjenaki 1
  • Sorour Mazrae asl 2
  • Hosein Karimi Vardanjani 3
1 Assistant professor, Department of Geology, Faculty of Earth Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
2 M.Sc. of Hydrogeology, Behkarab Consulting Engineering Company, Ahvaz, Iran
3 Ph.D. of Hydrogeology, Abatipajooh Consulting Engineering Company, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Karstic aquifers are one of the most important freshwater resources, and in some areas, they are the only available water resources. These resources have significant challenges, including reduced quality and increased pollution. Izeh city in the southwest of Iran intensively depends on karstic water resources due to lack of access to surface water streams. Accordingly, five water wells were drilled to supply part of the city's and surrounding villages' drinking water in the Kamarderaz anticline plunge. During the drilling in the Atabaki area, two wells encountered H2S gas penetration and increased Ec during drilling, making the wells cumbering. The chemical parameters of water resources were measured to investigate the causes of qualitative changes in 4 states during two seasons in spring and summer over 2017-2018. Na /Cl, Br /Cl, I /Cl ion ratios, and Total Organic Carbon Index (TOC) was used to differentiate salinity sources, water sources mixing with brine, and the infiltration of hydrocarbons into water. In this study, statistical analysis, including PCA and AHC, was used to more accurately investigate the factors affecting the qualitative changes in the region. According to the statistical analysis in the area, two factors of carbonate mineral dissolution, evaporation and brine infiltration, have simultaneously affected the water quality, especially in the western part of the plunge anticline. TOC analysis and Na /Cl, Br /Cl, and I /Cl ratios illustrated the mixing of water and oil brines and infiltration of hydrocarbons.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hierarchical cluster analysis
  • Hydrochemical parameters
  • Karstic Aquifer
  • Principal component analysis
آقانباتی، ع.، 1385. زمین‌شناسی ایران، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 586 ص.
حبیبی‌نیا، ه.، کرد، م.، طاهری، ک.، 1400. تأثیر سازندهای زمین‌شناسی بر کیفیت و خصوصیات ژئوشیمیایی آب‌های زیرزمینی دشت شیان، کرمانشاه، مجله هیدروژئولوژی، 6(1): 114-125.
جلالی، ل.، اصغری مقدم، ا.، 1392. تشخیص وضعیت هیدروژئوشیمیایی و روند شوری در سفره‌ آب زیرزمینی دشت خوی به روش‌های آماری و هیدروشیمیایی. نشریه محیط‌شناسی، 39(2): 113-122.
چیت‌سازان، م.، ایل‌بیگی، م.، پور­طبری، م.، 1397. ارزیابی آلودگی نیترات آب زیرزمینی بر اساس روش مؤلفه‌های اصلی و تحلیل عاملی (مطالعه موردی: آبخوان دشت کرج)، نشریه اکوهیدرولوژی، 5(4): 1119-1133.
چیت‌سازان، م.، قادری، گ.، میرزایی، ی.، پاپی زاده، م.، 1391. آلودگی مرتبط با شورابه‌های نفتی و حذف بیولوژیکی آرسنیک در چشمه‌های گرو (منطقه مسجدسلیمان، استان خوزستان)، مجله زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، 2(1): 83-93.
طهماسبی سروستانی، ع.، سیوکی، م.، آدابی، م.، صادقی، ع.، 1389. لیتواستراتیگرافی و بیوستراتیگرافی سازند آسماری در برش چینه‌ای کتولا ناحیه ایذه و معرفی آن به‌عنوان برش مرجع سازند آسماری در حوضه زاگرس، فصلنامه زمین‌شناسی ایران، 3(11): 91-100.
کلانتری، ن.، عنبری، ا.، محمدی، ه.، 1396. بررسی هیدروشیمیایی منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت بستان با استفاده از تکنیک‌های آماری چندمتغیره. تحقیقات منابع آب ایران، 14(2): 248-236.
سازمان آب و برق استان خوزستان.، 1395. مطالعات ارزیابی پتانسیل کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی، مطالعات انتقال آب در اراضی دشت‌های ایذه و باغ‌ملک و تأمین آب شرب شهرهای شمال شرق، گزارش آب زیرزمینی، مرحله اول. کد طرح: 1792060، کد بخش: 2050.
سامانی، س.، بوستانی ف.، ایرجی‌زاده، م.، 1399. استفاده از مدل ژئوشیمیایی معکوس و روش‏های هیدروژئوشیمی در جهت بررسی منشأ شوری آبخوان سروستان، مجله هیدروژئولوژی، 5(1): 33-16.
مهتدی، ا.، حجازی، ر.، حسینی، ع.، مؤمنی، م.، 1396. به‌کارگیری تکنیک تحلیل مؤلفه‌های اصلی در داده‌کاوی متغیرهای مؤثر بر بازده سهام، مجله ‌پژوهش‌های حسابداری مالی و حسابرسی، 10(37): 25-52.
میرزایی، س.ی.، زراسوندی، ع.، اورنگ، م.، 1394. تأثیر ژئوشیمیایی مخازن نفتی آسماری بر منابع آب کارستی مسجدسلیمان، مجله زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، 5(4): 1-14.
هداوند خانی، ن.، صادقی، ع.، آدابی، م.، طهماسبی، ع، 1395. سنگ چینه­نگاری و زیست چینه­نگاری سازند پابده در برش الگوی روستای چهارده (پهنه خوزستان)، نشریه علوم زمین، 27(107): 137-150.
دولتی، ج.، لشکری­پور، غ.، حافظی مقدس، ن،1393. بررسی عوامل مؤثر بر هیدروژئوشیمی آبخوان زاهدان با استفاده از روش‌های تحلیل عاملی، نمایه‌های اشباع و نمودارهای ترکیبی، نشریه آب‌وخاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 28 (4): 679-694.
مقیمی، ه.، 1396. کاربرد تحلیل عاملی و خوشه‌بندی در ارزیابی هیدروژئوشیمیایی آبخوان دشت قائم‌شهر، نشریه علوم دانشگاه خوارزمی، 3(1): 93-112.
Spruill, T.B., 1998. Use of total organic carbon as an indicator of contamination from an oil refinery, South Central Kansas. Petroleum as a Source of Water Contaminants During the early 20th Century. Petroleum Refineries, 8(3): 76-82.
Catwright, I., Weavor, T.R., Fifield, L.K., 2006. Br/Cl ratio and environmental isotopes as indicators of recharge variability and groundwater flow. An example from the Murray Basin Australian. Chemical Geology, 231(1-2):38-56.
Davis, J.C., 1986. Statistics and data analysis in geology. John Wiley Sons INC. NEW YORK, 646 p.
Drever, J.I., 1985. The geochemistry of natural waters. Englewood Cliffs Prentice Hal, 437p.
Fan, Q., Ma, H., Lia, Z., Tan, H., Li, T., 2010. Origin and evolution of oilfield brininess from tertiary state in Western Qaidam basin. Constrains from 87Sr/86Sr, ,  ,  and water chemistry. Chinese Journal Geochem, 29: 446-454.
Ford, D., Williams, P., 2007. Karst Hydrogeology and Geomorphology. John Wiley Sons. LTD. NEW JERSY, 576 p.
Frape, S.K., Fritz, P., McNutt, R.H., 1984. Water-Rock interaction and chemistry of groundwater from the Canadian Shield, Geochim Comochim ACTA, 48(11): 1617-1627.
Freeman, J., 2007. The use of bromine and chloride mass ratios to differentiate salt dissolution and formation brines in shallow groundwater of the Western Canada Sedimentary Basin, Hydrogeology Journal, 15(7): 1377-1385.
Glover, E.T., Akiti, T.T., Osae, S., 2012. Major ion chemistry identification of the hydrochemical process of groundwater in the Accra plains, Elixir Geoscience, 50(1): 10279-10288.
Ghodbane, M., Boudoukha, A., Bennabidate, L., 2015. Hydrochemical and statistical characterization of groundwater in the Chemora area. Northeastern Algeria. Desalination and Water Treatment, 57(32): 14858-14868.
Hounslow. A, 1995. Water quality data. Analysis and interpretation. CRC PRESS, 416 p.
Jean, J.S., Liao, L., Kar, S., Liu, C.C., Li, Z., 2016. Hydrochemistry of hot springs in the geothermal field of central. Northern and Northeastern Taiwan: Implication occurrence and enrichment of arsenic. Environmental Earth Science, 75(19): 1-13.
Kumar, K.A., Priju, C., Pand Prasad, N.N., 2015. Study on saline water intrusion in the shallow coastal aquifers of Periyar River Basin. Kerala. Using hydrochemical and electrical resistivity methods, Aquatic Procedia, 4(1): 32-40.
Kumar, M., Ramanathan, A.L., Rao, M.S., Kumar, B., 2006. Identification and evaluation of Hydrogeochemical processes in the groundwater environment of Delhi, India. JOURNAL OF Environmental Geology, 50(1): 1025–1039.
Leonard, A., Ward, P., 1962. Use of Na/Cl ratios to distinguish Oil-Field from Salt spring brines in western Oklahoma. Geological Survey RESEARCH, 126-127.
Mahmoudi, N., Nakhaei, M., Porhemmat, J., 2017. Assessment hydrochemistry and contamination of Varamin deep aquifer. Tehran province. Iran, Environ Earth Science, 77(140): 1-14.
Marie, A., Vengosh, A., 2001. Sources of salinity in groundwater from Jericho area, Jordan Valley, Ground Water, 39(2): 240-248.
Oinam, J.D., Ramanathan, A., Singh, G., 2012. Geochemical and statistical evaluation of groundwater in Imphal and Thoubal district of Manipur. India, Journal of Asian Earth Sciences, 48: 136-149.
Piper, M.A., 1944. Graphic Procedure in the Geochemical Interpretation of Water Analyses, EOS. Transaction American Geophysical Union, 25: 914-928.
Richter, B., Kreitler, C., 1991. Identification of Richter Ground Water Salinization Using Geochemical Techniques. Environmental Research Laboratory, Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency. Ada, Oklahoma 74820, 273 p.
Sarikhani, R., Ghasemi Dehnavi, A., Ahmadinejad, Z., Kalantari, N., 2015. Hydrochemical characteristics and groundwater quality assessment in Boushehr province, SW Iran, Environ Earth Science, 74:6265-6281.
Thilagavathi, R., Chidambaram, S., Pethaperumal, S., Chivaya, S., Rao, M.S., Tirumales, K., 2016. An attempt to understand the behavior of dissolved organic carbon in coastal aquifers of the Pondicherry region, South India. Environmental Earth Science, 75: 1-15.
Whittemore, D.O., 1995. Geochemical differentiation of oil and gas brine from other saltwater resources. Case studies from Kansas and Oklahoma. Environmental Geoscience, 2(1): 15-31.