Application of Hydrologeochemical and Isotopic Techniques for Better Understanding of Water Resources Characteristics in Paveh and Javanrud Study Areas, Kermanshah

Document Type : Research paper

Authors

1 Assiciate Professor and head Chair of Groundwater and Geothermal Research Center (GRC)/Ferdowsi University of Mashhad

2 MSc Student of Hydrogeology and GRC member, Ferdowsi University of Mashhad

Abstract

Effective management of water resources includes the recognition and evaluation of influential parameters on quality and quantity of water. The current work aim to evaluate the hydrochemical and isotopic features of the most important water resources located in Paveh and Javanrud, which are parts of Kermanshah province and are near the vicinity of Iran-Iraq border. The study was conducted by sampling from water resources through two distinct periods including wet season (December 2014) and dry season (October 2015) and totally 34 water samples including groundwater (spring, well, and cave) and surface water (i.e., rivers) were taken. By applying various techniques (Piper, Gibbs model, ionic ratios, complex curves, and Principal Component Analysis -PCA) and isotopic content evaluation, it was found that Bisotun limestones and Ilam-Sarvak formations affected the water resources’ chemical contents and the water hydrochemical type was dominantly Bicarbonate-Calcic. The quality of the studied areas’ water resources was affected by the geology (water and rock interaction). Investigation of water resources’ isotopic ratios and its comparison with Paveh meteoric water line (PMWL) indicated three categories of water resources: the first group, due to isotopic depletion of water was recharged from elevated areas (mountains) during the cold seasons and karstic water had low residence time because of rapid movement of water (through conduit system). The second group was characterized by more isotopic enrichment and long residence time than the first group, and hence in addition to precipitation, the groundwater mixing affected them. The third group (rievers) is more enriched due to evaporation. The mean elevation of all karstic resources had a good agreement with the elevations of the karstic sinkholes in the region.

Keywords

References

آقانباتی، ع. 1383.زمین‌شناسی ایران. تهران. سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدن ایران.
باقری ششده، ر.، رئیسی، ع.، محمدی، ض.، بهادری، ف.، 1386. تعیین منشأ آب چشمه‌های کارستی بخش شرقی تاقدیس راوندی با استفاده از ایزوتوپ‌های 18O و 2 H ، هیدرو شیمی و بیلان: یازدهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد.
رئیسی، ع.،1381. پروژه مطالعات نیمه تفصیلی منابع آب کارست حوضه الوند کرمانشاه جلد سوم گزارش آب‌های زیرزمینی و زون‌های کارستی حوضه الوند. شیراز، بخش علوم زمین دانشگاه شیراز.
 سلیم، ق.، کرمی، غ.، غزنوی، ک.،1390. بررسی هیدروژئوشیمیایی و هیدروژئولوژی آبخوان‌های محدوده دشت ذهاب. هفتمین کنفرانس زمین‌شناسی مهندسی و محیط‌زیست ایران ص. 7.شاهرود، دانشگاه صنعتی شاهرود.
شجاعی، م.، محمدزاده، ح.، فتحی نجفی، ع.، 1391.بررسی و مقایسه خصوصیات هیدروژئوشیمیایی و هیدرودینامیکی چشمه‌های کارستی مزار، اندرخ و چشمه گیلاس. اولین همایش زمین‌شناسی فلات ایران کرمان. ص. 8، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته.
طاهری،ک.، رئیسی، ع.، 1389. منابع کارست ایران مقدمه‌ای بر یک مفهوم. نخستین کنفرانس ملی پژوهش‌های کاربردی منابع آب ایران .ص.14.کرمانشاه، شرکت آب منطقه‌ای کرمانشاه.
غزنوی، ک.، کرمی، غ.، سلیم ق.، ۱۳۹۰.بررسی خصوصیات هیدروژئوشیمیایی و هیدروژئولوژیکی آب دشت‌های آبرفتی مجاور سراب نیلوفر در استان کرمانشاه، هفتمین کنفرانس زمین‌شناسی مهندسی و محیط‌زیست ایران، شاهرود، دانشگاه صنعتی شاهرود.
کرمی، غ.، خسروی سوادجانی، ر.، طاهری، ع.، ۱۳۹۰. بررسی وجود و یا عدم وجود ارتباط هیدرولیکی بین آبخوان کارستی چشمه امام قیس با چاه‌های آب مجاور، هفتمین کنفرانس زمین‌شناسی مهندسی و محیط‌زیست ایران، شاهرود، دانشگاه صنعتی شاهرود.
کریمی وردنجانی، ح.، 1389. هیدروژئولوژی کارست. شیراز، انتشارات ارم شیراز.
کلانتری، ن.، رحیمی، م. ح.، چرچی، ع.، 1386. استفاده از دیاگرام‌های ترکیبی، تحلیل عاملی و نمایه‌های اشباع در ارزیابی کیفی آب زیر‌زمینی دشت‌های زویرچری و خران. نشریه زمین‌شناسی مهندسی، جلد دوم، شماره 1، بهار و تابستان 1386.ص 339-358.
محمدزاده، ح.، 1395. تهیه نقشه‌های پهنه‌بندی و خط ایزوتوپی (VS.2H18O) نزولات جوی استان کرمانشاه و بررسی منشاء آب‌های سطحی و زیرزمینی و تعیین سن نسبی و زمان ماندگاری آب‌های کارستی با استفاده از ردیاب‌های هیدروشیمیایی و ایزوتوپی. مشهد، دانشکده علوم، مرکز تحقیقات آب‌های زیر‌زمینی.
محمدزاده، ح.، اسکندری، ع.، نجفی، م.، 1395. بررسی ترکیب ایزوتوپی نزولات جوی در محدوده مطالعاتی پاوه. ص. 5. دومین همایش ملی کاربرد ایزوتوپ‌های پایدار مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد.
ناصری, ح. ر.، 1370. مطالعه هیدروژئولوژیکی چشمه‌های کارستی حوضه آبریز سد درودزن. پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته آب‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز.
ولی نیا، ح.، ناصری، ح.، نخعی، م.، و فتوت م،. ۱۳۹۰. تعیین سنگ منشأ آب‌های زیرزمینی با استفاده از نسبت‌های یونی مطالعه موردی : دشت حسن‌آباد، کرمانشاه. سی‌امین گردهمایی علوم زمین، تهران، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
Aghazadeh, N., Asghari-Mogaddam, A. A., 2011. Investigation of hydrochemical characteristics of groundwater in the Harzandat aquifer, Northwest of Iran. Environmental Monitoring and Assessment, 176(1-4), 183-195.‏
Camacho Suarez, V. V., Saraiva Okello, A. M. L., Wenninger, J. W., and Uhlenbrook, S., 2015. Understanding runoff processes in a semi-arid environment through isotope and hydrochemical hydrograph separations. Hydrology and Earth System Sciences, 19(10), 4183-4199.‏
Clark, I. D., 2015. Groundwater Geochemistry and Isotopes: CRC Press.
Clark, I.D., Fritz P., 1997. Environmental Isotopes in Hydrogeology. CRC Press.
Craig, H., 1961. Isotopic variations in meteoric waters. Science, 133(3465), 1702-1703.‏
Ford, D., Williams, P. D., 2013. Karst hydrogeology and geomorphology. John Wiley and Sons.
Gemici, U., Filiz, S., 2001. Hydrochemistry of the Cesme geothermal area in western Turkey. J.Volcanol. Geotherm. Res.110, 171–187.
Gibbs, R.J., 1970. Mechanisms controlling world water chemistry. Science, 170, 1088- 1090.
Goldscheider, N., Drew, D., 2007. Methods in Karst Hydrogeology: IAH: International Contributions to Hydrogeology, 26.
Han, Z., Tang, C., Wu, P., Zhang, R., Zhang, C., 2014. Using stable isotopes and major ions to identify hydrological processes and geochemical characteristics in a typical karstic basin, Guizhou, southwest China. Isotopes in Environmental and Health Studies, 50(1), 62-73.‏
Hounslow, A., 1995. Water quality data: analysis and interpretation. CRC press.
Karimi, H., Moore, F., 2008. The source and heating mechanism for the Ahram, Mirahmad and Garu thermal spring, Zagros Mountains, Iran. Geothermics 37 , 84 – 100.
‏Karimi, H., Raeisi, E., Bakalowicz, M., 2005. Characterising the main karst aquifers of the Alvand basin, northwest of Zagros, Iran, by a hydrogeochemical approach. Hydrogeology Journal, 13(5-6), 787-799.‏
Kele, S., Özkul, M., Fórizs, I., Gökgöz, A., Baykara, M. O., Alçiçek, M. C., Németh, T., 2011. Stable isotope geochemical study of Pamukkale travertines: new evidences of low-temperature non-equilibrium calcite-water fractionation. Sedimentary Geology, 238(1), 191-212.‏
‏Marques, J. M., Eggenkamp, H. G., Graça, H., Carreira, P. M., José Matias, M., Mayer, B., Nunes, D., 2010. Assessment of recharge and flowpaths in a limestone thermomineral aquifer system using environmental isotope tracers (Central Portugal). Isotopes in Environmental and Health Studies, 46(2), 156-165.‏
Langmuir, D., 1997. Aqueous Environmental Geochemistry. New Jersey: Prentice-Hall.
Mustafa, O., Merkel, B., Weise, S. M., 2015. Assessment of Hydrogeochemistry and Environmental Isotopes in Karst Springs of Makook Anticline, Kurdistan Region, Iraq. Hydrology, 2(2), 48-68.‏
Kyle W.B., Jeannie R.B., 2007. Distinguishing Sources of Ground Water Recharge by Using δ2H and δ18 O. Ground water.Mazor, E., 2004. Chemical and Isotopic Groundwater Hydrology. Mercel Dekker. Inc., New York.‏Pavlovskiy, I., Selle, B., 2015. Integrating hydrogeochemical, hydrogeological, and environmental tracer data to understand groundwater flow for a karstified aquifer system. Groundwater, 53(S1), 156-165.‏
Pearson, K., 1901. Principal components analysis. The London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journalof Science, 2(11), 559-572
Sánchez, D., Andreo, B., López, M., González, M. J., Mudarra, M., 2015. Characterization of Carbonate Aquifers (Sierra de Grazalema, S Spain) by Means of Hydrodynamic and Hydrochemical Tools. In Hydrogeological and Environmental Investigations in Karst Systems (pp. 171-180).‏
Shuster, E. T., White, W. B., 1971. Seasonal fluctuations in the chemistry of lime-stone springs: A possible means for characterizing carbonate aquifers. Journal of Hydrology, 14(2), 93-128.‏
Srivastava, S. K., Ramanathan, A. L., 2008. Geochemical assessment of groundwater quality in vicinity of Bhalswa landfill, Delhi, India, using graphical and multivariate statistical methods. Environmental Geology, 53(7), 1509-1528.‏
Hydrogeology
Volume 3, Issue 1
Publisher
September 2018
Pages 80-98

Files

Share

How to cite

Statistics