۱۸

۴۴۲/۰

۴۰۷/۰

۳۷۰/۰

۳۱۳/۰

۲۰

۴۲۵/۰

۳۹۱/۰

۳۵۶/۰

۳۰۰/۰

۲۵

۳۹۳/۰

۳۶۲/۰

۳۲۹/۰

۲۷۷/۰

۳۰

۳۷۲/۰

۳۴۱/۰

۳۰۹/۰

۲۶۰/۰

شکل (۳-۱): نقشه موقعیت چاه­های مشاهده­ای آب­زیرزمینی محدوده بابل - بابلسر
۳-۷- معرفی سیستم اطلاعات جغرافیایی
یک نمونه از امکانات بسیار کارا و پیشرفته در زمینه بررسی­های کیفی آب، استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) است، که در چند سال اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است تا قابلیت­ها و کارایی­های آن در مطالعه سفره آب­زیرزمینی یک منطقه نسبت به روش های سنتی و دستی که غالبا وقت­گیر و پرهزینه است شناسایی و معرفی گردد تا بتوان هم با سرعت بالا و هم با هزینه کمتر و با بهنگام نمودن اطلاعات، در هر زمان دلخواه از وضعیت سفره آب­زیرزمینی منطقه آگاهی پیدا کرد و با اعمال تمهیدات لازم، مدیریت صحیحی بر منابع آب اعمال کرد.
۳-۸- تعریف GIS
سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS یک سیستم کامپیوتری برای مدیریت داده ­های فضایی است (مالک زوسکی، ۱۹۹۹)^[۹]. البته تلاشهای زیاد دیگری نیز برای ارائه تعریفی جامع از GIS صورت گرفته است. یکی از تعاریفی که توسط کریسمن^[۱۰] (۲۰۰۲) در مورد این سیستم­ها ارائه شده است چنین می­باشد: مجموعه ­ای از سخت­افزار، نرم­افزار، داده، کاربر، سازمان­ها و سلسله مرتب برای جمع­آوری، ذخیره، پردازش، تجزیه و تحلیل و انتشار اطلاعاتی درباره نواحی مختلف کره زمین، یک سیستم اطلاعات جغرافیایی است.

به طور کلی این تعاریف همگی بر دو جنبه اصلی این سیستم­ها تکیه دارند: فن­آوری و حل مسائل. از نظر فن­آوری GIS به عنوان یک سری ابزار جهت ورود، ذخیره و بازیافت، تجزیه و تحلیل، دستکاری و خروج داده ­های مکانی، تعریف می­گردد و از نظر حل مسائل می­توان چنین گفت که GIS عملاً در فرایند تصمیم ­گیری نقشی اساسی را بازی می­ کند و توانایی انجام عملیات بیشماری بر روی هر نوع داده مکانی و یا مشخصاتی ذخیره شده در خود را دارد. در واقع هدف نهایی GIS را می­توان فراهم کردن پشتوانه­ای برای تصمیم ­گیری­ها دانست (طاهرکیا، ۱۳۷۶).
در ادامه به شرح مختصری درباره مؤلفه­ های اصلی هر سیستم اطلاعات جغرافیایی می­پردازیم:
- ورود داده ­ها: ورود داده ­ها به فرایندی اطلاق می­ شود که در آنها داده ­های مورد نیاز برای انجام کارهای تخصصی، شناسایی و جمع­آوری می­شوند. این فرایند شامل بدست­ آوردن، قالب­بندی، تعیین مرجع، گردآوری و ارائه سند برای داده­هاست. این داده ­ها به صور مختلف در دسترسی کاربران قرار می­گیرند. مثلاً نقشه­های مقایسه­ ای، جداول، نمودارها و داده ­های رقمی حاصل از عکس­های هوایی یا ماهواره­ای و…. یکی از فواید GIS توانایی ترکیب انواع داده­هایی است که در قالب­های مختلف گردآوری شده ­اند. GIS روش های مختلفی را برای ورود داده ­ها فراهم می­ کند مانند رقمی­سازی (Digitize) با کامپیوتر، با اسکن­کننده­ها و یا ویرایشگرهای دستی و…. این داده ­های ورودی در قالب­های مختلف در نرم­افزارهای GIS ذخیره می­شوند.
- تجزیه و تحلیل: تجزیه و تحلیل، فرایند استنباط یا دریافت مفاهیم از داده­هاست. این فرایند غالباً بصورت بصری انجام می­ شود ولی محاسبات آماری، تطبیق مدلها با مقادیر داده ­ها و سایر عملیات نیز توسط این سیستم­ها قابل انجام است. روش های بکار رفته توسط نرم­افزار برای تجزیه و تحلیل توسط کاربران و متناسب با اهداف، نوع داده ­های ورودی و امکانات خروجی تنظیم می­گردد و گاهی نتایج نهایی مجدداً به عنوان یک سری داده ورودی به سیستم برگشت داده شده و تحلیل­های دیگری به منظورهای دیگر بر روی آنها صورت می­گیرد تا تصمیم بهتری اتخاذ گردد.
- خروج داده ­ها: مؤلفه خروج داده ­ها در GIS راهی برای دیدن داده ­ها و یا اطلاعات را فراهم می ­آورد. در حقیقت زیرسیستم نتایج پردازش و تجزیه و تحلیل داده ­ها توسط نرم­افزار GIS را به کاربر نشان می­دهد. انواع خروجی داده ­ها را می­توان به سه گروه طبقه ­بندی کرد: خروجی نوشتاری (Text) مثل جداول، خروجی­ترسیم (Graghical) مثل نقشه­ها، خروجی رقمی (Digital) مثل دیسک­ها (نقشه­ها استانداردترین شکل خروجی هستند ولی اغلب جداولی نیز با آنها همراه است). وضعیت خروجی به امکانات سیستم نرم­افزاری و سخت­افزاری وابسته بوده و توسط کاربر قابل تنظیم است و گاهی تمام موارد فوق قابل دسترسی می­باشد. همانطور که گفته شد گاهی اطلاعات خروجی به عنوان یک سری داده جدید به سیستم برگردانده می­شوند و مورد بررسی بیشتر قرار می­گیرند که به این فرایند انتقال داده گفته می­ شود و می­­توان آنرا نوع دیگری از خروجی­ها دانست.
- ساختار داده ­ها: برخلاف بیشتر انواع داده­هایی که در سیستم­های جدید اطلاعاتی به­ طور معمول بکار برده می­شوند، داده ­های جغرافیایی از پیچیدگی ویژه­ای برخوردارند زیرا این داده ­ها باید شامل اطلاعاتی درباره موقعیت مکانی، ارتباطات توپولوژیک محتمل و ویژگی­های ثبت شده موضوعات باشند (طاهرکیا، ۱۳۷۶). داده ­های جغرافیایی با تکیه بر سیستم مختصات استاندارد به مکان­هایی از سطح زمین مربوط می­گردند. این سیستم یا در مقیاس محلی است یا در سطح بین ­المللی و بصورت شبکه تصویری می­باشد. این مختصات موقعیت داده ­ها را نسبت به ­یک مبنا و نسبت به ­یکدیگر برای کاربر مشخص می­ کند و دانستن آن در پیش ­بینی­ها بسیار مؤثر خواهد بود. کلیه داده ­های جغرافیایی را می­توان در سه مفهوم اصلی توپولوژیک، یعنی نقطه و خط و سطح خلاصه نمود. به عبارت دیگر هر پدیده جغرافیایی و فضایی را می­توان با نقطه، خط یا سطح بانضمام برچسب یا نوشته­ای که جنس و نوع آنرا بیان کند نشان داد. مجموعه این نشانه­ها، برچسب­ها و مختصات آنها در گذشته بصورت نقشه به نمایش در می­آمد و مورد استفاده قرار می­گرفت. امروزه و با پیشرفت علوم و فن­آوری، تهیه نقشه­ها توسط کامپیوتر و نر­افزارهای بخصوصی صورت می­گیرد که GIS یکی از این ابزارهاست.
۳-۹- ایجاد پایگاه اطلاعاتی و تهیه نقشه­های کیفی
امروزه برای مدیریت بهتر در بررسی آبهای زیرزمینی یک منطقه، از GIS به عنوان یک ابزار کارآمد بهره می­گیرند. اصولاَ پارامتر­های کیفی و کمی آب زیرزمینی در هر منطقه­ای از نوسانات زیادی در بازه­های زمانی برخوردار است. به دلیل متغیر بودن پارامترهای محیطی از نقطه­ای به نقطه دیگر، مطالعه آن­ها با روش­های متداول آمار کلاسیک مانند تجزیه و تحلیل واریانس که موقعیت جغرافیایی و مکانی نمونه­ها را در محیط در نظر نمی­گیرد، چندان مفید نخواهد بود. از این رو در این تحقیق از برنامه سیستم اطلاعات جغرافیایی که قادر به برآورد وتخمین خصوصیت مورد نظر در مکان­های فاقد نمونه برداری با بهره گرفتن از اطلاعات حاصل از نقاط نمونه برداری شده می­باشد، استفاده شده است. یکی از کاربردهای مهم GIS تولید نقشه­های کیفی با انتخاب فرایند درون­یابی مناسب می­باشد. بدین صورت که با فرایند درون­یابی (Interpolation) می­توان مقادیر تخمینی را برای یک سطح کامل از یک تعداد نقاط ساده با مقادیر مشخص تهیه نمود و یک مجموعه پیوسته را ساخت. سپس با تلفیق نقشه­های مختلف با یکدیگر جهت بهره ­برداری بهینه از ­آنها و مطالعه آبهای زیرزمینی نظیر مدل­سازی­های مختلف (کمی و کیفی) و پهنه­ بندی­های گوناگون استفاده نمود. در این تحقیق نیز از تلفیق نقشه­ها در محیط GIS برای تهیه نقشه­های کیفی آب­زیرزمینی محدوده مطالعاتی بابل- بابلسر استفاده شده است.
۳-۱۰- پارامترهای مورد نیاز جهت بررسی کیفی آب­زیرزمینی منطقه
از پارامترهای کیفی معمول جهت شناخت و بررسی ژئوشیمی آبهای زیرزمینی یک منطقه می­توان به آنیون و کاتیون­های محلول (Cl^-،(So₄)^-2 ،(Hco₃)^- ، Ca⁺²، Mg⁺²، Na⁺، K⁺)، باقیمانده خشک (TDS)، هدایت الکتریکی (EC)، pH ، نسبت جذب سدیم (SAR) و غیره اشاره نمود. در ادامه توضیح مختصری در رابطه با هر یک از این پارامترهای شیمیایی آمده است.
یکی از مهمترین وظایف در تحقیقات آب­زیرزمینی، ترجمه داده ­های شیمیایی به طریقی مناسب می­باشد که بتوان آنها را بطور بصری مورد بررسی قرار داد (فریز ۱۹۷۹، ۴۸۵)^[۱۱]، بنابراین رسم نمودار و تهیه نقشه­های مختلف از این پارامترها علاوه­­بر ارائه یک دید مکانی به مفسر، تفسیر هیدروژئوشیمی منطقه را ساده­تر می­نماید. برای این­ منظور مقادیر نقطه­ای پارامترهای کیفی اشاره شده دشت بابل- بابلسر برای دوره آماری ۱۱ ساله به نرم­افزارGIS منتقل گردید و با درون­یابی به روش Splin نقشه­های مورد نظر ترسیم شدند تا اطلاعات تفسیری دقیق­تری صورت گیرد.
۳-۱۰-۱- آنیون­ها و کاتیون­ها
نمکهای محلول در آب به صورت کاتیون و آنیون تجزیه می­شوند و هرچه مقدار نمک در آب بیشتر باشد مقدار این یون­ها افزایش می­یابد. آنیون­ها شامل مجموع غلظت یون­های Cl^-،(So₄)^-2 ،(Hco₃)^- ،)^-۲ (Co₃ و کاتیون­ها شامل مجموع غلظت یون­هایCa⁺²، Mg⁺²، Na⁺، K⁺ می­باشند.
کلر: یون کلرید (^-Cl) یکی از مهمترین آنیون­های موجود در آب است. علاوه­براین، از آنجائیکه این یون عمدتاً با سدیم و منیزیم در طبیعت وجود دارد و باتوجه به حلالیت قابل توجه این ترکیبات در آب، مقادیر قابل ملاحظه­ای از آن در آبهای زیرزمینی وجود دارد. منشأ اصلی کلر در آبهای زیرزمینی، سنگهای تبخیری، آبهای شور محبوس و یا آب دریا بوده و سنگهای آذرین سهم کمتری در تأمین کل آبهای زیرزمینی دارد (باور ۱۹۷۸، ۳۳۹)^[۱۲]. براساس استاندارد جهانی بهداشت مقدار کلر آب آشامیدنی حداکثر ppm250 است.
سولفات: آنیون سولفات دومین آنیون موجود در آب اقیانوسها و دریاهاست. عمدتاً بصورت سولفاتهای Ca و Mg و K یافت می­ شود. مهمترین منبع ورود این یون در آبهای طبیعی عبارتست از: سولفیدهای فلزی نظیر آهن، نیکل، مس، روی و سرب. این سولفیدها در اثر شرایط جوی و رطوبت اکسید شده و به سولفات تبدیل می­شوند که در اثر انحلال در آبهای جاری، به آبهای زیرزمینی وارد می­شوند (فرسنیوز ۱۹۸۸، ۸۰۴)^[۱۳]. همچنین منشأ سولفات آبهای زیرزمینی، رسوباتی نظیر ژیپس، انیدریت، سولفات سدیم و اکسیداسیون پیریت و سایر سولفیدهای موجود در سنگهای آذرین و رسوبی می­باشد. بر اساس استاندارد بهداشت جهانی (W.H.O) حداکثر مجاز سولفات منیزیم و سدیم در آب آشامیدنی ۴۵۰ میلی­گرم در لیتر می­باشد.
کربنات و بی­کربنات: یون بی­کربنات تشکیل دهنده اصلی و کربنات تشکیل دهنده فرعی در آبهای زیرزمینی می­باشند. کربنات و بی­کربنات موجود در آب از Co₂ اتمسفر، Co₂ تولید شده بوسیله موجودات زنده در خاک، سنگهای کربناته و کانی­های تبخیری تأمین می­شوند (باور ۱۹۷۸، ۴۸۰). در آب­زیرزمینی بی­کربنات با غلظت بیش از ۲۰۰ میلی­گرم در لیتر غیرمعمول نمی ­باشد، آب­های محتوی غلظت­های بی­کربنات بیش از ۴۰۰ میلی­گرم در لیتر در اکثر صنایع نامطلوب می­باشند. غلظت کربنات­ آبهای طبیعی معمولاً کمتر از ۱۰ میلی­گرم در لیتر است.