تغییرات سطح سفرۀ آب‌های زیرزمینی با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای GRACE در موتور گوگل ارث (منطقۀ مورد مطالعه: حوضۀ آبخیز دریاچۀ ارومیه، ۲۰۰۲ تا ۲۰۱۷)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکدة جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکدة جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

بررسی تغییرات آب سفره‌های زیرزمینی در برنامه‌ریزی مدیریت پایدار منابع آب هر منطقه از اهمیتی ویژه برخوردار است. بنابراین کاهش سطح تغییرات سفرة آب‌های زیرزمینی نیازمند مدیریت و برنامه‌ریزی درست برای بهره‌برداری از منابع آب است. در این مطالعه سطح تغییرات سفرة آب‌های زیرزمینی حوضة دریاچة ارومیه، با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای GRACE (باند‌های سه‌گانة JPL و GFZ و CSR، مدل CRI Filtered، فیلتر زمانی و مکانی و پروداکت خشکی Lew-Thiknth Uncertainty) در موتور گوگل ارث مربوط به سال‌های ۲۰۰۲ تا ۲۰۱۷ بررسی شد. نتایج حاصل از باند‌های سه‌گانه نشان داد باند JPL در ۱ مه ‌۲۰۰۴ میانگین سطح تغییرات سفرة آب‌های زیرزمینی را ۹۴۷/۱۴ سانتی‌متر، باند GFZ در ۱ سپتامبر ۲۰۱۵ این تغییرات را ۵۵۸/۳۰- سانتی‌متر، و باند CSR این تغییرات را ۲۰۶/۲۸- سانتی‌متر برآورد کرده است. بنابراین، مدل CRI Filtered می‌تواند مرز میان پهنه‌های خشکی و آبی را به طور بسیار دقیق تشخیص دهد. نتایج حاصله نشان داد این مدل بیشترین ضخامت کل آب مایع در سفرة آب‌های زیرزمینی را در ۳۱ مارس ۲۰۰۲ حدود ۵۹۹/۱۱ سانتی‌متر و عدم قطعیت آن را حدود ۷۶۷/۹ سانتی‌متر برآورد کرده است. می‌توان گفت مدل مورد نظر، در ۲۲ مه ‌۲۰۱۷، کمترین میزان ضخامت کل آب مایع را ۳۰۹/۱۲- و عدم قطعیت آن را ۷۵۹/۱۰ سانتی‌متر تخمین زده است. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده می‌توان گفت میزان سطح تغییرات آب سفره‌های زیرزمینی حوضة آبخیز دریاچة ارومیه از نظر پارامتر ضخامت کل آب مایع (Lew-Thiknth) در قسمت‌های شمالی حوضة دریاچة ارومیه و از نظر پارامتر عدم قطعیت در قسمت شمال شرقی حوضة دریاچة ارومیه به‌شدت با افت سطح آب سفره‌های زیرزمینی روبه‌روست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


اشرف‌زاده، افشار؛  جودکی، غلامرضا؛ شریفی، محمد (2015). «ارزیابی منابع آب زیرزمینی ایران با استفاده از داده‌های بررسی گرانش ماهوارة GRACE»، نقشه‌برداری علوم و فناوری تحقیقات، ۵(۴)، صص ۷۳ ـ ۸۴.
افضل‌اولی، رامین (۱۳۷۷). «ارزیابی اثرات پخش سیلاب بر تغذیة مصنوعی سفرة آب زیرزمینی دشت موسیان (استان ایلام)»، پایان‌نامة کارشناسی‌ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز، ۱۵۴ صفحه.
امیرعطایی، بهمن؛ زینال‌زاده؛ کامران (۲۰۱۶). «تجزیه‌وتحلیل روند تغییرات کمّی و کیفی در آب‌های زیرزمینی با در نظر گرفتن ضرایب همبستگی در غرب دریاچة ارومیه»، علوم زمین محیطی، ۷۵(۵)، صص ۱ ـ ۱۰.
بهارلویی، محسن (۱۳۹۲). «تأثیر نوسانات بارش بر آب‌های زیرزمینی دشت دامنه»، پایان‌نامة کارشناسی‌ارشد جغرافیای طبیعی با گرایش اقلیم‌شناسی در برنامه‌ریزی محیطی، استاد راهنما: عباس‌علی آروین، دانشگاه پیام نور اصفهان.
جاودانیان، حامد؛ احمدی دارانی؛ محمود (۱۳۹۵). «برداشت بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی و نشست منطقه‌ای (مطالعة موردی: شهر دامنة اصفهان)»، علوم و مهندسی آب و فاضلاب، ۱(۱)، صص ۴۹ ـ ۶۰.
جودکی، غلامرضا (۲۰۱۴). ردیابی تغییرات گستردة زمین با استفاده از داده‌های گرانشی GRACE، دانشگاه علوم و فناوری نروژ، تروندهایم.
خاکی، مهدی؛  فروتن ایمان؛ کوهن، مایکل؛ آوانژ، جوزف، وان دایک آی جم؛ شوماخر، مایکل؛ شریفی، محمدعلی (2018). «تعیین میزان کاهش ذخیرة آب در ایران توسط داده‌های Assimilatin GRACE به مدل هیدرولوژیکی W3RA»، پیشرفت در منابع آب، ۱۱۴، صص ۱ ـ ۱۸.
خلیلیان، صمد؛ زارع مهرجردی، محمدرضا (۱۳۸۴). «ارزش‌گذاری آب‌های زیرزمینی در بهره‌برداری‌های کشاورزی»، اقتصاد کشاورزی و توسعه، س 13، ش ۵۱، صص 83 ـ ۹۶.
رضایی، رضا؛ ملکی، افشین؛ صفری، مهدی؛ قوامی عبدالله (۱۳۸۹). «ارزیابی آلودگی شیمیایی منابع آب زیرزمینی مناطق پایین‌دست محل دفن زبالة شهر سنندج»، مجلة علمی دانشگاه علوم پژشکی کردستان، د 15، صص 89 ـ ۹۸.
علی‌زاده، ا. (۱۳۸۶). اصول هیدرولوژی کاربردی، دانشگاه امام رضا(ع).
فتح‌الله‌زاده، فرزام؛ بوثوقی، بهزاد؛  نائینی، مهدی رئوفیان  محبی، محمود (۱۳۹۵). «مقایسة نتایج چاه‌های پیزومتری و مشاهدات ماهوارة ثقل‌سنجی گریس در برآورد تغییرات آب‌های زیرزمینی»، د ۲۳، همایش ژئوماتیک دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
فرخ‌نیا، اشکان؛ سعید، مرید (1393). «ارزیابی اثرات بارش و دما بر روند جریان رودخانه‌های حوضة آبریز دریاچة ارومیه»، آب و فاضلاب، ش 3،  صص ۸۶ ـ ۹۷.
فلاح، فاطمه.؛ قربانی‌نژاد، سعید؛ رحمتی، احمد؛  دانشفر، محمد؛  زینویوند، حامد (1395). «کاربرد مدل افزودنی تعمیم‌یافته در مدل‌سازی پتانسیل آب زیرزمینی و مقایسة عملکرد آن با روش‌های آماری دومتغیره»، سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، ۱۰، ۳۲، 1069 ـ ۱۰۸۹.
کوثر، سید آسیه  (۱۳۷۴). مقدمه‌ای بر مهار سیلاب‌ها و بهره‌وری بهینه از آن‌ها، مؤسسة تحقیقات جنگل‌ها و مراتع.
کیانی، فاطمه.؛  عابدینی، موسی؛  احمدزاده ، غلامرضا (۱۳۹۶). «بررسی پتانسیل فرونشست شهرستان کرج با استفاده از روش تلفیق وزنی در محیط GIS»، سومین کنگرة بین‌المللی علوم زمین و توسعة شهری و اولین کنفرانس هنر، معماری و مدیریت شهری، تهران، ایران.
هاشمی‌نژاد، هستی؛ کریمی‌جشنی، امیر (1385). «بررسی کاهش کیفیت آب زیرزمینی واحدهای هیدرولوژیکی نجف‌آباد و اصفهان طی سال‌های ۷۶ تا ۸۳»، اولین همایش منطقه‌ای بهره‌برداری از منابع آب در حوضة کارون‌ـ زاینده‌رود (فرصت‌ها و چالش‌ها).
هندآبادی، محمدکریم (۱۳۷۵). «بررسی رسوبات در حوزه‌های پخش سیلاب لاسجرد سمنان و نقش آن در تغذیة آب‌های زیرزمینی»، پایان‌نامة کارشناسی‌ارشد، دانشکدة منابع طبیعی کرج، دانشگاه تهران.
References
Alizadeh, A. (2007). Principles of Applied Hydrology, Imam Reza University Press. (in Persian)
Adhikary, S., Das, K., Saha, S. K., & Chaki, T. (2013). “Groundwater drought assessment for Barind irrigation Project in Northwestern Bangladesh”, 20th International Congress on Modeling and Simulation, Adelaide, Australia, 1–6 December.
Afzal-Oli, R. (1998). “Evaluation of the effects of flood spreading on artificial nutrition of groundwater aquifer in Mosian plain (Ilam province)”, Master Thesis, Shahid Chamran University of Ahvaz, 154 p. (in Persian)
Amirataee, B. & Zeinalzadeh, K. (2016). “Trends analysis of quantitative and qualitative changes in groundwater with considering the autocorrelation coefficients in west of Lake Urmia”, Environmental Earth Sciences, 75(5), pp. 1-10. (in Persian)
Ashrafzade, A., Judaki, GH., & Sharif, M. (2015). “Iran's groundwater resources assessment using data from the GRACE satellite gravity survey”, Journal of Research Science and Technology Mapping, 5(4), pp. 73-84. (in Persian)
Baharloui, M. (2013). “The effect of precipitation fluctuations on groundwater in Damaneh plain”, Master Thesis in Natural Geography Climatology in Environmental Planning, Supervisor: Abbas Ali Arvin, Payame Noor University of Isfahan. (in Persian)
Chen, Q., Shen, Y., Chen, W., Zhang, X., & Hsu, H. (2016). “An improved GRACE monthly gravity field solution by modeling the non-conservative acceleration and attitude observation errors”, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 90, pp. 503–523.
Falah, F., Ghorbani-Nejad, S., Rahmati, O., Daneshfar, M., & Zeinivand, H. (2016). “Applicability of generalised additive model in groundwater potential modelling and comparision its performance by bivariate statistical methods”, Geocarto International, 32(10), pp. 1069-1089. (in Persian)
Farrokhnia, A. & Morid, S. (2014). “Evaluation of the effects of rainfall and temperature on the flow of rivers in the catchment area of Lake Urmia”, Journal of Water and Sewerage, No. 3,, pp. 86-97. (in Persian)
Fathollahzadeh, F., Vosuogi, B., Raufian Naeini, M., & Mohebbi, M. (2016). “Comparison of the results of piezometric wells and observations of Grace gravimetric satellite in estimating groundwater changes”, Vol. 23, Geomatics Conference of Islamic Azad University, Tehran, Iran. (in Persian)
Hasheminejad, H. & Karimi Jashni, A. (2006). “Investigation of groundwater quality loss in Najafabad and Isfahan hydrological units during the years 76 to 83”, The first regional conference on the exploitation of water resources in the Karun Zayandehrud basins (opportunities and challenges). (in Persian)
Hindabadi, M. K. (1996). “Investigation of sediments in the areas of Lasjerd flood distribution in Semnan and its role in groundwater nutrition”, Master Thesis, Faculty of Natural Resources, Karaj, University of Tehran. (in Persian)
Javadanian, H. & Ahmadi Darani, M. (2016). “Irregular abstraction of groundwater resources and regional meeting: a case study of the city of Isfahan”, Journal of Water and Wastewater Science and Engineering, 1(1), pp. 49-60. (in Persian)
Joodaki, G. (2014). Earth Mass Change Tracking Using GRACE Satellite Gravity Data, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim. (in Persian).
Khaki M, Forootan E, Kuhn M, AWange J, van Dijk A I J M, Schumacher M, Sharip M A.( 2018). Determining water storage Depletion within iran by Assimilatin GRACE data into the W3RA Hydrological Model, Advances in Water Resources. 114: 1-18.(in Persian). Khalilian, S. & Mehrjerdi, M. (2005). “Evaluation of groundwater in agricultural exploitation”, Agricultural Economics and Development, Year 13, No. 51, pp. 96-83. (in Persian)
Kiani, F., Abedini, M., & Ahmadzadeh, Gh. (2017). “Investigation of subsidence potential of Karaj city using weight integration method in GIS environment”, 3rd International Congress of Earth Sciences and Urban Development and the first conference on art, architecture and urban management, Tehran, Iran. (in Persian)
Kowsar, S. A. (1995). An Introduction to Flood Control and Optimal Utilization, Forest and Rangeland Research Institute, 552. (in Persian)
Lee, S., Seo, J., & Lee, SK. (2014). “Validation of Terrestrial Water Storage Change Estimates Using Hydrologic Simulation”, Journal of Water Resources and Ocean Science, 3(1), pp. 5-9.
Liu, B., Zhou, X., Li, W., Lu, C., & Shu, L. (2016). “Spatiotemporal Characteristics of Groundwater Drought and Its Response to Meteorological Drought in Jiangsu Province, China”, Water Journal, 8(11), 480.
Longuevergne, L., Scanlon, BR., & Wilson, CR. (2010). GRACE hydrological estimates for small basins: evaluating processing approaches on the High Pl ains Aquifer, USA. Water Resources Research, 46: W11517.DOI: 10.1029/2009WR008564.
Mackay, J. D., Jackson, C. R., & Wang, L. (2014). “A lumped conceptual model to simulate groundwater level time-series”, Environmental Modelling and Software, 61, pp. 229-245.
Rami lien, G, Famiglietti, JS, & Wahr, J. (2008). Detection of continental hydrology and glaciology signals from GRACE: a review, Surveys in Geophysics, 29, pp. 361–374. DOI: 10.1007/s10712-008- 9048-9.
Rezaei, R.  Maleki, A. Sarifi, M. Ghavami, A. (2010). “Evaluation of chemical pollution of groundwater resources in downstream areas of Sanandaj city landfill”, Journal of Kurdistan University of Medical Sciences, Vo. 15, pp. 1989-1998. (in Persian)
Wahr, J., Swenson, S., & Velicogna, I. (2006). Accuracy of GRACE mass estimates, Geophysical Research Letters 33: L06401.
Wulder, M. Michael A. Thomas R. David P.Roy, Christopher J.Crawford, Jeffrey G.Masek, Curtis E.WoodcockRichard G.Allen, Martha C.Anderson, Alan S.Belward, Warren B.CohenjJohnDwyerbAngelaErbkFengGaohPatrickGriffithslDennisHelder, TxominHermosilla,James D.Hipple,PatrickHostert…ZheZhu Current status of Landsat program, science, and applications. Remote sensing of environment, 2019. 225: p. 127-147.
(2019). “Current status of Landsat program, science, and applications”, Remote sensing of environment, 225, pp. 127-147.
Xiao, Y., GU, X., Yin, S., Shao, J., Cui, Y., Zhang, Q., & Niu, Y. (2016). “Geostatistical interpolation model selection based on ArcGIS and spatio-temporal variability analysis of groundwater level in piedmont plains, northwest China”, SpringerPlus, 5(1), pp. 1-15.
Zhang, W., Yan, Y., Zheng, J., Li, L., Dong, X., & CAI, H. (2009). “Temporal and spatial variability of annual extreme water level in the Pearl River Delta region, China”, Global and Planetary Change, 69(1), pp. 35-47.