مجله اکوهیدرولوژی

مجله اکوهیدرولوژی

تحلیل چندمتغیره شاخص آلودگی آبخوان قزوین با استفاده از توابع مفصل آرشمیدسی و الیپتیک

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری رشته آب و سازه های هیدرولیکی، واحد علوم و تحقیقات،دانشگاه آزاد اسلامی،تهران، ایران
2 نویسنده مسئول، دانشکده عمران، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 موسسه تحقیقات آب، وزارت نیرو، تهران، ایران
4 دانشکده تحصیلات تکمیلی محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
منابع آب زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه‌خشک ایران، از جمله آبخوان قزوین، تحت فشار فزاینده‌ای ناشی از بهره‌برداری بیش از حد و تغییرات اقلیمی قرار دارند. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی چندمتغیره آلودگی آبخوان قزوین، با استفاده از شاخص کیفیت آب زیرزمینی بر مبنای یازده پارامتر: Na⁺، K⁺، Mg²⁺، Ca²⁺، SO₄²⁻، Cl⁻، HCO₃⁻، pH، TDS، EC و TH و با بکارگیری شش خانواده تابع مفصل شامل گوسی، t-استیودنت، کلایتون، فرانک، جو و AMH انجام شده است. داده‌های مورد استفاده مشتمل بر اطلاعات ۲۸ پیزومتر دشت قزوین است که طی دوره ۱۳۸۵–۱۴۰۱ موجود است. در این مطالعه با در اختیار داشتن اطلاعات در پیزومترهای مختلف، از توابع مفصل برای تحلیل مکانی-زمانی شاخص آلودگی در پهنه دشت قزوین استفاده شده است. نتایج نشان داد توابع مفصل AMH، کلایتون و فرانک در شبیه سازی ارتباط شاخص GWQI در پیزومترها، مدل‌های برتر هستند. دوره بازگشت توأم TAND برابر ۱۱.۱۱ سال در برابر TOR برابر ۱.۷۳ سال است که تفاوت ۶.۴ برابری را نشان داده و اثبات می‌کند رویکرد تک‌متغیره ریسک را به‌طور سیستماتیک دست کم می‌گیرد. نتایج مطالعات نشان می دهد که می توان از توابع کاپولای شرطی برای تحلیل مکانی-زمانی ریسک آلودگی آبخوان به صورت احتمالاتی استفاده کرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

1       Adimalla, N. (2019). Groundwater quality for drinking and irrigation purposes and potential health risks assessment: A case study from semi-arid region of South India. Exposure and Health, 11, 109–123.
2       Ayantobo, O.O., Li, Y., & Song, S.  (2019).  Multivariate drought frequency analysis using four-variate symmetric and asymmetric Archimedean copula functions. Water Resources Management, 33, (1) , 103-127.
3       Birjandi, V., Tabatabaei, S. H., Mastoori, R., Mazaheri, H., & Mirabbasi Najafabadi, R. (2022). Multivariate analysis of groundwater quality using Archimedean copula functions: Case study of Shahrekord Plain. New Findings in Applied Geology, 16(32), 139–153. (In Persian)
4       Genest, C., & Rivest, L.P. (1993). Statistical inference procedures for bivariate Archimedean copulas. JASA, 88(423), 1034–1043.
5       Genest, C., & Favre, A.-C. (2007). Everything you always wanted to know about copula modeling but were afraid to ask. Journal of Hydrologic Engineering, 12(4), 347–368.
6       Jafari-Asl, J. & Mohamadi, S. (2026). Groundwater quality index prediction and aquifer failure risk analysis using metaheuristic-tuned artificial neural networks. Sci. Rep., 16, 18466.
7       Joe, H. (1997). Dependence Modeling with Copulas. CRC Press, 480 pages.
8       Kao, S.-C  &  Govindaraju, R. S. (2010). A copula-based joint deficit index for droughts. Journal of Hydrology, 380(2-1), 121-134.
9       Khorrami, B., Gunduz, O., & Kasiviswanathan, K.S. (2024). Uncovering the impacts of depleting aquifers: A remote sensing analysis. Remote Sensing of Environment, 300, 113894.
10    Kian, R., Kian, A., & Nazif, S. (2022). Using Agent Base Model for managing groundwater resources: Qazvin Plain Aquifer. Interciencia, 47(6), 229–237.
11    Mirabbasi, R., Fakheri-Fard, A., & Dinpashoh, Y. (2012). Bivariate drought frequency analysis using the copula method. Theoretical and Applied Climatology, 108, (1-2), 191-206.
12    Mofidi, M., Hooshiaripour, F., Kardan Moghadam, H., & Noori, R. (2025). Trend analysis of groundwater quality changes using the Groundwater Quality Index: Case study of the Qazvin aquifer. Journal of Aquifer and Qanat, 6(1), 107–130. (In Persian)
13    Moradzadeh Rahmatabadi, S., Irandoust, M., & Mirabbasi, R. (2023). Multivariate analysis of rainfall–runoff characteristics using copulas. Journal of Earth System Science, 132, 93.
14    Nelsen, R.B . (2006). An Introduction to Copulas (2nd ed.). Springer-Verlag, New York.
15    Noori, R., Maghrebi, M., Mirchi, A., Tang, Q., Bhattarai, R., Sadegh, M., ... & Madani, K. .. (2021). Anthropogenic depletion of Iran's aquifers. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(25),  e2024221118.
16    Noori, R., Bateni, S.M., Saari, M., Tajrishy, M., & Abolfathi, S. (2023).  Decline in Iran's groundwater recharge. Nature Communications, 14, 6674.
17    Saghafian, B., & Sanginabadi, H . (2020). Multivariate groundwater drought analysis using copulas. Hydrology Research, 51(4), 666-685.
18    Salvadori, G., De Michele, C., Kottegoda, N.T., & Rosso, R. (2007). Extremes in Nature: An Approach Using Copulas. Springer, Dordrecht.
19    Sadeghfam, S., Farmani, H., & Mirabbasi, R. (2025). Developing reservoir drought index and copula-based frequency analysis for Lake Urmia basin. Journal of Hydrology: Regional Studies, 60, 102476.
20    Seifian, Z., Hooshyaripor, F., Saghafian, B., & Mirabbasi, R. (2026). Investigating meteorological drought propagation to soil moisture drought: insights from Iran's diverse climate regions. Theoretical and Applied Climatology, 157, 15.
21    Şener, Ş., Şener, E., & Davraz, A. (2017). Evaluation of groundwater quality using water quality index and GIS. Environmental Earth Sciences, 76, 1–15.
22    Serinaldi, F. (2015). Dismissing return periods! Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 29, 1179–1189.
23    Shiau, J.T. (2006). Fitting drought duration and severity with two-dimensional copulas. Water Resources Management, 20(5), 795–815.
24    Sklar, M. (1959). Fonctions de répartition à n dimensions et leurs marges. Publ. Inst. Statist. Univ. Paris, 8, 229–231.
25    Taghavi, N., Niven, R.K., Paull, D.J., & Kramer, M. (2022). Groundwater vulnerability assessment: A review including new statistical and hybrid methods. Science of the Total Environment, 822, 153486.
26    Tavoosi, N., Hooshyaripor, F., Noori, R., Farokhnia, A., Maghrebi, M. & Kløve, B. (2022). Experimental-numerical simulation of soluble formations in reservoirs. Advances in Water Resources, 160, 104109.
27    Moradzadeh Rahmatabadi, S., Irandoust, M., & Mirabbasi, R. (2023). Multivariate analysis of rainfall–runoff characteristics using copulas. Journal of Earth System Science, 132, 93.
28    Samani, S. &  Kardan Moghaddam, H. (2022). Optimizing groundwater level monitoring networks with hydrogeological complexity and grid-based mapping methods. Environmental Earth Sciences, 81(18), 453.
29    Vasanthavigar, M., et al. (2010). Application of water quality index for groundwater quality assessment: Thirumanimuttar river basin, Tamil Nadu, India. Environmental Monitoring and Assessment, 171(1-4), 595-609.
30    Wainwright et al., (2018). In Situ Monitoring of Groundwater Contamination Using the Kalman Filter. Environmental Science & Technology,  52, 7418−7425. 
 
دوره 13، شماره 3
پاییز 1405
صفحه 1433-1453

  • تاریخ دریافت 20 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 15 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 02 شهریور 1405
  • تاریخ اولین انتشار 02 شهریور 1405
  • تاریخ انتشار 01 مهر 1405