مدل‏سازی میزان تاب‏آوری چاه‏های آب شرب شهرستان مراغه در برابر آلودگی نیترات و فسفات

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی محیط زیست، گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشگاه ازاد اسلامی، واحد تهران غرب

2 دانشیار گروه انرژی‏های نو و محیط زیست، دانشکدۀ علوم و فنون نوین دانشگاه تهران

3 دانشیار گروه زمین شناسی، دانشگاه ازاد اسلامی واحد اسلامشهر

4 دانشیار گروه فناوری‏ های محیط زیست، پژوهشکدۀ علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی تهران

چکیده

بررسی مسئلۀ تاب‏آوری چاه‏های آب شرب و ارائۀ مدلی بهینه در تعیین حریم کیفی آنها، یکی از ابزارهای مهم مدیریت و حفاظت از منابع ارزشمند آب‏های زیرزمینی محسوب می‏شود. در این مقاله از مدل دراستیک برای ارزیابی تاب‏آوری بر مبنای آسیب‌پذیری ذاتی آبخوان بر اساس مدلMODFLOW  و ردیابی حرکت ذرات در آبخوان به وسیلۀ MODPATH برای تعیین ناحیۀ گیرش چاه‌ها استفاده شده است. با تلفیق نتایج هر دو مدل در محیط GIS نقشۀ ریسک آلودگی و میزان تاب‏آوری چاه‏های آب شرب در محدودۀ شهرستان مراغه به صورت ناحیه‌ای و در محدودۀ ناحیۀ گیرش چاه‌های آب شرب تعیین شد. همچنین، تعیین تاب‏آوری بر اساس آسیب‏های ناشی از آلاینده‌ها به آبخوان در محدودۀ حریم کیفی چاه‌ها از یک مدل ارزیابی کیفی بر اساس آلاینده‏ها برای تعیین دقیق‏تر حریم کیفی استفاده شد. بیشتر چاه‏های شرب موجود در محدوده با تاب‏آوری کمتر با کاربری اراضی کشاورزی بود. میزان نیترات در چاه‏های آب شرب مراغه به طور میانگین  mg/L3/7 بوده که پایین از حد استاندارد است. میزان فسفات نیز به طور میانگین  mg/L35/0 بوده که بالاتر از حد استاندارد آن است. با توجه به تعیین حریم کیفی چاه شرب در سال‏های مختلف باید حریم کیفی بزرگ‌تری (ده‌ساله) برای چاه‏های این مناطق در نظر گرفته شود. برای مناطق با تاب‏آوری زیاد و کاربری‏های اراضی دیگر می‏توان حریم حفاظتی کوچک‌تری اعمال کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of resilience of nitrate and phosphate polluted drinking water wells in Maragheh city to present the optimal model in 2019-2020

نویسندگان [English]

  • Maghsoud Amirpour 1
  • Hossein Yousefi 2
  • Naser Ebadati 3
  • seyed hossein Hashemi 4
1 PhD student in Environmental Engineering, Department of Environmental Science and Engineering, West Tehran Branch, Islamic Azad University,
2 Department of Renewable Energies and Environment, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran
3 Associate Prof. Dept. of geology. Islamshahr branch. Islamic Azad University
4 Associate Professor, Department of Environment, Faculty of Natural Resources and Environment, Shahid Beheshti University, Tehran
چکیده [English]

Background: Investigating the issue of resilience of drinking water wells and presenting an optimal model in determining their quality privacy is one of the most important tools for managing and protecting valuable groundwater resources. In this paper, the drastic model is used to evaluate resilience based on the inherent vulnerability of the aquifer based on the MODFLOW model and track the movement of particles in the aquifer by MODPATH to determine the catchment area of wells.

Materials and Methods: By Combining the results of both models in GIS environment, the pollution risk map and the resilience of drinking water wells in Maragheh city were determined regionally and in the catchment area of drinking water wells. Also, determination of resilience based on damage caused to pollutants to the aquifer within the quality area of wells. A quality assessment model based on pollutants was used to determine the quality area more accurately.

Results: Most of the drinking wells in the area were less resilient with agricultural land use. Nitrate content in Maragheh drinking water wells averaged 7.3 mg/L, which is below the standard. Phosphate content was 0.35 mg/L on average, which is higher than the standard.

Discussion and conclusion: Due to determining the quality of drinking wells in different years, a larger quality area (ten years) should be considered for wells in these areas. Smaller protection can be applied to areas with high resilience and other land uses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • resilience
  • Phosphate
  • Nitrate
  • Maragheh
  • drinking water well
  • Safari, G.H., et al., Non-carcinogenic risk assessment of drinking water nitrate in the urban and rural area of the Bostanabad County in 2017. Journal of Environmental Science Studies, 2021. 6(1): p. 3390-3395.
  • Shalyari, N., et al., Health risk assessment of nitrate in groundwater resources of Iranshahr using Monte Carlo simulation and geographic information system (GIS). MethodsX, 2019. 6: p. 1812-1821.
  • Klise, K., et al., Water Network Tool for Resilience (WNTR) User Manual. 2020, Sandia National Lab.(SNL-NM), Albuquerque, NM (United States).
  • Datta, P., D. Deb, and S. Tyagi, Assessment of groundwater contamination from fertilizers in the Delhi area based on 180, N03− and K+ composition. Journal of Contaminant Hydrology, 1997. 27(3-4): p. 249-262.
  • Lerner, D. and K. Papatolios, A simple analytical approach for predicting nitrate concentrations in pumped ground water. Groundwater, 1993. 31(3): p. 370-375.
  • Thorburn, P.J., et al., Nitrate in groundwaters of intensive agricultural areas in coastal Northeastern Australia. Agriculture, ecosystems & environment, 2003. 94(1): p. 49-58.
  • Park, M.-H. and M.K. Stenstrom, Using satellite imagery for stormwater pollution management with Bayesian networks. Water research, 2006. 40(18): p. 3429-3438.
  • Gibbs, M.T., Resilience: What is it and what does it mean for marine policymakers? Marine Policy, 2009. 33(2): p. 322-331.
  • Pahl-Wostl, C., et al. New methods for adaptive water management under uncertainty–The NeWater project. in Paper in EWRA conference proceedings. 2005.
  • Nikolopoulos, D., et al., Tackling the “New Normal”: A Resilience Assessment Method Applied to Real-World Urban Water Systems, Water. 2019. 11: p. 330.
  • Stephen, R. and Kraemer, Demonstration of Capture Zone Delineation for a City Wellfield in a Valley Fill Glacial Outwash Aquifer for Wellhead Protection, U.S. Environmental Protection Agency Office of Research and Development, 2018.
  • Shin, S., et al., A systematic review of quantitative resilience measures for water infrastructure systems. Water, 2018. 10(2): p. 164.
  • Saeedi and Darabi, University landscape design with a resilience approach in water crisis (Case study: Malayer University). Ecology, 2014. 40(4): p. 1051-1066.
  • Parivar, P., et al., Development of ecological sustainability strategies to increase urban environmental resilience (Case study: Districts 1 and 3 of Tehran Municipality). Ecology, 2013. 39(1): p. 123-132.
  • Salehi, E., et al., Investigation of environmental resilience using causal network model.
  • Reliable reports, documents and maps about the boundaries and sources of groundwater, available in the archives of the Regional Water Company and the Water and Sewerage Company of A.Sh. 2016.
  • APHA, AWWA, and WEF, Standard methods for the examination of water and wastewater. Washington, 1999.