شناسایی مناطق بحرانی کیفیت آبهای زیرزمینی استان گلستان با استفاده از روش خوشه‌بندی فازی

سابقه و هدف: یکی از مهمترین بحرانهایی که اغلب کشورها در حال حاضر با آن روبرو هستند، مساله کاهش کیفیت منابع آبی می ‏باشد. کاهش ذخایر آب‌های زیرزمینی و افزایش آلودگی‌ها، پتانسیل استفاده از آب‌های زیرزمینی برای مصارف مختلف را به میزان قابل ‏توجهی کاهش داده است. یکی از علل اصلی افت کیفیت آبهای زیرزمینی عبارتند از نفوذ زه آب‌های کشاورزی ناشی از مصرف بی رویه ‏کود و سموم کشاورزی می باشد. همچنین صنایع که در بسیاری موارد آب‌های زیرزمینی را با آلاینده‌های شیمیائی و هیدروکربنی آلوده ‏نموده‌اند. علاوه براین عوامل، دفع فاضلاب‌ها در شهرها و روستاها از طریق چاه‌های جاذب که از انواع ویروس‌ها و باکتری‌ها تشکیل ‏شده‌اند نیز از اعوامل ایجاد آلودگی هستند برنامه پایش کیفیت منابع آب زیرزمینی می‌تواند کیفیت مناسب منابع آب برای کاربری‌های ‏مختلف را تضمین کند. بدون پایش اطلاع مستمر از کیفیت منبع آب، روند تغییرات آن، برنامه ریزی برای تخصیص بهینه برای کاربری‌های ‏گوناگون، ارزیابی اثر توسعه‌های جدید و طراحی و اجرای برنامه‌های مدیریتی امکان پذیر نمی‌باشد لذا در این تحقیق همگن بندی کیفی ‏آبهای زیرزمینی به منطور شناسایی مناطق بحرانی در استان گلستان واقع در شمال کشور ایران با استفاده ترکیب خوشه‌بندی فازی با ‏الگوریتم ژنتیک، بر روی 14 پارامترکیفی‎ ‎در سالهای 1385، 1390 و 1395 بصورت گام زمانی 5 ساله صورت گرفت.‏مواد و روشها: در این تحقیق جهت تعیین مناطق همگن برای هر سال ابتدا تعداد بهینه خوشه‌ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک که در ‏نرم افزار متلب برنامه نویسی شده است، بدست آمد. بعد از خوشه‌بندی داده‌های کیفی، مقادیر مراکز خوشه ها از نظر کیفی با دیاگرام شولر ‏و ویلکاکس بررسی و مقایسه گردید و برای نمایش بهتر مناطق همگن ازنظر کیفیت آبهای زیرزمینی، نقشه های کلاس بندی در نرم افزار ‏GIS‏ برای منطقه تهیه و برای مطالعه ارائه شده است.‏یافته ها: نتایج نشان داد که تعداد بهینه خوشه ها در سالهای 1385، 1390 و 1395 به ترتیب 6، 5 و 6 بوده است. بررسی نقشه های ‏کلاس بندی کیفیت آب زیرزمینی نشان داد که در سال 1385، خوشه شماره 6 که 7/2 % از چاههای مورد مطالعه را شامل می شود در ‏وضعیت نامناسبی از نظر کیفیت آب زیرزمینی از نظر شرب و کشاورزی قرار دارند که این چاهها در محدوده شهرکلاله قرار دارند. ‏همچنین در سال 1390 بر اساس نتایج می توان دریافت که 8/36 درصد چاههای استان در وضعیت خوبی از نظر کیفیت پارامترهای شرب ‏و کشاورزی قرار دارند که این چاهها تقریبا در بیشتر نقاط استان وجود دارند. و 33/33 % از چاهها در وضیت متوسط از نظر کیفیت شرب ‏قرار دارند. همچنین نتایج خوشه‌بندی فازی ‏‎(FCM)‎‏ در سال 1395 نشان داد که اکثر پارامترها در خوشه 3 دارای کیفیت متوسط هستند که ‏تقریبا 55/5 درصد از چاههای استان را شامل می شوند.‏نتیجه گیری: بررسی نتایج نشان داد که وضعیت کیفیت آبهای زیرزمینی استان در سال 1385 نا مناسب بوده و در سال 1390 از وضعیت ‏مناسب تری برخوردار بوده است. ولی سال 1395 نسبت به سال 90 شاهد کاهش افت کیفیت بوده ایم لذا باید برنامه های مدیریتی مناسب ‏اتخاذ گردد. همچنین مشاهده شد که روش خوشه بندی فازی به دلیل درنظر گرفتن شرایط عدم قطعیت در تایین کلاس های سیستم طبقه ‏بندی روش مناسبی برای بررسی کیفیت و شناسایی مناطق بحرانی منابع آب زیرزمینی می باشد. ‏