۵۵

هدایت الکتریکی، pH و یونهای پتاسیم، سدیم، کلسیم، منیزیم، کلر، سولفات و بیکربنات است. این دادهها مربوط به سـال هـای ۱۳۴۵ تا ۱۳۸۸ (دوره آماری ۴۳ ساله) است کـه از ۳۱ ا یـستگاه کیفیت سنجی آب در کـل حوضـه بـه دسـت آمـد . روش هـای آماری و فاکتورهای کیفی مورد استفاده در مطالعه حاضر مـشابه پژوهش زارع گاریزی و همکاران (۱۳) است با این تفـاوت کـه منطقه مورد مطالعه بسیار وسیعتر و در نتیجه تعداد ایستگاه های کیفیتسنجی بیشتر و دوره آماری بسیار طولانیتر است. داده هـا در قالب چهار فصل مرتب شد. نرمـال سـازی دادههـا بـه شـیوه Box-Cox صورت گرفت و مـاتریس هـم بـستگی بـین فـصول تشکیل شد. برا ی نشان دادن تغییرات فصل ی فاکتورها ابتدا معن ی دار بودن تفاوت بین م یانگین فصول در دوازده پارامتر کیفی آببه وس یلهMANOVA بررسـی شـد و سـپس پارامترهـایی کـه۵۶

شکل۱. نقشه موقعیت حوضه آبخیز گرگانرود در ایران

بیشترین تغ ییرات در چهار فصل را داشتند توسطDA مـشخصشد. در انتها برای هـر یـ ک از چهـار فـصل بـه طـور جداگانـهپارامترهای شاخص (آلایندههای شاخص آب) به وسیله PCA و FA تعیــین شــد. آنالیزهــای مــورد بحــث توســط نــرمافــزار
.انجام شد MINITAB

MANOVA
در ابتدا، چهار فصل به عنوان چهار گروه مد نظر قرار گرفـت و برای هر فصل عددی صحیح اختصاص داده شد. اعداد ۱، ۲، ۳ و ۴ به ترتیب برای فصول بهار، تابستان، پاییز و زمستان در نظر گرفته شد و MANOVA انجام شد تا به وسیله میانگینگیری از گروهها (فصول)، معن یدار بودن تفاوت بین م یانگینهای فصولتعیین شود . هدف MANOVA بررسی متغیرهای وابستهای (در ایـن مطالعـه اپارامترهـ ی کیفـی آب) اسـت کـه در پاسـخ بـه متغیرهای مستقل (فصول) نوسان میکنند.

آنالیز تفکیکی (DA) DA یا آنال یز تفکیک ی برای دوازده پارامتر در کـل فـصول انجـامشد و همبستگی ا ین پارامترها با هر یک از فصول بررسی شـد. با انجام آنالیز تفکیکی مشخص شد که کدام یک از فاکتورهـای کیفی آب به تفاوتهای ب ین فصول وابسته است و ب یـشتر تغ ییـر میکند. یکی از اهدافDA تع یین متغ یرهای متفاوت اسـت کـهاجازه تفک یک دو یـ ا تعـداد ب یـشتر گـروههـا را مـیدهـد (۱۵).
در این پژوهش متغی رهـای تفکیـ ک کننـده درDA ، تعـدادی ازپارامترهای کیفی آب هستند که تفاوتهای بین فصول ( گروهها) را باعث میشوند. فرمول آنال یز تفک ی کـی بـه شـکل زیـ ر اسـت
:(۱۵)
n[۱] f (Gi )  ki j1 w pij . ij Gi تعداد گروهها،Ki ثابت در هـر گـروه،n تعـداد پارامترهـای استفاده شده در طبقهبندی یک مجموعه داده،wij ضریب وزنـی و pij پارامتر انتخاب شده به وسیله DA است.

آنالیز اجزا ی اصلی (PCA) و آنالیز فاکتور (FA) PCA و FA نیز برای هر یک از فصول به طور جداگانـه انجـام شد که از این طریق پارامترهای شاخص کیفی آب در هر یک از فصول و اثـر فرآی نـدهای اقلی مـی و فعال یـت هـای کـشاورزی و انسانی بر کیفیت آب مشخص شد.
PCAیک روش آماری است که برای تع یـین اجـزا اسـتفادهمیشود که ترکیبات خط ی از متغیرهای اصل ی هـستند. درPCA یک مجموعه از متغیرهای همبستهp به مجموعه کوچکتری ازطرحها یا ساختارهای فرضی غ یـر همبـسته کـه اجـزای اصـلی نامیده م یشوند (PCS)، تبد یل میشوند. به منظور این هدف یک ماتریس کووار یانس یا ماتریس همبستگی استفاده مـیشـود . در PCA جز اصلی نخست ین یک ترکیب خط ی از متغیرها با حداکثرواریانس است و بیشترین تغییرپذیری مجموعه دادههای اصـلی را نشان میدهد. جـز دوم یـک ترک یـ ب خطـ ی بـا بـزرگ تـرین تغییرپذیری بعد ی است که بـا اجـزای نخـستین و غیـ ره قائمـه است (۱۳). فرمول آنال یز اجزا ی اصل ی (PCA) به صـورت زیـ ر است (۱۰) :
[۲] Zij = pci1x1j + pci2x2j + ….pcimxmj کهZ معدل اجزا،pc بارگذار ی اجـزا،x مقـدار انـدازهگ یـری شده متغیـ ر،i تعـداد اجـزا،j تعـداد نمونـه وm تعـداد کـلمتغیرها است.
برای سادگ ی تفس یر نیز از آنالیز فـاکتور (FA) اسـتفاده شـد.
برای این منظور از چرخش فاکتور به روشVarimax استفاده وسه فاکتور در نظر گرفته شد. این روش چرخش، بر ساده سازی ستونهای ماتر یس فاکتور تمرکز دارد. آنالیز فاکتور نیز برا ی هرفصل به طور جداگانه بررس ی شد.
PCA وFA برا ی دادههای ک یفی آب در فـصول مختلـف،در جهـت شناسـایی پارامترهـای مهـم کـه بـر خـصوصیات شیمیایی آب های سطحی در هر فـصل اثـر مـیگذارنـد و درجهت بررس ی منابع ممکن آلایندههای مختلف، انجام میشود
.(۱۳)

تعیین نیاز آب ی محصولات
به منظور بررسی دق یـقتـر نتـایج بـه دسـت آمـده از آنالی زهـای آماری، با استفاده از نرمافزارCROPWAT نیاز آب ی محـصولاتاصلی منطقه محاسبه شد. روش محاسبه نیاز آبی گیاهان در این نرم افزار، روش پنمن مانتیس است. این محاسبات با اسـتفاده ازدادههــای هواشناســی ماننــد دمــا، رطوبــت، ســرعت بــاد و تعداد ساعات آفتابی در روز و اطلاعات مربوط به نـوع گیـ اه و
ض رایب گی اهی و دادهه ای مرب وط ب ه ن وع و خ صوصیات خاک انجام م یشود. به ا ین ترتیب، مـاه هـایی از سـال کـه نیـ از آبی گ یاهان در منطقه بالا است مشخص شد و با نتایج حاصل از آنالیزه ای چن د متغی ره مقای سه ش د. در ای ن م اهه ا می زان آبی اری و در نتیج ه آب شویی ناش ی از آن اف زایش م ـییاب د.
افزایش م یزان آبشو یی ن یز میزان آلودگی غ ی رنقطـهای را افـزایش میدهد.
۵۷
بحث و نتایج
MANOVA
محاسبهMANOVA به منظور بررسی تفاوت بین میانگینگ روهه ا (ف صول) بررس ی شـد. در MANOVA ت ست معنی داری شباهت میانگینهای گـروههـا بـر اسـاس آمـارکلاسیک ویلکز لامبدا صورت میگیرد. طبق خروجی نرم افـزار (Wilks’ lambda = 0.41797 , p-value = 0.00) میانگین فصول به طور قابل ملاحظهای تفـاوت معنـیدار در پارامترهـا ی کی فـی آب، دارند.

DA
مطابق شکل۲ با انجام آنالیز تفک یکی (DA) مهمتـرین پارامترهـادر تفک یک فصول، به ترتیب پتاسـیم،pH ، بیکربنـات، کلـسیم و منیزیم (که بالاتر ین ارقام را به خود اختصاص دادند) تـشخیص داده شدند . این فاکتورهـا پارامترهـایی هـستند کـه هـمبـستگی بیشتری را با فصول نشان میدهنـد و بـا تغییـ ر فـصل تغییـ رات اساسی در غلظتشان ایجاد میشود.

FA و PCA
با استفاده از نمودارهای بارگذاری آنالیز فاکتور پارامترهای کیفی آب بـراساس دو فاکتور نخستین در فـصول مختلـف سـال (اشـکال ۳ و ۴)، یونهای کلر، سدیم و پتاسیم در فصول بهار و تابستان مهمترین عناصرهستند. از آنجا که یکی از کودهای پر مـصرف منطقـه کلـرور پتاسـیم است (۴) و برای مزارع شـالیزار و محـصولات اصـلی منطقـه کـاربرد زیادی دارد و آبیاری در منطقه نیز از اواسط اردیبهشت شـروع شـده و تا پایان شهریور و گاهی مهر ادامـه دارد (برطبـق محاسـبات نیـاز آبـیCROPWT شکل ۵)، میتوان این افزایش در میزان پتاسیم در فـصول تابـستان و پـاییز را بـه فرآینـد آبـشویی ناشـی از آبیـاری زمـینهـای کشاورزی، نسبت داد. در مـورد یـونهـای -Cl و 2-4SO نیـز بیـشترینمیزان مربوط به فصل پاییز است . تغییرات یون +Na متناسب با یون -Cl است و آلودگی به وسیلهNaCl را مـیرسـاند کـه منـشا انـسانی دارد.
تغییرات فصلی 2-4SO محلـول مـیتوانـد بـه تغییـرات شـدید فرآینـدهوازدگی در صخرهها منسوب شود که این نتایج بـسیار مـشابه نتـایج
۵۸
پژوهش زارع گاریزی (۱۳) است.
از آنجا که در فصول سرد دورههای یخبندان رخ میدهـد و فرآیند انجماد هم هوازدگی را تسریع میکند این افزایش منطقی به نظر میرسد.
آلایندههایی مانند -3HCO که با انحلال کلسیت و دولوم یـت زیاد میشوند نیز در فصول بهار و تابستان افزایش مییابنـد . در این فصول آبیاری اراضی کشاورزی – که دارای درصـد بـالایی آهک هستند – صورت میگیرد و ا ین اراض ی تحت تأثیر فرآینـد آبشویی قرار میگیرند.
سـختی کـل در زمـستان (شـکل ۴ب) بالاسـت و در بهـار (شکل۳ الف) پایین است. سختی کل به حضور Ca2+ و Mg2+ در آب بستگی دارد . همچنین افزایش غلظت یـ ون بیکربنـات وسختی کل آب در فـصل زمـستان را، نیـ ز مـیتـوان بـه فرآینـدهوازدگی در این فصل مرتبط دانست. با توجـه بـه نمودارهـای بارگذاری آنال یز فاکتور مربوط به فصول زمستان و پـاییز (شـکل۴) پارامترهای ک یفی آب، در زمستان که سـردترین فـصل سـالاست میزان سختی کل بیشترین نقش را دارد.
تفاوت اصل ی ب ا نتا یج زارع گاریزی(۱۳) در فصل پاییز دیـد ه شد. در مطالعه حاضر مهمترین عامل در فصل پـاییز کـه نقـشتعیین کننده ای داردpH آب است که به دلیـ ل کـاهش ناگهـانی دماست. pH آب رابطه عکس با دما دارد و بـا کـاهش ناگهـانی دما در پاییز میزان آن افزایش مییابد.
مطابق نتایج پژوه ش زارع گاریزی (۱۳) pH در فصل پـاییز نقـش تعیـین کننـدهای نداشـت. از آنجـا کـه دقـت و صـحت روشهای آمار ی با بزرگ شدن جامعه آماری افـزایش مـییابـدمیتوان این نتیجه را مطلوب دانست.

محاسبه نیاز آبی محصولات شاخص منطقه محصولات مهم و شاخص منطقه عبارت اند از پنبه، برنج، سویا، گندم و جو که طبـق نتـایج نـرم افـزار CROPWAT (شـکل ۵) تقریبﹰا بیشترین نیاز آبی تمامی این گونههـا، در اواخـر بهـار تـا اواخر تابستان است که نشان دهنده آبیاری این محصولات و در
Linear Discriminant Function for Groups

1 2 3 4
Q 3.17 1.23 1.66 2.17
Ec 0.00 0.01 0.01 0.01
TDS 0.01 0.01 0.01 0.01 PH 13.44 13.67 14.01 13.79 na 0.34 0.34 0.60 0.43 K 15.90 20.19 19.97 17.67 Ca 4.09 4.33 4.73 4.64 mg 3.32 3.75 4.01 3.71 Cl 0.39 0.36 0.66 0.50
So4 0.56 0.89 1.15 0.70
Hco3 8.03 8.10 8.83 8.80 Hardness 0.06 0.06 0.07 0.07

شکل
۲
.
نت

ی
آنال

جه
ی
تفک

ز
ی
خط

ک
ی برا

ی فصول

.

اعداد ی
گروه

چهار

تا

ک

ها
)
ترت

به
ی
زمستان

تا

بهار

فصول

ب
(
است
.

First Factor
Second Factor
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
0.50
0.25
0.00
-0.25
-0.50
Hardness
Hco3
So4
Cl
mg
Ca
K
na
PH
TDS
Ec
Q
Loading Plot of Spring

شکل

۲

.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

نت

ی

  • 1

دیدگاهتان را بنویسید