نشریه علوم زمین خوارزمی

نشریه علوم زمین خوارزمی

ردیابی هیدروشیمی و منشأ شوری منابع آب براساس نمودارهای ترکیبی در دشت سبزوار

نویسندگان
محبوبه تفضلی 1
رحیم باقری 1
محمود ارجمند شریف 2
محسن شجاعی 2
1 دانشگاه صنعتی شاهرود
2 شرکت آب منطقه‌ای خراسان رضوی
10.22034/KJES.2025.11.1.108001
چکیده
آبخوان دشت سبزوار یکی از منابع آب زیرزمینی مهم در شمال شرق ایران و در منطقه خشک و کم باران قرار دارد. با توجه به اینکه بخش عمده مصارف شرب و کشاورزی از آب‌های زیرزمینی این دشت تأمین می­‌کند، با بحران کمی و کیفی روبرو شده است. در این مطالعه، از اطلاعات تراز سطح آب زیرزمینی 50 چاه پیزومتری در سال 1403 و خصوصیات فیزیکو-شیمیایی 25 نمونه آب زیرزمینی برای تعیین رژیم هیدروژئولوژیکی و شناسایی منشأ شوری و فرآیندهای ژئوشیمیایی حاکم بر منطقه استفاده شده است. به­‌طور کلی جهت جریان آب زیرزمینی از سمت شرق به غرب و هم ­جهت با جریانات سطحی می‌­باشد. بیش­ترین میزان تغذیه این آبخوان از ارتفاعات آهکی بخش­‌های شمالی دشت صورت می‌­گیرد و بخشی از آن نیز توسط قسمت‌­های شرقی و جنوب­‌شرقی دشت تأمین می‌­شود. دشت عطائیه در شرق آبخوان نیز تغذیه ­کننده زیرزمینی این آبخوان است. رودخانه کال شور به­‌صورت فصلی نیز از سمت شرق به غرب در جریان می­‌باشد. مقدار هدایت الکتریکی از 627 در مناطق تغذیه در شمال آبخوان تا 11600 میکروزیمنس بر سانتی­متر در قسمت میانی آبخوان متغیر می‌­باشد. بر اساس هدایت الکتریکی نمونه‌­ها به سه گروه آب‌های شیرین با هدایت الکتریکی کمتر از 1000 میکروزیمنس بر سانتیمتر و تیپ بیکربناته سدیک در شمال آبخوان، آب‌های لب شور با هدایت الکتریکی بین 1000 و 4000 میکروزیمنس و تیپ کلروره سدیک در جنوب آبخوان و آب‌های شور با بیشتر از 4000 میکروزیمنس بر سانتیمتر و تیپ کلروره سدیک در قسمت میانی آبخوان تقسیم می‌­شوند. تمامی نمونه‌­ها نسبت به کلسیت و دولومیت اشباع و نسبت به ژیپس و هالیت تحت اشباع هستند. جهت بررسی منشأ شوری در آبخوان از نمودارها و شاخص‌­های یونی مختلف استفاده شد و نتایج نشان داد انحلال سازندهای تبخیری موجود در منطقه از دلایل تغییر کیفیت و افزایش شوری آب زیرزمینی منطقه می‌­باشند. بنابراین نفوذ آب شیرین از بخش‌های شمالی و تا حدودی از بخش جنوبی به همراه نفوذ آب‌های شور از بخش‌های شرقی و آبخوان مجاور عامل اصلی کنترل کیفیت آب زیرزمینی دشت هستند که در طی آن تبادل یونی و اختلاط نیز صورت می‌­گیرد. از لحاظ کیفیت منابع آب جهت مصارف کشاورزی، اکثر چاه‌­ها به علت افزایش شوری، برای کشاورزی نامناسب می­‌باشند.
کلیدواژه‌ها
هیدروژئوشیمی
شوری
آب‌های زیرزمینی. جهت جریان
دشت سبزوار

عنوان مقاله English

Hydrochemical tracing and salinity origin of water resources based on combined diagrams in the Sabzevar plain

نویسندگان English

mahboubeh tafazoli 1
Rahim Bagheri 1
Mahmoud Arjmand Sharif 2
Mohsen shojaei 2
1 Shahrood University of Technology
2 Regional Water Company of Khorasan Razavi
چکیده English

The Sabzevar aquifer is one of the important groundwater resources in arid regions of the Khorasan Razavi Province. The different usages from this scarce resource, leads to a quantitative and qualitative crisis. The water level from 50 piezometric and physico-chemical properties of 25 groundwater samples were used to determine the hydrogeological setting and salinity origin of the aquifer. The iso-potential map shows that the groundwater flow directions are mainly from eastern to the western part of the area, which is closely aligned with surface flow direction. In general, the aquifer recharged mainly from the limestone heights of the northern parts of the area. The adjacent Ataeiyeh Plain in the eastern part is also an underground inflow to the aquifer. An ephemeral saline river also flows from the east to the west part of the area. Electrical conductivity varies between 627 µs/cm in the recharge areas in the north of the aquifer to 11,600 µs/cm in the middle part of the aquifer. Groundwater samples are classified based on the electrical conductivity into three groups: freshwater with an electrical conductivity of less than 1000 µs/cm and the sodium bicarbonate type in the north of the aquifer, brackish waters with 1000 4000 µs/cm and the sodium chloride type in the middle part of the aquifer. The water samples are saturated with calcite and dolomite and under-saturated with gypsum and halite. The salinity of the groundwater in the region is dependent on dissolution of evaporative formations in the region. Therefore, the infiltration of fresh water from the northern parts and some extent from the southern part, along with the infiltration of saline water from the eastern parts and the adjacent aquifer, are the main factors controlling the quality of the groundwater of the plain, along with ion exchange and mixing processes.

کلیدواژه‌ها English

Hydrogeochemistry
Salinity
groundwater
Flow direction
Sabzevar Plain
Ahmed, A. Clark, I., 2016. Groundwater flow and geochemical evolution in the Central Flinders Ranges, South Australia. Science of the Total Environment 572, 837-851.
Alfarrah, N., Walraevens, K., 2018. Groundwater overexploitation and seawater intrusion in coastal areas of arid and semi-arid regions. Water 10 (2), 143.
Amanambu, A.C., Obarein, O.A., Mossa, J., Li, L., Ayeni, S.S., Balogun, O., Oyebamiji, A. and Ochege, F.U., 2020. Groundwater system and climate change: Present status and future considerations. Journal of Hydrology 589, 125163.
Bagheri, R., Bagheri, F., Eggenkamp, H.G.M., 2017. Origin of groundwater salinity in the Fasa Plain, southern Iran, hydrogeochemical and isotopic approaches, Environmental Earth Sciences 76, 662.
Bagheri, R., Nosrati, A., Jafaria, H., Eggenkampb. H.G.M, Mozafaric, M., 2019. Overexploitation hazards and salinization risks in crucial declining aquifers, chemo-isotopic approaches. Journal of Hazardous Materials 369 (2019) 150-163.
Brunner, P., Therrien, R., Renard, P., Simmons, C.T, Franssen, H.J.H., 2017. Advances in understanding river‐groundwater interactions. Reviews of Geophysics 55 (3), 818-854.
Cherry, J.A., Freeze, R.A., 1979. Groundwater, 370. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
Dashti Barmaki, M., Saberinasr, A., Yazdani Noori, Z., 2024. Optimization of groundwater quality monitoring network in the Rafsanjan aquifer using geostatistical kriging algorithm and vulnerability mapping. Kharazmi Journal of Earth Sciences 9 (2), 277-306
Doveri, M., Menichini, M. and Scozzari, A., 2015. Protection of groundwater resources: worldwide regulations and scientific approaches. Threats to the Quality of Groundwater Resources: Prevention and Control 13-30.
Fetter, C.W., Boving, T., Kreamer, D., 2018. Contaminant Hydrogeology (Ed). Waveland Press.
Gibbs, R.J., 1970. Mechanisms controlling world water chemistry. Science 170 (3962), 1088-1090.
Güler, C., Thyne, G.D., McCray, J.E. and Turner, K.A., 2002. Evaluation of graphical and multivariate statistical methods for classification of water chemistry data. Hydrogeology journal 10, 455-474.
He, S., Li, P., Wu, J., Elumalai, V., Adimalla, N., 2020. Groundwater quality under land use/land cover changes: a temporal study from 2005 to 2015 in Xi’an, northwest China. Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal 26 (10), 2771-2797.
Kim, Y., Lee, K.S., Koh, D.C., Lee, D.H., Lee, S.G., Park, W.B., Koh, G.W., Woo, N.C., 2003. Hydrogeochemical and isotopic evidence of groundwater salinization in a coastal aquifer: a case study in Jeju volcanic island, Korea. Journal of Hydrology 270 (3-4), 282-294.
Kumar, A., Singh, A., 2024. Pollution source characterization and evaluation of groundwater quality utilizing an integrated approach of Water Quality Index, GIS and multivariate statistical analysis. Water Supply 24 (10), 3517-3539.
Liu, H., Hu, X., Zhu, H., Xing, L., Han, Z., Hu, K., Wang, X., Huang, L., 2025. Analysis of the hydrogeochemical characteristics of groundwater and identification of pollution sources in facility agriculture areas using self-organizing neural networks. Environmental Earth Sciences 84 (6), 161.
Margarita, M., Busico, G., Mastrocicco, M., Kazakis, N., 2022. Modeling groundwater and surface water interaction: An overview of current status and future challenges Science 846, 157355.
Millogo, C., Sako, A., Sagnon, B., Nakolendousse, S., 2024. Hydrochemical and spatial assessment of groundwater quality from fractured basement aquifers in the south-central of Burkina Faso, West Africa.
Mjemah, I.C., Van Camp, M., Walraevens, K., 2009. Groundwater exploitation and hydraulic parameter estimation for a Quaternary aquifer in Dar es Salaam, Tanzania. Journal of African Earth Sciences 55 (3-4), 134-146.
Moghadam, H.S., Khedr, M.Z., Arai, S., Stern, R.J., Ghorbani, G., Tamura, A., Ottley, C.J., 2015. Arc-related harzburgite–dunite–chromitite complexes in the mantle section of the Sabzevar ophiolite, Iran: a model for the formation of podiform chromitites. Gondwana Research 27 (2), 575-593.
Muratoglu, A., Iraz, E., Ercin, E., 2022. Water resources management of large hydrological basins in semi-arid regions: Spatial and temporal variability of water footprint of the Upper Euphrates River basin. Science of the Total Environment 846, 157396.
Piper, A.M., 1944. A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analyses. Eos, Transactions American Geophysical Union 25 (6), 914-928.
Shakeri1, A., Sharafi, N., Rastegari Mehr, M., Abdollahbeglou, L., 2025. Assessment of water quality and hydrogeochemical processes in proximity to a municipal landfill site: case study of the Mohammadabad Landfill, Qazvin, Iran. Kharazmi Journal of Earth 11 (1), 103-130.
Shojaat, B., Hassanipak, A.A., Mobasher, K., Ghazi, A.M., 2003. Petrology, geochemistry and tectonics of the Sabzevar ophiolite, North Central Iran. Journal of Asian Earth Sciences 21 (9), 1053-1067.
Sudegi, P., Bagheri, R., 2024. Determining safe groundwater yield in arid regions of Iran (case study: Davarzan aquifer). Kharazmi Journal of Earth Sciences 10(2), 329-343.
Vespasiano, G., Cianflone, G., Romanazzi, A., Apollaro, C., Dominici, R., Polemio, M., De Rosa, R., 2019. A multidisciplinary approach for sustainable management of a complex coastal plain: The case of Sibari Plain (Southern Italy). Marine and Petroleum Geology 109, 740-759.
Wang, Y., Jiao, J.J., 2012. Origin of groundwater salinity and hydrogeochemical processes in the confined Quaternary aquifer of the Pearl River Delta, China. Journal of Hydrology 438, 112-124.
Wilcox, L.V. Durum, W.H., 1967. Quality of irrigation water. Irrigation of agricultural lands 11, 104-122.
Xiao, Y., Shao, J., Frape, S., Cui, Y., Dang, X., Wang, S., Ji, Y., 2018. Groundwater origin, flow regime and geochemical evolution in arid endorheic watersheds: a case study from the Qaidam Basin, northwestern China. Hydrology and Earth System Sciences 22, 4381–4400.
Xing, L., Guo, H., Zhan, Y., 2013. Groundwater hydrochemical characteristics and processes along flow paths in the North China Plain. Journal of Asian Earth Sciences 70, 250-264.
Xu, L.G., Zhang, Q., Zuo, H.J., 2009. Status and progress of research on interaction and coupled modeling of surface water and groundwater. Water Resources Protection 25 (5), 82-85.
Zhao, X., Guo, H., Wang, Y., Wang, G., Wang, H., Zang, X., Zhu, J., 2021. Groundwater hydrogeochemical characteristics and quality suitability assessment for irrigation and drinking purposes in an agricultural region of the North China plain. Environmental Earth Sciences 80 (4), 162.
Ziwen, Z., Zhifang, Z., Vanapalli, S.K., 2024. A quantitative study of changing groundwater-surface water interactions of a large reservoir due to impoundment based on hydrochemistry and isotope characteristics. Journal of Hydrology 634, 131092.