مدل‌سازی مکانی پراکنش چاه‌های آب و شناسایی پهنه‌های بحرانی افت آب زیرزمینی با استفاده از رگرسیون لجستیک و GIS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران

2 گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

10.22034/nawee.2026.565619.1184
چکیده
چکیده
این پژوهش با هدف تحلیل پراکنش مکانی چاه‌های عمیق استان لرستان و شناسایی پهنه‌های بحرانی برداشت آب زیرزمینی، به‌منظور پیشگیری از افت تراز آبخوان‌ها انجام شد. برای این منظور، از داده‌های مکانی و رگرسیون لجستیک در محیط ArcGIS Pro استفاده شد و ارتباط بین موقعیت چاه‌ها و عوامل فیزیوگرافی شامل ارتفاع، بارندگی، فاصله از آبراهه، شیب و جهت دامنه مورد بررسی قرار گرفت. محدوده مطالعه با وسعت حدود ۲۸٬۵۰۰ کیلومتر مربع در غرب ایران قرار دارد و تنوع اقلیمی و توپوگرافی آن امکان تحلیل دقیق نقش متغیرهای طبیعی را فراهم می‌سازد. داده‌های ورودی شامل موقعیت چاه‌ها، مدل رقومی ارتفاع، شبکه آبراهه‌ها و میانگین بارندگی ده‌ساله اخیر (۱۳۹۲–۱۴۰۲) بود.
نتایج نشان داد که احتمال وقوع چاه‌ها در پنج طبقه خیلی کم تا بحرانی قابل تقسیم است. بیشترین مساحت استان در طبقات متوسط (۳۷/۲ درصد) و زیاد (۳۵/۱ درصد) قرار گرفت و حدود ۱۲/۶ درصد از مساحت استان در پهنه بحرانی واقع شد. این نواحی عمدتاً در مناطق دشتی، کم‌ارتفاع و نزدیک به آبراهه‌ها متمرکز هستند. ارزیابی مدل با منحنی ROC (AUC = 0.801) و شاخص‌های هوسمر–لمشاو و Nagelkerke R² بیانگر دقت مناسب مدل بود.
بررسی نقشه‌های پهنه‌بندی نشان داد که تراکم زیاد چاه‌ها در نواحی بحرانی موجب افت سطح آب زیرزمینی، افزایش شوری و بیلان منفی پایدار شده است. بر این اساس، توسعه کشاورزی و حفر چاه جدید در این مناطق باید متوقف شود. نتایج این مطالعه می‌تواند برای مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی و تعیین مناطق ممنوعه برداشت در استان لرستان مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Spatial Modeling of Groundwater Well Distribution and Identification of Critical Groundwater Decline Zones Using Logistic Regression and GIS

نویسندگان English

Reza Jafarinia 1
Gholamreza Goodarzi 1
Elham Jafarian 2
1 Department of Water Engineering, Ar.c., Islamic Azad University, Arak, Iran.
2 Forestry department, Faculty of Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran.
چکیده English

This study aims to analyze the spatial distribution of deep wells in Lorestan Province and identify critical groundwater extraction zones to prevent further decline in aquifer levels. Spatial datasets and logistic regression were employed in ArcGIS Pro to examine the relationship between well locations and physiographic variables, including elevation, precipitation, distance from drainage networks, slope, and aspect. The study area, covering approximately 28,500 km² in western Iran, features considerable climatic and topographic diversity, which enables a detailed assessment of the influence of natural factors on groundwater exploitation patterns. Input data included well locations, a digital elevation model, drainage networks, and the ten-year average precipitation. The results indicated that the probability of well occurrence could be classified into five categories, ranging from very low to critical. The largest portions of the province fell within the moderate (37.2%) and high (35.1%) probability classes, while about 12.6% of the area was identified as critical. These high-risk zones were primarily concentrated in low-elevation plains and areas adjacent to drainage channels. Model evaluation using the ROC curve, along with the Hosmer–Lemeshow test and Nagelkerke R², confirmed the model’s satisfactory predictive performance. The spatial zoning maps revealed that high well density in critical areas has led to a decline in the groundwater table, increased salinity, and a persistent negative water balance. Therefore, agricultural expansion and drilling of new wells in these zones should be strictly restricted. The findings of this study can support sustainable groundwater management and guide the designation of extraction-prohibited zones in Lorestan Province.

کلیدواژه‌ها English

Groundwater
Logistic regression
ArcGIS Pro
Hazard zoning
Deep wells
آقازاده، ن.، ذکایی، ف (۱۴۰۵). مدل‌سازی جریان آب زیرزمینی آبخوان ساحلی قالقاچی جهت ارزیابی نفوذ آب شور با استفاده از مدل GMS. رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست، ۵(۱)، ۱۶۲-۱۷۷.
آرا، ه.، قاسم‌نژاد، م، ملاشاهی، م (۱۳۹۶). بررسی چینه‌شناسی نبکاها برای تشخیص نوسان‌های اقلیمی (مطالعه موردی: حوضه علاء در حاشیه کویر مرکزی). جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، ۲۸(۱)، ۸۳-۹۸.
برابریان، ا.، محسنی، ن (۱۴۰۴). مدل‌سازی زمانی-مکانی فرسایش خاک با استفاده از مدل RUSLE و اثرات آن بر کیفیت خاک. جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، ۳۶(۲)، ۱۱۳-۱۴۰
پاکدل، م.، قره‌محمودلو، م.، جندقی، ن.، فتح‌آبادی، ا.، نیک‌قوجق، ی (۱۴۰۲). تأثیر برداشت از چاه‌های عمیق و نیمه‌عمیق بر افت سطح ایستابی و پارامترهای کیفی آب زیرزمینی در دشت گرگان.مدیریت بیابان. 9 (2)، 63-78.
تقی‌زاده، م.، حلبیان، ا.، عالی‌پور، م.، کیومرثی، ح (۱۳۹۶). شناسایی و پهنه‌بندی میزان شوری آب‌های زیرزمینی با استفاده از GIS (مطالعه موردی: دشت نمدان شهرستان اقلید). جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، ۲۸(۳)، ۱۳۳-۱۴۶.
جافریان، الف.، پیرباوقار، م.، قهرمانی، ل (۱۳۹۴). تعیین مهم‌ترین عوامل فیزیوگرافی تأثیرگذار بر پراکنش گونه ارغوان افغانی (Cercis griffithii) به‌منظور معرفی مدل پراکنش مکانی. مجله جنگل ایران، ۷(۱)، ۳۳-۴۴.
جعفریان، ز.، ارزانی، ح.، جعفری، م.، زاهدی، ق.، آذرنیوند، ح (۱۳۹۹). تهیه نقشه پیش‌بینی مکانی گونه‌های گیاهی با استفاده از رگرسیون لجستیک (مطالعه موردی: مراتع رینه، کوه دماوند). پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، ۷۹، ۱-۱۸.
ده‌مرده، ا.، حشمت‌پور، ع.، فتح‌آبادی، ا.، جندقی، ن (۱۴۰۵). بررسی تأثیر خشکسالی و ترسالی بر کیفیت و کمیت آب           زیرزمینی شهرستان کلاله. رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست. 39-57.
شاطری، م.، قدیری، ع.، میکانیکی، ج (۱۴۰۴). اثرات زیست‌محیطی، اقتصادی و اجتماعی حفر چاه‌های عمیق و نیمه‌عمیق بر سکونتگاه‌های روستایی دشت سده. مهندسی جغرافیایی سرزمین، ۹(۱)، ۱۸۳-۱۹۴.
قره‌محمودلو، م.، شیرزادنیا، ج (۱۴۰۲). ارزیابی و مقایسه کیفیت منابع آبی چشمه و چاه از نظر قابلیت شرب و آبیاری (مطالعه موردی: شرق دشت گرگان). رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست، ۲(۱)، ۴۷-۶۶.
کثیری، ز.، حبیب‌نژاد، ....، روشان، س (۱۳۹۹). پتانسیل‌یابی منابع آب زیرزمینی بر پایه GIS و RS با استفاده از ANP (مطالعه موردی: دشت ناز ساری). جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، ۳۱(۱)، ۱۰۳-۱۲۰.
نعیمی، م.، جلیلی، ع.، زندی‌فر، س (۱۴۰۴). بررسی اثرات فعالیت‌های انسانی بر کمیت منابع آب زیرزمینی (مطالعه موردی: حوضه کویر مرکزی ایران). تحقیقات مرتع و بیابان ایران، ۳۲(۲)، ۱۶۰-۱۸۴.
طاهری سودجانی، ه.، عابدی کوپایی، ج (۱۳۹۴). بررسی کیفیت آب چاه‌های دشت‌های استان چهارمحال و بختیاری به منظور کشت گلخانه‌ای در این مناطق. کنگره ملی آبیاری و زهکشی ایران.  مهندسی آبیاری و آب ایران. 10(3)، 262-275.   
Aghazadeh, N., Zakaei, F., 2026. Modelling groundwater flow in the Qalqachi coastal aquifer to evaluate saltwater intrusion using the GMS model. Journal of New Approaches in Water Engineering and Environment, 5(1), 162–177. (In Persian)
Ara, H., Ghasemnejad, M., Mallashahi, M., 2017. Stratigraphic investigation of nebkhas for detecting climatic fluctuations (Case study: Alaa Basin, Central Desert margin). Environmental Planning and Management Geography, 28(1), 83–98. (In Persian)
Barabarian, A., Mohseni, N., 2025. Spatio-temporal modeling of soil erosion using RUSLE model and its impacts on soil quality. Environmental Planning and Management Geography, 36(2), 113–140. (In Persian)
Das, B., Pal, S.C., Malik, S., Chakrabortty, R., 2019. Modeling groundwater potential zones of Puruliya district, West Bengal, India using remote sensing and GIS techniques. Geology, Ecology, and Landscapes, 3(3), 223–237.
Dehmardeh, A., Heshmatpour, A., Fathabadi, A., Jandaghi, N., 2026. Investigation of drought and wet periods effects on groundwater quantity and quality in Kalaleh County. Journal of New Approaches in Water Engineering and Environment, 5(1), 39–57. (In Persian)
Esfandiari Darabad, F., Ghaffari Gilandeh, A., Ata, ...., Lotfi, Kh., Khodadad, ...., 2014. Seismic vulnerability assessment of cities using TOPSIS method in GIS environment (Case study: Ardabil city). Natural Environmental Hazards, 3(4), 17–33. (In Persian)
Ghareh Mahmoudlou, M., Shirzadenia, J., 2023. Assessment and comparison of spring and well water quality for drinking and irrigation purposes (Case study: Eastern Gorgan Plain). Journal of New Approaches in Water Engineering and Environment, 2(1), 47–66. (In Persian)
Jafarian, E., Pirbaavqar, M., Ghahremani, L., 2015. Determination of the most important physiographic factors affecting the distribution of Afghan ironwood (Cercis griffithii) to introduce a spatial distribution model. Iran Forest Journal, 7(1), 33–44. (In Persian)
Jafarian, Z., Arzani, H., Jafari, M., Zahedi, G.H., Azarnivand, H., 2012. Mapping spatial prediction of plant species using logistic regression (Case study: Rineh rangeland; Damavand Mountain). Physical Geography Research, 44(1), 1–18. (In Persian)
Kasiri, Z., Habibnejad, ...., Roshan, S., 2020. Groundwater potential mapping using GIS and RS with ANP method (Case study: Naz Plain, Sari). Environmental Planning and Management Geography, 31(1), 103–120. (In Persian)
McCune, B., Grace, J.B., 2002. Analysis of ecological communities. MjM Software, Gleneden Beach, OR, USA.
Moazeni, S., Salajegheh, A., Khalighi Sigaroodi, S., Golkarian, A., Cerdà, A., 2025. Identification of key factors influencing soil infiltration in semi-arid watershed. Hydrological Processes, 39(7), e70210.
Naemi, M., Jalili, A., Zandi-Far, S., 2025. Effects of human activities on groundwater quantity resources (Case study: Central Desert Basin of Iran). Iranian Rangeland and Desert Research, 32(2), 160–184. (In Persian)
Pakdel, M., Ghareh Mahmoudlou, M., Jandaghi, N., Fathabadi, A., Nikghojagh, Y., 2023. Impact of deep and semi-deep well extraction on groundwater level decline and water quality parameters in Gorgan Plain. (In Persian)
Shateri, M., Ghadiri, A., Mikaneki, J., 2025. Environmental, economic and social impacts of deep and semi-deep wells on rural settlements of Sedeh plain. Geographical Land Engineering, 9(1), 183–194. (In Persian)
Taghizadeh, M., Halabian, A., Alipour, M., Kiumarthi, H., 2017. Zoning groundwater salinity using GIS (Case study: Namdan Plain, Eghlid). Environmental Planning and Management Geography, 28(3), 133–146. (In Persian)
Taheri Soudjani, H., Abedi Koopaei, J., 2014. Investigation of groundwater quality in wells of Chaharmahal and Bakhtiari province for greenhouse cultivation. Proceedings of the National Irrigation and Drainage Congress. (In Persian)
Tarkesh, M., Jetschke, G., 2012. Comparison of six correlative models in predictive vegetation mapping on a local scale. Environmental and Ecological Statistics, 19(3), 437–457.