Document Type : Research Paper
Authors
1 Associate Professor, Department of Geography, Payame Noor University
2 M.Sc. Student of water and hydraulic Structures, Qom University, Qom, Iran
3 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Qom University
Abstract
Despite the many capabilities of spatial statistics in modeling and explaining various environmental features and identifying the patterns governing their distribution, the previous studies have considerably neglected these capabilities, especially in the field of water studies. The present study aims to model the patterns governing the distribution of water wells in the Mahidasht watershed in Kermanshah province using spatial statistics. The bases used to identify these patterns are the "Locations" and "Attributes" of the wells, which are performed using five common techniques in spatial statistics, including: Average Nearest neighbor, Getis-Ord General G, Spatial Autocorrelation (Moran I), Cluster and outlier analysis, and Hot spot analysis. Required data were obtained from the Kermanshah Regional Water Company. The results of the present study showed that the pattern governing the dispersion of agricultural wells and the pattern governing the dispersion of high values (high depth of wells) in the Mahidasht watershed do not confirm the null hypothesis and follow the cluster pattern. The general pattern of dispersion of wells in the study area since 1950s to 2000s has changed from a random pattern to the cluster one. Cluster and outlier analyses as well as hotspot analysis indicated that the northern and northeastern parts of the watershed are critical in terms of uncontrolled abstraction of groundwater resources.
Keywords
استانداری کرمانشاه (1396). گزارش طرح آمایش سرزمین: تحلیل نظام سکونتگاهی استان کرمانشاه و ساختار فضایی آن، مجلد 1. سازمان مدیریت و برنامهریزی استان کرمانشاه.
اعتمادیان، الهه و دوستان، رضا (1396). تحلیل فضایی امواج گرمایی ایران. نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 4 (1)، 17-32.
بیات، باقر، متکان، علیاکبر، رحمانی، بیژن و عربی، بهناز (1390). برنامهریزی جامع کاربری اراضی و آمایش سرزمین در حوضههای آبریز شهری با استفاده از GIS مطالعه موردی: حوضه آبریز ماهیدشت. فصلنامه جغرافیایی آمایش محیط، 13، 119-135.
حجازیزاده، زهرا و جویزاده، سعید (1398). تحلیل آمار فضایی خشکسالی در ایران. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 19 (53)، 251-277.
خسروی، خهبات، صفری، عطا، حبیبنژادروشن، محمود، کریمی، سعید و فرهودی، محمدحسن (1391). کاربرد سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) در مطالعات منابع آب (مطالعه موردی: حوزه آبخیز بنادک سادات، استان یزد). مجموعه مقالات سومین همایش ملی مقابله با بیابانزایی و توسعه پایدار تالابهای کویری ایران. اراک، شهریور 91، 122-128.
خیابانی، ناصر، باقری، سروش و بشیریپور، امیر (1396). الزامات اقتصادی مدیریت منابع آب. آب و فاضلاب، 1، 42-56.
دادرس، بیژن و رستمی، شاهبختی (1398). مقدمهای بر کاربرد آمار فضایی و GIS در برنامهریزی شهری. دانشگاه پیامنور. جزوه درسی دوره کارشناسی ارشد رشته جغرافیا و برنامهریزی شهری. قابل دسترس در آدرس:
رنجبرمنش، نسرین، انتظاری، مژگان و رامشت، محمدحسین (1392). بحران ناشی از افت سطح آب زیرزمینی در اثر فعالیت تکتونیکی در دشت ماهیدشت. دو فصلنامه ژئومورفولوژی کاربردی ایران، 1 (2)، 1-18.
شرکت سهامی آب منطقهای استان کرمانشاه (1398). آمار چاههای استان کرمانشاه. فایل اکسل 1398.
شرکت مدیریت منابع آب ایران (1398). سامانه ارائه آمار و گزارشهای مطالعات پایه منابع آب. آمار و اطلاعات. قابل دسترس از: http://www.wrm.ir
علیجانی، بهلول و بابایی، امالسلمه (1388). تحلیل فضایی خشکسالیهای کوتاهمدت ایران. جغرافیا و برنامهریزی منطقهای. پیششماره پاییز و زمستان 1388، 109-121.
فلاح قالهری، غلامعباس، اسدی، مهدی و داداشیرودباری، عباسعلی (1394). تحلیل فضایی پراکنش رطوبت در ایران. پژوهشهای جغرافیای طبیعی، 47 (4)، 637-650.
کریمی، زینب، پرهمت، جهانگیر، حیدریزاده، مجید و عبدهکلاهچی، عبدالنبی (1391). بررسی تاثیر آبهای سطحی بر روی سطح آب زیرزمینی ماهیدشت. فصلنامه زمین، 7 (23)، 63-78.
کیانی، طیبه، صفاکیش، فریده و لطفی، منیره (1397). ارزیابی پتانسیلهای فرسایشی حوضه ماهیدشت با استفاده از مدل اسلمسا. فصلنامه جغرافیا و برنامهریزی محیطی، 29(2)، 54-68.
گرگانی، شهرام، بافکار، علی و فاطمی، سید احسان (1396). پیشبینی استعداد آلودگی آبهای زیرزمینی با استفاده از شاخص دراستیک و تحلیل سریهای زمانی سالانه (مطالعه موردی: دشت ماهیدشت کرمانشاه). فصلنامه علمی-پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران، 10 (3)، 317-328.
محمدپورزیدی، علی، علیجانی، بهلول، سلیقه، محمد و گرامی، محمدصالح (1398). تحلیل فضایی بارش استان مازندران. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 19 (25)، 1-20.
محمدزاده، محسن (1385). آشنایی با آمار فضایی. نشریه دانشجویی آمار (ندا)، 4(2)، 1-12.
مرکز آمار ایران (1345). سرشماری عمومی نفوس و مسکن. تهران: مرکز آمار ایران.
مرکز آمار ایران (1355). سرشماری عمومی نفوس و مسکن. تهران: مرکز آمار ایران.
مرکز آمار ایران (1395). سرشماری عمومی نفوس و مسکن. تهران: مرکز آمار ایران.
ملکی، امجد، حصادی، همایون و نادریان، پروین (1388). مکانیابی تغذیه مصنوعی آبخوان حوضه آبریز مرگ. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، (92)، 53-78.
یاراحمدی، داریوش، حلیمی، منصور و زارعیچقابلکی، زهرا (1394). تحلیل فضایی بارش ماهانه شمالغرب ایران با استفاده از آماره خودهمبستگی فضایی. پژوهشهای جغرافیای طبیعی، 47 (3)، 451-464.
Adnan, S. & Iqbal, J. (2014). Spatial analysis of the groundwater quality in the Peshawar district, Pakistan. 12th International Conference on Computing and Control for the Water Industry, CCWI2013. ScienceDirect. Procedia Engineering. 70. 14-22.
Alijani, B., & Babaie, O. (2009). Spatial analysis of short-term droughts in Iran. Geography and Regional Planning 1(1): 109-121 (In Persian)
Anirudh, R. & Giridhar, M. V. S. S. (2015). Spatial Analysis of Surface Water Bodies Quality using GIS.HYDRO 2015 International IIT, 20th International Conference on Hydraulics, Water Resources and River Engineering. Roorkee, India, 17-19 December, 2015.
Anselin, Luc. (1995). Local Indicators of Spatial Association—LISA, Geographical Analysis 27(2), 93–115.
Azizpour, F., & Shamsi, R. (2014). The role of environmental factors in the spatial organization of rural settlements Case study: Lavasan Kouchak village. Sepeh Journal, 23(89), 106-112. (In Persian)
Bajjali, W. (2018). ArcGIS for Environmental and Water Issues. Springer International Publishing.
Bayat, B., Matkan, A., Rahmani, B., & Arabi, B. (2011). Comprehensive land use planning and landscaping in urban catchments using GIS, Case study: Mahidasht watershed. Geographical Quarterly Journal of Environmental Management, 3, 119-135 (In Persian)
Dadras, B., & Rostami, Sh. (2019). Introduction to the application of spatial statistics and GIS in urban planning. PNU. Textbook of Master’s degree in geography and urban planning. Available from the site: http://pnu.ac.ir/sp108/portal/home/?738539/%D8%AC%D8%B2%D9%88%D9%87-%D9%87%D8%A7
Ebdon, David. Statistics in Geography. Blackwell, 1985.
Etemadian, E., & Doostan, R. (2017). Spatial analysis of Iranian heat waves. Journal of Spatial Analysis of Environmental Hazards, 1(4), 17-32. (In Persian)
Falah Ghalhari, Gh., Asadi, M., & Dadashi Roudbari, A. (2015). Spatial analysis of moisture distribution in Iran. Natural Geographical Research, 4(47), 637-650. (In Persian)
Franczyk, J., & Chang, H. (2008). Spatial Analysis of Water Use in Oregon. Springer Water Resour Manage, 23, 755-774.
Getis, Arthur., and J. K. Ord. "The Analysis of Spatial Association by Use of Distance Statistics." Geographical Analysis 24, no. 3. 1992.
Glavan, M., Cvejic, R., Tratnik, M., & Pintar, M. (2010). Geospatial Analysis of Water Resources for Sustainable Agricultural Water Use in Slovenia. (Book Chapter), available from: http://dx.doi.org/10.5772/53528
Goodchild, Michael F. (1986). Spatial Autocorrelation. Catmog 47, Geo Books.
Gorgani, Sh., Bafkar, A., & Fatemi, S. E. (2017). Prediction of groundwater pollution potential using the DRASTIC index and annual time series analysis (Case study: Plain of Mahidasht Kermanshah). Iranian Journal of Health and Environment. 10(3): 317-28 (In Persian)
Griffith, Daniel. (1987). Spatial Autocorrelation: A Primer. Resource Publications in Geography, Association of American Geographers.
Hejazizadeh, Z., & Javizadeh, S. (2019). Spatial statistics analysis of drought in Iran. Journal of Applied Research in Geographical Sciences, 53(19), 251-277. (In Persian)
Iran Water Resources Management Company (2019) GIS layer of watersheds. Available from: http://www.wrm.ir/
Kaden, O. S. (1993). GIS in water-related environmental planning and management: problems and solutions. HydroGIS 93: Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources (Proceedings of the Vienna Conference, April 1993). IAHS Publ. 211, 385-397.
Karimi, Z., Porhemat, J., Heydarizadeh, M., & Abdeh-Kolahchi, A. (2012). Interaction of groundwater and surface water in Mahidasht aquifer. The Earth Quarterly, 23(7), 63-78. (In Persian)
Kermanshah Governor's Office (2019) Digital format of different layers. Spatial Planning Office. received by formal request from Qom University.
Khiabani, N., Bagheri, S., & Bashiripour, A. (2016). Economic requirements for water resources management. Journal of Water and Wastewater, (1), 42-56.
Khosravi, Kh., Safari, A., Habibnezhad Roshan, M., Karimi, S., & Farhoudi, M. (2012). Application of geographic information system (GIS) in water resources studies (Case study: Banadak Sadat watershed, Yazd province). In: Proc. of Third National Conference against Desertification and Sustainable Development of Iranian Desert Wetlands (2012), 16-17 September, Arak, Iran, 122-128 (In Persian)
Kiani, T., Safakish, F., & Lotfi, M. (2018). Evaluation of erosion potentials of Mahidasht catchment using Aslamsa model. Quarterly Journal of Geography and Environmental planning, 29(2), 54-68.
Mainali, J. Chang H. & Chun, Y. (2019). A review of spatial statistical approaches to
modeling water quality. First Published June 26, 2019 Research Article.
https://doi.org/10.1177/0309133319852003
modeling water quality. First Published June 26, 2019 Research Article.
https://doi.org/10.1177/0309133319852003
Maleki, A., Hesadi, H., & Naderian, P. (2009). Location of artificial feeding of Merregg watershed. Journal of Geographic Research, 53-78.
McGrew, C., Lembo, A., & Monroe, C. (2014). An introduction to statistical problem solving in geography (3rd ed), Waveland Press, Inc.
Mitchell, Andy. The ESRI Guide to GIS Analysis, Volume 2. ESRI Press, 2005.
MohammadPour Zeydi, A., Alijani, B., Saligheh, M., & Gerami, M. S. (2019). Spatial analysis of precipitation in Mazandaran province. Journal of Applied Research in Geographical Sciences, 19(52), 1-20. (In persian)
Mohammadzadeh, M. (2006). Getting to know Spatial statistics. Students journal of statistics(Neda). 4(2), 1-12.
Noori, S. H. (2000). Spatial analysis in agricultural geography. Geographical research, 39, 110. (In Persian)
Ord, J.K., & Getis, A. (1995). Local Spatial Autocorrelation Statistics: Distributional Issues and an Application" in Geographical Analysis 27(4).
Ranjbarmanesh, N., Entezari, M., & Ramesht, M. (2013). Crisis caused by groundwater drop due to tectonic activity in Mahidasht plain. Two Quarterly Journal of Practical Geomorphology in Iran, 2(1), 1-18. (In Persian)
Roustaei, Sh., Naimi, K., & Mahmoudi, S. (2016). Spatial analysis of educational inequalities and its role in urban social sustainability with spatial statistics methods (Case study: Saqez city). Quarterly Journal of Welfare and Social Development Planning, 26(7), 61-99. (In Persian)
Shin, HS., Salas, J.D. (2000). Spatial Analysis of Hydrologic and Environmental Data Based on Artificial Neural Networks. In: Govindaraju R.S., Rao A.R. (eds) Artificial Neural Networks in Hydrology. Water Science and Technology Library, vol 36. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-015- 9341-0_14.
Soleimani, A., Afrakhteh, H., Azizpour, F., & Tahmasebi, A. (2016). Spatial analysis of the adaptive capacity of rural settlements in Ravansar county in the face of drought. Journal of Spatial Analysis Environmental Hazards, 2(3), 65-78. (In Persian)
Statistical Center of Iran. (1976). General Census of Population and Housing. Available from: https://www.amar.org.ir/english
Statistical Center of Iran. (2016). General Census of Population and Housing. Available from: https://www.amar.org.ir/english
Tobler, W.R., (1970), A computer movie simulating urban growth in the Detroit region, Economic Geography, Vol. 46, PP. 234–240.
Tsihrintzis, V.A., Hamid, R. & Fuentes, H.R. (1996). Use of Geographic Information Systems (GIS) in water resources: A review. Water Resour Manage 10, 251–277. https://doi.org/10.1007/BF00508896
United States Geological Survey, (USGS). (2019). Digital Elevation Model. Available from: https://earthexplorer.usgs.gov/.
West Water Company of Kermanshah Province, (2019). Data of wells, springs, Qanats and rivers of Mahidasht watershed. In Excel format, received by formal request from Qom University.
Yarahmadi, D., Halimi, M., & Zarei Choghabaleki, Z. (2015). Spatial analysis of rainfall in northwestern Iran using spatial self-correlation statistics. Natural Geography Research, 3(47), 451-464. (In Persian)
Zangi Abadi, A., & Rahimi Nader, H. (2010). Spatial analysis of crime in Karaj (Using GIS), Journal of law Faculty of Law and Political Science, 40(2), 179-198. (In Persian)
Zarafshani, K., & Saadvandi, M. (2017). Determining Agricultural Water Poverty Index in Kermanshah Province: The Case of Mahidasht Basin, Iran. J. Agr. Sci. Tech, 19, 541-552.
)