برای تشخیص فرایندهای کنترل‌کننده و تعیین منشأ یونهای موجود در آب زیرزمینی از 26 چاه بهره­برداری که مربوط به میانگین دو دوره حداقل و حداکثر سطح ایستابی از سال 1390 و 1394 است، استفاده شده است. در این نمونه­برداری یون­های اصلی و نیترات همراه با سختی، قلیلئیت، pH,TDS,EC ارزیابی شده است. در این پژوهش در تحلیل عاملی و خوشه‌بندی از نرم‌افزار SPSS و در تحلیل خوشه‌بندی از روش وارد و فاصله اقلیدسی استفاده شده­ است. نتایج تحلیل عاملی نشان داد، سه مؤلفه‌ای که تغییرات کیفی آب زیرزمینی را کنترل می‌کنند در دورۀ حداقل و حداکثر سطح ایستابی مقدار واریانس تجمعی آن‌ها 5/83% در حداقل و 1/80% در حداکثر هستند. این مؤلفه­ها شامل شوری، انحلال و فعالیت­های انسانی است. پس از انجام خوشه‌بندی و تعیین زیرخوشه­ها برای تعیین فرایندهای شیمیایی حاکم بر آبخوان دشت قائم‌شهر از نمودارهای گیبس، پایپر و تبادل یونی استفاده و نمودارهای ترکیبی آن‌ها ترسیم شد. در نمودار گیبس عامل هوازدگی و تبخیر و تبلور کنترل کننده شیمی آب زیرزمینی هستند. در نمودار پایپر نوع آب‌ها اکثراً کلسیم بی‌کربنات هستند و تعداد کمی نیز سدیم‌کلرایدی و یا اختلاطی (کلسیم، منیزیم و کلراید) هستند و نوع آخر از سدیم- منیزیم بی‌کربنات تشکیل شده است. این نوع آب‌ها ناشی از هوازدگی و انحلال رسوبات کربناته، نفوذ آب شور دریا و نشت از آبخوان­های شور بوده است که براثر فرایندهای تبادل یونی و یا عکس آن همراه با واکنش­های شیمیایی به‌وقوع می­پیوندد. به‌طورکلی سه فرایند طبیعی، غیرطبیعی و اختلاط این دو، وضعیت شیمی آب زیرزمینی را کنترل می­کنند. فرایند طبیعی شامل؛ تعامل بین آب- سنگ، نفوذ آب شور و تبخیر ­از سطح ایستابی است. فرایند غیرطبیعی (فعالیت‌های انسانی) شامل؛ ورود فاضلاب­های شهری و روستایی، پساب مراکز صنعتی و پساب­های کشاورزی که ناشی از انواع کودهای شیمیایی (ازته، سولفاته و فسفاته) است. در فرایند سوم مجموعه عوامل طبیعی و انسانی است. زیرا با برداشت‌های بی‌رویه از آبخوان باعث افت سطح ایستابی شده و در نتیجه نفوذ و پیش‌روی آب شور از دریا و آبخوان‌های شور را سبب می‌شوند. این تحقیق نشان داد که استفاده از روش‌های آماری چند متغیره می­تواند در تجزیه و تحلیل روش­های معمول هیدروژئوشیمیایی سودمند باشد.