محیط زیست و مهندسی آب
سال:1397 | دوره:4 | شماره:4 |تعداد مقالات:8

خشک سالی هیدرولوژیکی موجب کاهش آب های سطحی و زیرزمینی می شود. هدف از پژوهش حاضر تحلیل فراوانی منطقه ای جریان حداقل در بخش هایی از حوزه آبخیز کارون شمالی در استان چهار محال و بختیاری بود. برای این منظور، از اطلاعات 11 ایستگاه هیدرومتری استفاده شد. تعداد 15 ویژگی مختلف فیزیوگرافی، اقلیمی و هیدرولوژیکی حوضه در برآورد جریان حداقل استفاده شدند. در ابتدا ایستگاه های هیدورمتری با استفاده از روش تجزیه و تحلیل خوشه ای به دو گروه همگن تقسیم شدند. سپس با استفاده از روش تجزیه به مؤلفه های اصلی (PCA) از بین 15 ویژگی فیزیوگرافی، اقلیمی و هیدرولوژیکی مهم ترین ویژگی ها برای هر منطقه انتخاب شد. در نهایت مدل های برآورد جریان حداقل هر منطقه با استفاده از روش رگرسیون گام به گام در دوره های بازگشت 2، 10، 25 و 50 ساله توسعه یافتند. نتایج نشان داد که ویژگی های مساحت حوضه با بار وزنی 347/0، ضریب کشیدگی با بار وزنی 398/0، طول حوضه با بار وزنی 326/0و ضریب گردی با بار وزنی326/0مهم ترین ویژ گی ها در برآورد جریان حداقل بودند. به طورکلی همه مدل های رگرسیونی-لگاریتمی در دو منطقه برای تمامی دوره های بازگشت ها با ضریب تعیین بیشتر از 96/0 کارایی مناسبی در برآورد جریان حداقل داشتند.

هدف از انجام این پژوهش حذف یون نیترات با استفاده از نانو رس مونت موریلونیت هایی است که سطحشان توسط گروه عاملی اکتا دسیل آمین اصلاح شده است. در این پژوهش ابتدا نانو رس با استفاده از اکتادسیل آمین اصلاح شد و خصوصیات سطحی این نانوجاذب اصلاح شده با دستگاه های میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و طیف پراش اشعه ایکس(XRD) بررسی شد. در ادامه، فرایند جذب یون نیترات با استفاده از مدل جذب سطحی و با بررسی پارامترهای میزان زمان تماس بین جاذب و جذب شونده، میزان غلظت جذب شونده، تاثیر pH و تاثیر مقدار دوز جاذب در حذف نیترات مورد بررسی قرار گرفت. میزان جذب توسط دستگاه جذب اتمی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که اصلاح سطح نانورس توسط گروه آمین سبب افزایش فاصله بین لایه ای از مقدار58/7 آنگستروم به 91/22 آنگستروم شده است و اندازه نانو ذرات اصلاح شده حدود 80 تا 100 نانو متر می باشد که با افزایش سطح نانو جاذب تعداد سایت های جذب فعال هم افزایش پیدا کرده است. در بررسی جذب یون نیترات هم حداکثر میزان جذب در pH برابر با 5، غلظت اولیه mg/l 100، زمان تماس min 40 و مقدار g 7/0 از نانو جاذب به دست آمد. در بررسی ایزوترم های تعادلی مشخص شد که فرایند جذب از دو ایزوترم لانگمویر و فروندلیش پیروی می کند و بالاترین ظرفیت جذب تک لایه برابر با mg/g 352/18 به دست آمد. سینتیک فرایند مذکور هم با مدل سینتیکی مرتبه دوم دارای تطابق است و مقدار جذب شونده در واحد جرم جاذب در حالت تعادل برابر با mg/g 518/2 است.

پیش بینی مقادیر جریان ورودی به سیستم منابع آب به منظور آگاهی از شرایط آینده و برنامه ریزی برای تخصیص بهینه منابع آب به بخش های مختلف از قبیل شرب، کشاورزی و صنعتی امری ضروری در مدیریت منابع آب می باشد. هدف از پژوهش حاضر پیش بینی مقادیر دبی ماهانه ورودی به سد گرگان برای آینده بود. بدین منظور از داده های هیدرومتری ایستگاه قزاقلی با دوره آماری 47 سال و سه مدل سری زمانی، شبکه عصبی و ماشین بردار پشتیبان جهت پیش بینی استفاده شد و نتایج مدل های مختلف مورد مقایسه قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده در مدل سری زمانی بر اساس معیارهای آکاییک و شوارتز، مدل(1, 0, 1) ARIMA (1, 0, 0)به عنوان مدل بهینه انتخاب شد. در مدل شبکه عصبی، شبکه با ورودی 2 و 10 نرون به عنوان شبکه برتر انتخاب شد و در مدل ماشین بردار پشتیبان شبکه با ورودی 1 به عنوان شبکه برتر انتخاب شد. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده و با توجه به معیارهای ارزیابی مدل ها، مدل ماشین بردار پشتیبان بهترین عملکرد را نسبت به دو مدل دیگر داشت. مقادیر RMSE و AARE برای مدل ماشین بردار پشتیبان به ترتیب 31/5 و 07/1، برای مدل شبکه عصبی به ترتیب 88/9 و 78/2 و برای مدل سری زمانی به ترتیب 84/8 و 20/1 به دست آمد. بر اساس نتایج این پژوهش، بهترین مدل برای پیش بینی دبی ماهانه ورودی به سد گرگان مدل ماشین بردار پشتیبان می باشد.

امروزه خشک سالی به عنوان یکی از پدیده های محیطی شناخته شده است که تاثیر مهمی بر کیفیت آب دارد. هدف از انجام این تحقیق به دست آوردن رابطه بین وقوع خشک سالی و کیفیت آب در حوزه آبخیز زاینده رود بود. با توجه به تأثیر خشک سالی بر کیفیت منابع آب و همچنین تعیین تیپ آب و بررسی ارتباط آن با عوامل محیطی، در مطالعه حاضر داده های حاصل از آنالیز شیمیایی با استفاده از نرم افزار AqQa مورد بررسی و پردازش قرار گرفت. سپس تیپ شیمیایی منابع و همچنین رابطه خشک سالی با کیفیت آب تعیین گردید. منطقه مورد مطالعه رودخانه زاینده رود بود که دارای پنج ایستگاه هیدرومتری با دوره آماری مشترک 34 سال می باشد. دو ایستگاه قبل از سد و سه ایستگاه بعد از سد تنطیمی واقع شدند. در این دوره آماری با استفاده از شاخص های خشک سالی SPI و RDI سال های خشک و تر از یکدیگر تفکیک شده، سپس حداکثر خشک سالی و ترسالی مشترک در پنج ایستگاه تعین شد و داده های کیفیت آب در سال های خشک و تر مقایسه گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، با وقوع خشک سالی ها میزان غلظت یون ها در منابع آب افزایش یافته و با وقوع تر سالی غلظت یون ها در آب بهبود یافته است. طوری که در ایستگاه اسکندری یون منیزیم در سال خشک 37٪ افزایش و در ایستگاه پل زمان خان یون سولفات در سال خشک 56٪ افزایش یافته است. تیپ آب موجود در هر ایستگاه از نوع سدیم بیکربنات بود که می تواند مربوط به عامل زمین شناسی باشد.

امروزه استفاده صحیح و پایدار از منابع آب و خاک موجود در اولویت دستور کار سازمان های اجرایی قرارگرفته است. ازاین رو، طراحی بهینه سامانه های زه کشی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. بدین منظور باید ضرایب تخلخل مؤثر و هدایت هیدرولیکی خاک با دقت قابل قبولی تعیین شوند و انواع معادلات زه کشی زیرزمینی غیرماندگار نیز در شرایط مزرعه موردبررسی واقع شوند. این پژوهش در سیستم زه کشی زیرزمینی موجود در دشت شادگان واقع در استان خوزستان انجام شد. با اندازه گیری زمان، ارتفاع سطح ایستابی و دبی خروجی از لترال زه-کش، ضرایب هیدرودینامیکی خاک تعیین شد. همچنین، با حل معکوس، ضرایب تخلخل مؤثر و هدایت هیدرولیکی خاک اراضی دشت شادگان تخمین زده شد. به طور متوسط با روش Taylor تخلخل مؤثر m3. m-3 0117/0 و با روش Skaggs هدایت هیدرولیکی خاک m. d-1 31/0 محاسبه شد. در ادامه با استفاده از داده های اندازه گیری شده زمان و ارتفاع سطح ایستابی و همچنین استفاده از معادلات زه کشی متداول غیرماندگار فاصله زه کش ها تخمین زده شد. فاصله محاسبه شده با فاصله m 50 موجود مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی صورت گرفته نشان داد که به ترتیب معادلات Glover، Dumm، Van Schilfgaarde، Bouwer وVan Schilfgaarde، Glover اصلاح شده و Hammad، از اولویت برخوردارند. در استفاده از معادلات زه کشی غیر ماندگار باید توجه داشت که نمی توان به صورت مطلق معادلات را اولویت بندی نمود بلکه در هر منطقه باید این معادلات به صورت جداگانه ارزیابی قرار گیرند و بهترین معادله با توجه به شرایط موجود در مزرعه انتخاب شود.

آلودگی خاک ها به سرب و کادمیوم تولید شده توسط خودروها یک مسئله زیست محیطی جدی می باشد. سرب در نتیجه استفاده از سوخت های بنزینی سرب دار و کادمیوم موجود در تایر خودروها از طریق استهلاک خودروها و ترافیک به محیط وارد می شوند. این تحقیق با هدف بررسی تغییرات مکانی فلزات سرب و کادمیوم در خاک های کنارجاده ای زابل – زاهدان و ارزیابی آلودگی منطقه به این فلزات انجام شد. 252 نمونه خاک از عمق 0-20 سانتی متری برداشت و غلظت کل فلزات سرب و کادمیوم، ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک شامل pH، EC و ماده آلی اندازه گیری شد. بررسی آلودگی خاک توسط فاکتور غنی شدگی و شاخص زمین انباشتگی صورت گرفت. نقشه پراکنش مکانی غلظت فلزات مورد مطالعه به روش کریجینگ ترسیم شد. میانگین غلظت در فاصله 0، 50 و 100 متری به ترتیب 12/2، 03/2 و 2 میلی گرم بر کیلوگرم برای سرب که از میانگین جهانی (25 میلی گرم بر کیلوگرم) برای این فلز کمتر و همچنین، به ترتیب 21/0، 21/0 و 20/0 میلی گرم بر کیلوگرم برای کادمیوم که از میانگین جهانی (53/0 میلی گرم بر کیلوگرم) برای این فلز کمتر بود. نتایج آنالیزهای زمین آماری نشان داد هر دو متغیر ناهمسانگرد بودند و مدل نمایی برای سرب و مدل گوسی برای کادمیوم بهترین برازش را داشتند. تجزیه و تحلیل نقشه پهنه بندی فلزات نشان داد که کادمیوم و سرب منشأ زمین شناسی و انسانی دارند. در حقیقت این فلزات به طور طبیعی در خاک وجود دارند اما فعالیت های انسانی سبب تجمع بیشتر این فلزات در خاک شده است.

یکی از عوامل تأثیرگذار در رشد و عملکرد گیاهان، دما است. از اینرو، در این مطالعه روند دمایی آتی در منطقه ابهر تحت تأثیر تغییرات اقلیمی طی دوره های زمانی آینده تعیین و با دوره مشاهداتی مقایسه شد. سپس، با استفاده از شبیه سازی عملکرد گیاه به وسیله مدل AquaCrop، عملکرد گیاه در دوره های زمانی آتی و در زمان های کشت متفاوت شبیه سازی و برآورد گردید. در این مطالعه، بازه زمانی دوره مشاهداتی 2010-1986 میلادی، افق نزدیک 2045-2011، افق متوسط 2079-2046 و افق دور 2100-2080 در نظر گرفته شد. به منظور ریزمقیاس نمایی، نتایج مدل شبیه سازی گردش عمومی جو از نرم افزار LARS-WG طی مدل HadCM3 و سناریوی A2 استفاده شد. همچنین، تولید فایل سناریو نیز انجام گردید. طبق نتایج به دست آمده، بیشترین عملکرد در کشت 5 خرداد با t/ha 29/46 و کمترین عملکرد در کشت 15 خردادماه با t/ha 6/40 خواهد بود. با انتقال زمان کشت مرسوم از 25 اردیبهشت به 5 خرداد شاهد افزایش عملکرد t/ha 28/0 خواهد بود. در افق های آینده زمان کشت 5 اردیبهشت بیشترین عملکرد را خواهد داشت. در افق های آتی عملکرد ذرت علوفه ای کاهش خوهد یافت. می توان فروغ آمایی کمتر در طول دوره رشد کوتاه تر و همچنین سیستم فتوسنتزی C4 این محصول را در این کاهش عملکرد دخیل دانست.

در فرآیند تصفیه یا گندزدایی آب تشخیص سریع و پایش عوامل بیماری زا از جمله باکتری ها و ویروس ها به عنوان شاخص هایی مهم در کنترل کیفیت آب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از طرفی، پایش و اندازه گیری پیوسته و تشخیص عوامل بیماری زا با مشکلاتی از جمله پایین بودن غلظت آن ها در آب و ناکافی بودن حساسیت روش های موجود، پیچیده بودن زمینه ی شیمیایی آب و عدم گزینش پذیری کافی روش های فعلی، و نیز عدم کارآمدی این روش ها در تشخیص سریع و پایش پیوسته و ارزان عوامل بیماری زا همراه بوده است. این موضوع اهمیت و لزوم توجه به علوم و فن آوری های جدید را در ساخت حسگرهای زیستی به منظور دست یابی به حساسیت، سرعت پاسخ، و گزینش پذیری بیش تر نشان می دهد. در این مقاله به طور مختصر رویکرد جدید علوم نانو و کاربرد مواد نانوساختاری در طراحی و ساخت حسگرهای زیستی جدید به منظور تشخیص و پایش عوامل بیماری زا در آب معرفی شده و مثال هایی نیز از کاربرد نانوزیست حسگرها ارائه شده است.