محیط زیست و مهندسی آب
سال:1398 | دوره:5 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

مصب یک رودخانه به دلیل شرایط خاص فیزیکی و شیمیایی، می تواند در زمان مخلوط شدن آب شیرین رودخانه و آب شور دریا، ساختار و غلظت فلزات سنگین موجود در آب رودخانه را تحت تأثیر قرار دهد. اختلاط آب شور و شیرین، در خود پالایی و ترسیب فلزات سنگین نقش اساسی دارد. در پژوهش حاضر، خود پالایی عناصر سنگین Cd, Co, Ni, Cr و Pb در زمان مخلوط شدن آب شیرین رودخانه شفارود و آب شور دریای خزر در مصب آن رودخانه، در شرایط آزمایشگاهی و با کنترل پتانسیل کاهش، pH، DO و شوری، موردمطالعه و بررسی قرارگرفت. میزان لخته سازی فلزات در مصب رودخانه بدین شرح بود: کبالت (6/92%) > نیکل (4/73%) > کروم = سرب (6/66%) > کادمیم (2/62%). همچنین الکترو لخته سازی با استفاده از دو الکترود قائم با آرایش تک قطبی تحت ولتاژ 6 و V 12 بررسی شد. بر اساس نتایج حاصله، الگوی الکترولخته سازی فلزات تحت جریان V 6 به صورت کروم (2/22%) < کبالت (7/27%) < کادمیم (62%) < سرب (4/94%) < نیکل (5/95%) و تحت جریان V 12 به صورت کروم (0%) < کبالت (6/35%) < کادمیم (4/64%) < نیکل (8/92%) < سرب (4/94%) است. همچنین pH و Eh از عوامل کنترل کننده لخته-سازی Ni و Pb بودند و DO از پارامترهای مؤثر بر حذف Cd طی اختلاط مصبی بود. این در حالی است که شوری و EC اثر معکوس بر این فرآیند داشتند طوری که با افزایش شوری و EC، لخته سازی تمامی عناصر موردمطالعه کاهش یافت.

تأمین آب به عنوان بخشی از دموکراسی آب تلقی می شود. مدیریت پایدار منابع آب در پاسخ به فشارهای روزافزون ناشی از رشد جمعیت، توسعه اجتماعی-اقتصادی، تغییرات شرایط اقلیمی و تخریب های بوم شناسی، تجلی یافته است. به رغم سابقه طولانی مهندسی سازه های آبی در ایران، همواره کمبود چارچوب مدیریت پایدار منابع آب و بازآفرینی ارزش های نهفته در سازه های آبی تاریخی به چشم می خورد. هدف پژوهش حاضر مقایسه ویژگی سازه های آبی تاریخی شهرهای کویری با معیارهای مدیریت پایدار منابع آب و تأکید بر اهمیت مرمت، حفاظت و بازآفرینی این میراث تاریخی بود. این مطالعه یک بررسی استنتاجی-تطبیقی است. ابزار جمع آوری اطلاعات، مطالعات کتابخانه ای، بررسی منابع مکتوب، اسناد و مدارک بود. نتایج حاصل از مطالعه ساختار، عملکرد و نظام مدیریتی حاکم بر سازه های آبی تاریخی شهر کویری یزد، حاکی از آن بود که به رغم نقاط ضعف بسیار سیستم های سنتی، این سازه ها هماهنگی زیادی با چارچوب اجرایی مدیریت پایدار منابع آب داشته اند. لذا الگوبرداری و بازآفرینی ارزش ها و نظام های حاکم بر ساختار و عملکرد این سازه ها، به عنوان بنیادی ترین عوامل در تبیین اندیشه، عمل و شکل گیری حیات اجتماعی-بوم شناسی، می تواند زمینه پایداری در تمامی ابعاد آن را فراهم آورد.

با توجه به این که بخش مهمی از جریان رودخانه های دائمی را آب های زیرزمینی تشکیل می دهند با دانستن سهم جریان پایه می توان نقش آب های زیرزمینی را در حفظ حیات رودخانه ها و برقراری تعادل بوم شناسی حوزه آبخیز تعیین کرد. همچنین، شناخت فرآیندهای تولید رواناب برای ارزیابی اثرات تغییرات اقلیمی و کاربری اراضی برای پاسخ هیدرولوژیکی حوضه نیز بااهمیت می باشد. در این پژوهش تفکیک آب پایه در حوزه آبخیز دورود واقع در استان لرستان با شش محدوده ی مطالعاتی تیره دورود، بیاتون، سیلاخور، آبسرده، سراب سفید و گله رود طی سال های 1390-1361 به وسیله روش های PART، فیلتر عددی برگشتی یک پارامترِ (Lyne-Hollick ) و دو پارامترِ (Eckhardt ) با فیلترهای 925/0، 95/0، 975/0 و 99/0 انجام شد. سپس نتایج حاصل از این روش ها به منظور تعیین مناسب ترین روش با نتایج حاصل از روش BFI، مقایسه شد. نتایج نشان داد در حوزه آبخیز تیره دورود روش Lyne-Hollick با فیلتر 975/0 بهترین روش برای جداسازی آب پایه از رواناب مستقیم می باشد. در زیر حوزه آبخیز بیاتون روش Eckhardt با فیلتر 99/0، در زیر حوزه سیلاخور روش Lyne-Hollick با فیلتر 975/0، در زیر حوزه آبسرده روش PART و Lyne-Hollick با فیلتر 975/0 به صورت یکسان، در زیر حوزه سراب سفید روش Lyne-Hollick با فیلتر 95/0 و در زیر حوزه آبخیز گله رود روش Lyne-Hollick با فیلتر 925/0 روش مناسب جهت تجزیه ی هیدروگراف می باشد. با توجه به نتایج حاصل از این مطالعه، با داشتن آمار روزانه ی دبی این حوزه آبخیز در سال های آتی می توان روش های مذکور را برای تجزیه ی هیدروگراف به کاربست.

انباشت موانع شناور جریان رودخانه ها، نظیر تنه و شاخ و برگ درختان منجر به افزایش عمق آبشستگی موضعی در اطراف پایه های پل می شود. تاکنون جهت درک ساز و کار پدیده آبشستگی تحت اثر موانع شناور، مطالعات آزمایشگاهی و میدانی بسیاری انجام شده است. در دو دهه ی اخیر از انواع روش های هوش مصنوعی جهت تخمین بیش ترین عمق آبشستگی در اطراف پایه پل استفاده شده است. در این مطالعه از مدل فازی-عصبی مبتنی بر روش دسته بندی گروهی داده ها (NF-GMDH) جهت تخمین آب شستگی تحت اثر انباشت موانع استفاده شد. شبکه NF-GMDH با استفاده از الگوریتم های تکاملی شامل الگوریتم وراثتی (GA)، الگوریتم بهینه ساز ازدحام ذرات (PSO) و الگوریتم جستجوی گرانشی (GSA) توسعه داده شد. پارامترهای مؤثر بر حداکثر عمق آبشستگی به صورت سرعت متوسط جریان بالادست پایه پل، سرعت بحرانی رسوبات بستر رودخانه، عمق جریان در مقطع بدون حضور موانع، ضخامت مستغرق موانع، قطر موانع، اندازه متوسط ذرات، قطر پایه و عرض کانال در نظر گرفته شد. بعد از انجام مراحل آموزش و آزمایش هر مدل NF-GMDH، عملکرد آن ها با استفاده از شاخص های آماری ارزیابی شد. نتایج نشان داد که مدل های پیشنهادی دارای عملکرد بهتر نسبت به روابط تجربی است. همچنین دو مدل NF-GMDH-PSO (84/0=R و 37/ 0=RMSE) و NF-GMDH-GA (8407/0=R و 3640/0=RMSE) دارای عملکرد مشابه بودند. در نهایت آنالیز حساسیت نشان داد که نسبت بدون بعد قطر پایه (D) به اندازه متوسط ذرات (d50) بیشترین تأثیر را در تعیین پارامتر حداکثر عمق آبشستگی دارد.

موج شکن های سکویی دسته ای از موج شکن های توده سنگی شکل پذیر هستند که در اثر برخورد امواج دریا دچار فرسایش و تغییر شکل شده تا نیم رخ سمت دریا به یک حالت پایدار برسند. یکی از مهم ترین پارامترهای حاکم بر پایداری موج شکن های سکویی، عرض فرسایش یافته سکو است. اگر میزان فرسایش عرض سکو از عرض اولیه بیش تر شود، سازه دچار خرابی خواهد شد. پژوهش حاضر با استفاده از مدل سازی آزمایشگاهی به منظور مقایسه تأثیر پارامترهای محیطی و سازه ای بر مقدار عرض فرسایش یافته سکو صورت گرفت. نتایج نشان داد که بیش از 90% تغییر شکل سازه در 3000 موج ابتدایی رخ داد. همچنین، تأثیر تراز قرارگیری سکو بر فرسایش سکوی موج شکن سکویی نسبت به پارامترهای عمق آب و عرض سکو، به مراتب کم تر بوده و تغییرات عرض سکو روی فرسایش مقطع سازه نسبت به سایر پارامترها تأثیرگذارتر بود. طوری که میزان کاهش فرسایش مقطع موج شکن سکویی با افزایش 20% عرض سکو بیش تر از افزایش 45% تراز سکو بود. اگرچه می توان در صورت عدم دسترسی به مصالح سنگی با اندازه مناسب، برای اجرای ساده تر و کاهش هزینه های اجرایی، برای تأمین پایداری سازه، به جای افزایش عرض سکو، تراز سکو را نیز افزایش داد.

در مدیریت آبیاری مزارع مقدار و کیفیت آب آبیاری دارای اهمیت زیادی می باشد. چراکه آب وخاک با کیفیت نامناسب موجب شور شدن محیط رشد گیاه، تخریب ساختمان خاک و در نهایت پائین آمدن عملکرد محصول خواهد شد. در این پژوهش با توجه به اندازه گیری های مزرعه ای، اقدام به بررسی مرزهای سیستم، ایجاد مدل مفهومی تعیین روابط علی و معلولی، آزمون ساختاری، آزمون حدی که در روش پویایی سیستم بکار می رود شد. سناریوهایی شامل عرضه مقدار آب از سد کرخه و چاه های منطقه و همچنین الگوهای مختلف کشت ارزیابی و انتخاب شد. مدل مفهومی بر مبنای پنج زیر مدل تقاضای آب، عرضه آب، تنش های محیطی، اقتصاد آب و محیط زیست در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که استفاده از آب سد کرخه به میزان Mm3 160 و برداشت Mm3 90 از آبخوان دشت، سطح آب زیرزمینی را در فاصله m 10 از سطح خاک ثابت نگه خواهد داشت و مشکل خیز سطح آب زیرزمینی مرتفع خواهد شد. در سناریوهای الگوی کشت نتایج مدل استفاده از الگوی کشت پرمصرف با تأکید بر افزایش سطح علوفه و چغندر به منظور جلوگیری از زه دار شدن اراضی بود.

ویژگی های خاک دارای تغییرات مکانی هستند. شناخت و آگاهی از چگونگی تغییرات مکانی ویژگی های خاک از عوامل مؤثر در مدیریت پایدار اراضی است. درک بهتر تأثیر عوامل مدیریت بر ویژگی های خاک نیازمند کمی کردن غیریکنواختی و تغییرپذیری آن ها می باشد. این پژوهش با هدف بررسی تغییرات مکانی برخی از ویژگی های خاک از جمله بافت خاک (رس، سیلت، و شن)، کلسیم کربنات (CaCO3)، کربن آلی و شوری خاک با استفاده از روش های زمین آماری انجام شد. بدین منظور از منطقه مورد مطالعه تعداد 252 نمونه خاک (از عمق cm 20-0) تهیه و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک اندازه گیری شد. پس از نرمال سازی داده ها، نیم تغیر نمای هر یک از ویژگی های موردمطالعه محاسبه و بهترین مدل به آن ها برازش داده شد. سپس ویژگی های موردمطالعه با روش های مختلف مکان یابی کریجینگ معمولی، کریجینگ ساده، کریجینگ گسسته، کوکریجینگ و وزن دهی عکس فاصله و با استفاده از نرم-افزار ArcGIS تخمین زده شدند. دقت تخمین با استفاده از میانگین خطای مطلق و مجذور میانگین مربعات خطا مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بهترین مدل برای کربن آلی مدل گوسی و برای بقیه متغیرهای اندازه گیری شده مدل نمایی بود. همچنین، روش کوکریجینگ معمولی برای رس، کلسیم کربنات و کربن آلی، روش وزن دهی معکوس فاصله برای سیلت و شوری خاک و روش کریجینگ معمولی برای شن در مقایسه با سایر روش های به کاررفته مناسب تر بود و تخمین های دقیق تری ارائه داد.

توسعه پایدار کشاورزی مستلزم شناخت و توسعه روش های علمی است که نقش مؤثری در بهینه سازی مصرف آب، اشتغال و درآمد زایی، سلامت جامعه و صادرات غیرنفتی داشته باشند. ارزش بارز اقتصادی و درمانی، تقاضای بازار و سطح فرآوری بالای گیاهان دارویی باعث شده است تا کشت این گیاهان در دنیا روزبه روز افزایش یابد. با توجه به شرایط اقلیمی و جغرافیایی ایران، توسعه کشت این گیاهان به ویژه در نواحی خشک و نیمه خشک اهمیت دوچندانی پیداکرده است. در پژوهش حاضر به منظور مکان یابی مناطق مستعد کشت گیاه گل محمدی به عنوان یکی از گیاهان دارویی ارزشمند، معیارهای اقلیمی، توپوگرافی و اجتماعی-اقتصادی به عنوان معیارهای مؤثر درکشت گیاه مذکور انتخاب و به کمک فرآیند تحلیل شبکه ای وزن دهی شد. سپس از سامانه اطلاعات جغرافیایی برای رقومی سازی و تلفیق لایه ها استفاده شد. پس از تشکیل پایگاه اطلاعات فضایی منطقه، اطلاعات توصیفی نقشه ها به آن ها اضافه شد. هم پوشانی وزنی در محیط GIS صورت گرفت و در نهایت پهنه بندی مناطق مستعد کشت گل محمدی انجام شد. نتایج نشان داد سه عامل بارش سالیانه، ارتفاع و دمای میانگین سالانه، بیشترین تأثیر و پارامتر شیب کمترین تأثیر را بر کمیت و کیفیت گیاه گل محمدی داشتند. همچنین بر اساس نقشه پهنه بندی، نواحی شمال، مرکز و نواحی غربی استان به ترتیب با 38، 15. 6 و 11%، بیشترین مناطق مستعد کشت این گیاه را در خود جای داده اند.