محیط زیست و مهندسی آب
سال:1399 | دوره:6 | شماره:4 |تعداد مقالات:9

با تحلیل سوابق تاریخی پدیده خشکسالی و با تکیه بر آمار و اطلاعات موجود می توان دوره بازگشت های خشکسالی را برای مناطق مختلف برآورد کرد. با ایجاد طرح های آمادگی برای پدیده خشکسالی می توان مشکلات ناشی از خشکسالی را تا حد زیادی کاهش داد. فراوانی به-همراه شدت، مدت و گستره از مهم ترین ویژگی های موردمطالعه در مطالعات مربوط به خشکسالی می باشند. هدف از این پژوهش محاسبه فراوانی های نسبی خشکسالی حوضه خلیج فارس با کمک شاخص خشکسالی تبخیر و تعرق بارش استانداردشده (SPETI) و تهیه نقشه فراوانی آن ها بود. بدین منظور از شاخص SPETI به عنوان شاخص منتخب جهت بررسی خشکسالی ها در 10 ایستگاه واقع در داخل و خارج از حوضه با طول دوره آماری مشترکyr 30 ساله (2017-1988) در چهار مقیاس 12 و 9 و 6 و month 3 استفاده شد. پس از بررسی نتایج خروجی فراوانی های نسبی خشکسالی در هر مقیاس استخراج و نقشه های آن ترسیم شدند. نمودارهای روند بارش و دما نشان داد که داده های سالانه بارش و دما به ترتیب روند کاهشی و افزایشی داشته که دما با 28% افزایش همراه بوده است؛ بنابراین نتایج نشان داد که شاخص SPETI در ارائه پدیده های خشکسالی با افزایش دما و کاهش بارش مواجه بوده است. لذا این ایستگاه ها به عنوان ایستگاه با پتانسیل حساسیت به خشکسالی معرفی می گردند.

صنعت سیمان می تواند باعث ورود فلزات سنگین به محیط زیست شود. بر این اساس هدف از پژوهش حاضر تعیین مقدار آلودگی فلزات سنگین کادمیوم و نیکل درخاک های اطراف کارخانه سیمان یاسوج بود. بدین منظور تعداد 61 نمونه خاک از عمق صفر تا cm 30 اطراف کارخانه به صورت تصادفی نمونه برداری شد. ویژگی های مختلف خاک و غلظت کل فلزات کادمیوم و نیکل اندازه گیری شدند. برای بررسی نرمال بودن داده ها از آزمون کلموگروف-اسمیرنوف استفاده شد. در سری داده های نرمال از روش کریجینگ و در سری داده های غیر نرمال از روش IDW برای تهیه نقشه های پهنه بندی استفاده شد. بیش ترین غلظت کادمیوم در قسمت شمالی کارخانه به مقدار mg/kg 12/11 مشاهده شد. نتایج پهنه بندی غلظت نیکل نشان داد مقدار نیکل در مناطق نمونه برداری شده بیش ترین مقدار را دارا بود. مقادیر کادمیوم در 10% نمونه های برداشت شده و نیکل در 100% نمونه ها بیش تر از مقادیر استاندارد گزارش شده توسط سازمان حفاظت محیط زیست ایران بود و این نمایانگر خطر تجمع این فلزات در خاک و آلایندگی کارخانه سیمان می باشد. به طورکلی غلظت بالای این فلزات در خاک های اطراف کارخانه سیمان نشان داد که این آلودگی در نتیجه فعالیت های مختلف فرآوری مواد در فرآیند تولید سیمان و حرکت وسایل نقلیه در اطراف کارخانه سیمان است. با توجه به این نتایج، پیشنهاد می شود که اقدامات پیشگیرانه محیط زیستی خط تولید سیمان برای کاهش انتشار آلاینده ها انجام شود.

یکی از مهم ترین اقدامات لازم برای پیشگیری و مقابله با اثرات مخرب سیلاب، شناسایی مناطق با بیش ترین پتانسیل سیل خیزی در سطح حوزه آبخیز و زیرحوزه های آن می باشد. در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از مدل فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، مناطق با بیش-ترین ظرفیت تولید رواناب و سیل در حوزه آبخیز استان مازندران تعیین شود. در این راستا از لایه های ارتفاع، شیب، کاربری اراضی، زمین شناسی، شدت جریان تجمعی و شدت بارش استفاده شد. پس از محاسبه وزن نهایی هرکدام از عوامل ورودی با استفاده از مدل فرآیند سلسله مراتبی در نرم افزار ARC-GIS10. 5، از ترکیب لایه های ورودی برای ساخت نقشه درجه سیل خیزی محدوده مطالعاتی در پنج دسته مختلف شامل خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که 79/36% سطح استان مازندران معادل با وسعت km2 82/9244 دارای خطر سیل خیزی زیاد و خیلی زیاد است. هم چنین تقریباً نیمی از سطح این استان، معادل با وسعت km2 51/12028، در محدوده سیل خیزی متوسط قرار دارد. نتایج به دست آمده نشان داد که میزان خطر سیل خیزی در هر یک از ایستگاه های هیدرومتری، با مشاهدات واقعی تعداد سیلاب ها که عمدتاً با دوره بازگشت 50 و 100 سال هستند تا حد مطلوبی منطبق می باشد. این موضوع بیانگر دقت بالای روش به کار گرفته شده و صحت وزن های تخصیص یافته به هریک از عوامل مؤثر است که قابلیت بهره برداری از نتایج پژوهش برای اقدامات پیشگیرانه آتی را روشن می سازد.

ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی با هدف اولویت بندی این منابع از منظر بهره برداری، مدیریت و کنترل میزان آلودگی های واردشده در مناطق مختلف دارای اهمیت می باشد. هدف از این پژوهش ارزیابی آسیب پذیری کیفی آبخوان دشت بیرجند با استفاده از مدل DRASTIC-LU بود. در این پژوهش مدل پایه DRASTIC با پارامتر کاربری اراضی توسعه یافته، استفاده شد. در این روش پارامترهای مدل پایه شامل عمق آب زیرزمینی، تغذیه خالص، محیط آبخوان، جنس خاک، توپوگرافی، مواد تشکیل دهنده منطقه سیرنشده و هدایت هیدرولیکی به همراه متغیر کاربری اراضی به عنوان توسعه مدل بر اساس وزن های استاندارد، در محیط GIS تحلیل و نقشه پهنه بندی آسیب پذیری تهیه شد. نقشه پهنه بندی آسیب پذیری مدل DRASTIC-LU، نشان داد که 27/62، 07/25، 17/10 و 38/2% از مساحت منطقه به ترتیب دارای آسیب پذیری کم تا متوسط، متوسط تا زیاد، کم و زیاد است. همچنین، تحلیل حساسیت مدل مورداستفاده جهت ارزیابی وزن های اختصاص یافته صورت گرفت. جهت صحت سنجی مدل، همبستگی مدل با غلظت نیترات انجام شد؛ همبستگی 86% به دست آمده، نشان دهنده همبستگی مناسب این مدل با غلظت نیترات به عنوان شاخص آلودگی آب های زیرزمینی است.

تخمین دقیق تبخیر و تعرق گیاه مرجع در برنامه ریزی های آبیاری اهمیت ویژه ای دارد. همچنین، عدم دسترسی به داده های لایسیمتری باعث شده است پژوهش گران به استفاده از روش های غیرمستقیم از جمله روش های داده محور روی آورند. در پژوهش حاضر، توانایی روش های داده محور رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR)، رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) و جنگل تصادفی (RF) در تخمین تبخیر و تعرق گیاه مرجع موردبررسی قرار گرفت. بدین منظور، داده های هواشناسی دمای میانگین، سرعت باد، رطوبت نسبی و ساعات آفتابی در بازه زمانی 97-1392 در نه ایستگاه شمالی کشور از جمله آستارا، بندر انزلی، رشت، رامسر، نوشهر، ساری، بندر ترکمن، گرگان، گنبدکاووس جمع آوری شد. تبخیر و تعرق محاسبه شده با استفاده از روش فائو-پنمن-مونتیث به عنوان خروجی های هدف در نظر گرفته شده و چهار سناریو ترکیبی از پارامترهای هواشناسی برای واسنجی و صحت سنجی روش های موردمطالعه، مدنظر قرار گرفتند. دقت روش های مذکور با استفاده از پارامتر های آماری ضریب همبستگی، شاخص پراکندگی و ضریب ویلموت مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدلGPR4 با شاخص پراکندگی در محدوده 132/0 تا 179/0 در ایستگاه های آستارا، بندر انزلی، رشت، رامسر، نوشهر و ساری، مدلSVR4 با شاخص پراکندگی 116/0 تا 120/0 در ایستگاه های بندر ترکمن و گنبدکاووس و روش هارگریوز-سامانی با شاخص پراکندگی 509/0 در ایستگاه گرگان برآوردهای به مراتب دقیق تری از تبخیر و تعرق گیاه مرجع داشته اند.

با توجه به اهمیت منابع آب وخاک در توسعه کشاورزی پایدار، افزایش جمعیت جهان و نیاز روزافزون به تولیدات زراعی، پیش بینی عملکرد محصول با استفاده از مدل های شبیه ساز گیاهی و فناوری سنجش از دور بسیار با اهمیت است. پژوهش حاضر با هدف برآورد عملکرد اجزای برنج شامل کاه، شلتوک و زیست توده رقم هاشمی طی مراحل مختلف رشد با مدل SWAP و ارائه معادلات رگرسیونی با استخراج شاخص های گیاهی NDVI و SAVI از تصاویر ماهواره ای سنتینل 2 و لندست 7 و 8 در مؤسسه تحقیقات برنج کشور انجام شد. مقایسه متغیرهای آماری عملکرد گیاه برنج نشان داد که میانگین مقادیر ضریب تبیین (R2) و شاخص کارایی مدل (EF) در برآورد عملکرد اجزای برنج در مراحل مختلف رشد با مدل SWAP به ترتیب بیش تر از 7/0 و 9/0 و دارای خطای 93/1 تا 54/6% معادل 21/134 الی kg/ha 43/470 بود. اختلاف اندک بین مقادیر اندازه گیری شده و شبیه سازی شده نشان داد که مدل SWAP عملکرد برنج در منطقه موردمطالعه را با دقتی مناسب برآورد می کند. نتایج همچنین نشان داد که شاخص های NDVI و SAVI استخراج شده با دقتی بسیار خوب عملکرد اجزای برنج در مراحل مختلف رشد را برآورد می کنند. لیکن بیش ترین مقدار همبستگی مربوط به مرحله رشد زایشی بود. در نهایت، R2 برای شاخص NDVI در مراحل مختلف رشد و نیز در کل دوره رشد برای کاه، شلتوک و زیست توده نسبت به شاخص SAVI بیش تر بوده و شاخص NDVI از دقت بیش تری برخوردار بود.

در این پژوهش تغییرات مشخصه های سیلاب ناشی از شکست سد وحدت (قشلاق)، در محل هایی که سطح مقطع رودخانه به دلیل فعالیت های انسان تغییریافته است، موردبررسی قرار گرفت. به این منظور از مدل HEC-RAS برای شبیه سازی شکست سد و روندیابی سیلاب ناشی از آن استفاده شد. داده های مربوط به بدنه سد و دبی رودخانه قشلاق در استان کردستان از شرکت آب منطقه ای استان کردستان تهیه شدند. در نرم افزار Map Arc پس از تبدیل مدل رقومی ارتفاع (DEM) به مدل سه بعدی (TIN)، پارامترهای موردنیاز و خطوط مربوط به مقاطع عرضی بر روی رودخانه رسم شدند. این داده ها به مدل HEC-RAS انتقال یافتند. با بررسی های صحرایی مقاطع عرضی اصلاح و ضریب مانینگ در پهنه های مختلف اندازه گیری شدند. از مسیر موردمطالعه تصاویر متعددی تهیه شد. ارتفاع پل و خاک ریزهای موجود در مسیر جریان با استفاده از GPS ایستگاهی اندازه گیری شدند. پل گریزه و محل خاک ریزی های موردمطالعه در این پژوهش که به ترتیب در 23 و km 33 پایین تر از سد وحدت قرارگرفته اند، جهت بررسی تغییرات مشخصه های سیلاب در اثر تنگ شدگی موضعی انتخاب شدند. تغییرات ارتفاع و پهنای آب در نقاط موردمطالعه بررسی شدند. نتایج نشان داد که در محل پل گریزه دبی اوج سیلاب ناشی از شکست سد و عمق آب به ترتیب برابر m3/s 79/4773 و m 10 است. این مقادیر در محل خاک ریزها به ترتیب معادل m3/s 04/4330 و m 8/10 است. مقایسه این اعداد با داده های محاسبه شده در مقاطع قبل از این موانع، بیانگر کاهش قابل ملاحظه ظرفیت عبور جریان است.

رشد اقتصادی عصاره تمام فعالیت ها و اقدامات اقتصادی دولت ها در یک دوره مشخص است که اگر مطلوب نباشد پیامدهای منفی از جمله تخریب محیط زیست را به همراه دارد. محیط زیست یکی از ارکان اصلی توسعه پایدار به شمار می آید، طی دهه های اخیر، اهمیت محیط زیست افزایش یافته و کیفیت محیط زیست از اهمیت به سزایی برخوردار شده است. طوری که با رشد، افزایش شهرنشینی و توسعه جوامع، به کیفیت محیط زیست اهمیت بیش تری داده شده است. لذا در این مطالعه به بررسی اثر شاخص های منتخب اقتصادی و شهرنشینی بر انتشار CO2 در ایران طی سال های 1360 تا 1397 با استفاده از روش تحلیلی نقشه علی بیزین (BCM) در قالب پنج سناریو پرداخته شد. آزمون درجه اثرگذاری تغییرات متغیرهای اقتصادی بر آهنگ رشد انتشار CO2 با استفاده از تحلیل حساسیت یک طرفه نشان داد که از بین این پنج شاخص ابتدا تجارت با 78/58 و در درجه دوم اعتبار بخش خصوصی با 48/32 و بعد از آن مالیات با 85/4 و سپس رشد شهرنشینی با 21/4 و در نهایت سرمایه گذاری بخش خصوصی با 04/1 کاهش واریانس به ترتیب دارای بیش-ترین تأثیر بر انتشار CO2 بودند. نتایج سناریوهای پنج گانه نشان می دهدکه پس از تغییر احتمال وضعیت زیاد متغیرها وضعیت زیاد انتشار CO2 نیز احتمال بیش تری دارد.

در مطالعه حاضر، فرآیند انعقاد الکتروشیمیایی (الکتروکواگولاسیون) در صنایع معدنی به منظور حذف یکی از فلزات سنگین، کادمیوم، از محلول باردار لیچینگ کارخانه فرآوری مس، موردبررسی قرارگرفت. روش سطح پاسخ (RSM) برای بهینه سازی عوامل مؤثر بر حذف این فلز، در فرآیند الکتروکواگولاسیون، استفاده شد. بدین منظور جهت بهینه سازی آزمایش ها، از طرح آزمایش باکس بنکن (BBD) استفاده شد. تأثیرات سه پارامتر مستقل مانند pH (X1)، زمان الکترولیز (X2)، چگالی جریان (X3) به منظور بررسی حذف کادمیوم از محلول باردار لیچینگ بررسی شد. از مدل درجه دوم برای پاسخ راندمان حذف کادمیوم استفاده شد. مهم ترین متغیرهای مستقل و تعامل بین آن ها با استفاده از آزمون ANOVA ارزیابی شد. این پژوهش نشان داد که شرایط عملیاتی بهینه حذف کادمیوم 96/96% در pH اولیه: 83/6، زمان الکترولیز: min 116 و چگالی جریان: A/m262/می باشد. . نتایج نشان داد که قابلیت فرآیند الکتروکواگولاسیون می تواند به عنوان یک روش قابل اطمینان به منظور حذف کادمیوم از پساب های صنعتی به ویژه در کارخانه های فرآوری مواد معدنی در نظر گرفته شود.