پارامترهای کیفی

پهنه بندی کیفیت آب رودخانه نخستین و مهم ترین مرحله در مدیریت کیفیت آب است، که ذهن تحلیلگر را با روند و چگونگی تغییرات آلودگی برحسب زمان، مکان و شرایط خاص آشنا می سازد. پژوهش حاضر درصدد است با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی و سامانه اطلاعات جغرافیایی به پهنه بندی کیفیت آلودگی آب رودخانه سیمینه رود بپردازد. داده های کیفی استفاده شده در تحقیق، حاصل نمونه برداری از رودخانة سیمینه رود در سه فصل بهار و پاییز 1387 و بهار 1388 است که با استفاده از مدل QUAL2K شبیه سازی شد. خروجی مدل با داده های مشاهده ای مقایسه گردید و پارامترهای نیترات، اکسیژن محلول و هدایت الکتریکی ِ مربوط به فصل پاییز 1387 به عنوان داده های هدف انتخاب شدند. داده های ورودی شامل داده های مربوط به کاربری اراضی، زمین شناسی، قابلیت فرسایش و مراکز جمعیتی مربوط به حوضة سیمینه رود هستند که به همراه داده های هدف بعد از آماده سازی در محیط GIS به مدل شبکة عصبی معرفی شدند. در این تحقیق از پنج ساختار مختلف مدل FFBP شبکة عصبی استفاده شد و نتیجة ساختار منتخب با خروجی های حاصل از مدل رگرسیون چندمتغیره مقایسه گردید، که برتری مدل شبکة عصبی مذکور را نشان داد. نتیجه تحقیق حاضر نشان می دهد که شبکه های FFBP با ساختار 3-40-40-4 بهترین کارایی را دارند، و شبکه عصبی در پهنه بندی کیفیت آلودگی آب قابلیت بالایی دارد.

آب از منابع محدود و طبیعی که برای بقای انسان ضروری است. در بین منابع آبی، آب های زیرزمینی برای انواع فعالیت های انسانی از منابع ارزشمند محسوب می شود. درحوزه آبخیز دشت بجستان بهره برداری از منابع آب شرب به دلیل مشکلات عمده ای که در منطقه به لحاظ پایین بودن مقدار نزولات جوی و بالابودن میزان هدایت الکتریکی وجود دارد، بیشتر توسط چاه ها صورت می پذیرد . هدف از انجام این پژوهش پهنه بندی پارامترهای کیفی شرب آب های زیرزمینی دشت بجستان براساس طبقه بندی های استاندارد شولر و تهیه نقشه های کیفیت آب شرب و سپس روندیابی تغییرات کیفیت آب زیرزمینی از نظر پارامترهای مؤثر بر کیفیت آب شرب و نیز تعیین مناسب ترین نقاط براساس اطلاعات موجود در سطح منطقه است. ابتدا پهنه بندی پارامترهای شرب طی یک دوره 8 ساله با درنظر گرفتن بهترین روش درون یابی انجام شد و مساحت طبقات به دست آمد. در مرحله بعد، اقدام به بررسی تغییرات روند کیفی آب شرب طی دو دوره 4 ساله شد و درنهایت براساس روش پدافند غیرعامل محل های مناسب برداشت آب شرب براساس مقادیر مجاز TDS مشخص شد. نتایج نشان داد بهترین روش درون یابی برای پارامترهای کیفی آب، تخمین گر آماری ( IDW ) بود، همچنین در دشت بجستان 5/26 درصد از منطقه در کلاس نامناسب، 66 درصد دارای کیفیت نامطبوع و تنها 7 درصد از منطقه دارای کیفیتی متوسط از نظر شرب است. در انتها مکان های مناسب از نظر شرب تعیین شد؛ این مکان ها در اصل محل های برداشت آب جهت کشاورزی است و پیشنهاد می شود این چاه ها پلمپ شده و در موارد اضطراری به منظور شرب مورد استفاده قرار گیرند.

در سال های اخیر، کاهش ذخایر آب زیرزمینی موجود در آبخوان های آبرفتی باعث توجه به منابع آب موجود در سازندهای متراکم شده است. یکی از مهمترین انواع سازندهای متراکم از دیدگاه هیدروژئولوژی، سنگ های آهکی هستند. در جنوب شرق دشت جیرفت، سنگ های آهکی دوساری متعلق به دوره الیگومیوسن (معادل سازند قم) رخنمون دارند. این تحقیق به منظور تعین عوامل موثر بر رفتار هیدروژئولوژیکی چشمه های موجود در این سنگ ها انجام شده است. به این منظور از داده های آبدهی و کیفیت آب چشمه های موجود استفاده شده است. شکستگی ها و خطواره ها نیز با استفاده از تصاویر ماهواره ای استخراج و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصله نشان می دهد با وجود خاستگاه یکسان چشمه ها، تفاوت هایی در میزان آبدهی و روند تغییرات زمانی آن مشاهده می شود. بر اساس مطالعات انجام شده رژیم تغذیه چشمه ها، یک رژیم انتشاری است. بر اساس مدل مفهومی تهیه شده در این تحقیق، تفاوت در مساحت حوضه آبگیر چشمه های مورد مطالعه و مسیرهای متفاوت جریان آب در آبخوان کارستی، باعث تفاوت آبدهی چشمه ها و روند تغییرات زمانی متفاوت آن ها شده است.

یکی از عوامل مهم در آلودگی منابع آب های سطحی و زیرزمینی، رواناب های سطحی هستند. هدف از این تحقیق ایجاد یک رابطه کاربردی برای تخمین کیفیت رواناب شهری در گذر از انواع کاربری های اراضی مختلف شهری بوده است. این پژوهش بر مبنای روش تحقیق تلفیقی میدانی و عددی انجام شده است. سه مسیر مطالعاتی شامل زمین هایی با کاربری های مختلف شهری در شهر تهران انتخاب و مطابق با نقشه ها و سازه های زهکش شهری نقاط نمونه گیری تعیین شدند. پس از ۱۰ دقیقه از شروع بارش نمونه برداری از رواناب، در نقاط مشخص شده صورت پذیرفت و نمونه ها برای اندازه گیری مشخصات کیفیت آب از جمله کل جامدات معلق، کل جامدات حل شده، اکسیژن خواهی شیمیایی و بیوشیمیایی، نیترات و سرب به آزمایشگاه انتقال داده شدند. پارامترهای اسیدیته، دما، اکسیژن محلول، هدایت هیدرولیکی ویژه نمک، توسط ابزارهای اندازه گیری در محل نمونه برداری تعیین شده اند. نتایج بیان گر ارتباط موثر بین کاربری اراضی و متغیرهای کیفیت آب (رشد متناسب صعودی 29 درصدی) بوده است. طبق نتایج این پژوهش فضای سبز اولین عامل تاثیرگذار در بالا بردن مقادیر TDS، DO، EC و شوری است بطوریکه مقادیر آنها نسبت به کاربری های دیگر نزدیک به دو برابر بالاتر هستند. بیش ترین میزان تاثیر معادل 51 درصد میانگی برای متغیرهای کیفی TSS، NO3، BOD5، COD و Pb مربوط به درصد مساحت فضای کاربری اداری بوده و رواناب مناطق با کاربری اداری دارای بیشترین آلودگی شیمیایی (COD=307ppm) است. نتایج حاکی از آن است که فضای سبز با سهم 34 درصدی از عوامل موثر بر جامدات آب و نیترات، حمل و نقل با سهم 29 درصدی از عوامل موثر بر جامدات آب و سرب و متغیرهای آلی غیرقابل تجزیه توسط میگروارگانیسم ها و دینامیک جمعیت و کاربری اراضی بر دما و میزان اکسیژن محلول رواناب، اثرات مستقیمی دارند. این تحقیق مدیران شهری و محققان را به سمت استفاده مجدد از رواناب شهری به صورت محلی و قبل از ملحق شدن به جمع کننده های منطقه های دیگر سوق می دهد.

در این پژوهش به شبیه سازی کیفیت آب رودخانه خرم آباد به کمک مدل یک بعدی QUAL2Kw در طول یک بازه 35 کیلومتری از رودخانه پرداخته شد. به همین منظور از پارامترهای مهم کیفی آب از جمله اکسیژن محلول (DO)، اکسیژن خواهی زیست شیمیایی کربنی (CBODf)، اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)، نیترات (NO3)، هدایت الکتریکی (EC) و اسیدیته (pH) و پارامتر دما در دو ماه تیر و شهریور سال 1397 به ترتیب برای واسنجی و صحت سنجی مدل استفاده گردید. نتایج نشان داد که با پیوستن رودخانه فرعی به رودخانه اصلی و تخلیه پساب منابع آلاینده صنعتی، شهری و کشاورزی به رودخانه، پارامترهای کیفی COD، NO3 و CBODf روند صعودی پیدا می کنند. نتایج حاصل از شاخص های ارزیابی نشان داد شاخص NRMSE در مرحله واسنجی و صحت سنجی مدل برای pH کمترین مقدار و برابر 83/8 و 22/9 درصد بدست آمد و برای EC به ترتیب 05/11 و 86/13 درصد محاسبه شد. شبیه سازی پارامتر DO نیز در طول رودخانه دارای نوساناتی بود این در حالی است که شاخص های آماری NRMSE، RMSE و MAE برای این پارامتر در هر دو مرحله واسنجی و صحت سنجی در حد قابل قبولی بدست آمدند، به طوری که شاخص های فوق در مرحله واسنجی مدل به ترتیب 49/12، 917/0 و 72/0 و در مرحله صحت سنجی مدل به ترتیب 65/24، 78/1، 55/1 محاسبه شد. همچنین مدل توانست با دقت خوبی پارامتر دما را در تیرماه (92/1 RMSE=و 57/1=MAE) و شهریورماه (77/2 RMSE=و 5709/2=MAE) شبیه سازی کند. در نهایت نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر دقت مناسب مدل QUAL2Kw در شبیه سازی پارامترهای فوق در رودخانه خرم آباد بود.