دراستیک

یکی از روش های شناسایی مناطق آسیب پذیر از آلودگی، استفاده از شاخص های کیفی است. در میان شاخص های کیفی موجود، شاخص دراستیک برای آسیب پذیری آب زیرزمینی از آلودگی، کاربرد فراوانی دارد. این شاخص از ترکیب هفت مؤلفة مختلف به دست می آید که هریک وزن منحصر به فردی دارد. تاکنون بیشتر پژوهش هایی که با این شاخص صورت پذیرفته، تنها به تهیة نقشة آسیب پذیری آبخوان منجر شده و کمتر به مبحث واسنجی و بهینه سازی ضرایب ورودی این الگو پرداخته است. پژوهش پیش رو، با هدف بررسی وضعیت آسیب پذیری آبخوان دشت بیرجند و افزایش دقت الگوی دراستیک صورت پذیرفت. برای این منظور، نقشة آسیب پذیری دشت بررسی شده در این پژوهش، با استفاده از شاخص دراستیک به دست آمد. سپس با توجه به مقدار غلظت نیترات آزمایش شده در چاه های مشاهده ای موجود در منطقه، واسنجی الگو با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) انجام گرفت. برای این کار، مؤلفه های الگوی دراستیک با توجه به مقدار ناسازگاری به مثابة قید، با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی، الگوسازی شد. نتایج این پژوهش، از افزایش دقت الگوی دراستیک اصلاح شده نسبت به حالت کلی و رابطة همبستگی زیاد بین وزن های اصلاح شده با روش تحلیل سلسله مراتبی و غلظت نیترات مشاهده ای حکایت دارد.

هدف: یکی از مسائلی که در امر مدیریت پسماند حائز اهمیت می باشد، مبحث مکان یابی محل دفن پس ماند و شیرابه های ناشی از آن در نواحی روستایی است. این شیرابه ها، موجب آلودگی آبخوان می شوند. ارزیابی آسیب پذیری آلودگی آبخوان، ابزاری توانمند جهت توصیف حفاظت از این چنین مناطقی است که متأثر از آلاینده ها هستند. بنابراین، هدف اصلی این پژوهش، مکان یابی محل دفن پسماند روستایی است. علاوه بر این، پژوهش حاضر به بررسی پتانسیل آسیب پذیری آلودگی آبخوان در مکان های پیشنهادی دفن پسماند با استفاده از مدل دراستیک در نقاط روستایی و تهیه نقشه پهنه بندی مناطق آسیب-پذیر می پردازد. روش: روش این پژوهش از نوع اسنادی(کتابخانه ای)، میدانی و توصیفی-تحلیلی است. در این پژوهش، از مدل دراستیک جهت پهنه بندی آسیب پذیری آبخوان استفاده شده است. این مدل از ترکیب هفت پارامتر هیدروژئولوژیک مؤثر در انتقال آلودگی به آبخوان تشکیل شده است. این پارامترها در محیط نرم افزار GIS به صورت هفت لایه که تحلیل های لازم بر روی آن ها انجام می شود، ظاهر می گردند. یافته ها: استفاده از مدل دراستیک، یک روش ارزشمند برای بررسی پتانسیل آلودگی آب های زیرزمینی توسط شیرابه حاصل از مکان دفن پسماند است. استفاده از مدل دراستیک و نرم افزار GIS، در انتخاب مکان دفن پسماند برای مسئولین محلی که مسئولیت مدیریت دفن پسماند روستایی را برعهده دارند، بسیار کاربردی می باشد در ادامه، با تهیه این نقشه ها در محیط GIS، می توان لایه های مختلف را تلفیق و نقشهه پهنه بندی آسیب پذیری را تهیه نمود. با توجه به نقشه آسیب پذیری آبخوان و با در نظر گرفتن میزان پتانسیل آلودگی آبخوان در قسمت های مختلف، می توان مکان مناسبی جهت دفن پسماند تعیین کرد. در شرایط حاضر، حدود 88 درصد سفره ها در وضعیت آسیب پذیری کم قرار گرفته که می توان با در نظر گرفتن این نواحی، مکانی مناسب جهت دفن پسماند تعیین کرد. محدودیت ها/ راهبردها: عدم دسترسی به اطلاعات جدید در بخش هایی از گزارش. اصالت و ارزش: در این مقاله سعی شده است تا با استفاده از مدل دراستیک بتوان مکانی مناسب جهت دفن پسماند روستایی مشخص شود.

هدف: امروزه با افزایش شدید جمعیت و در نتیجه آن، تولید انبوه زباله و افزایش آلودگی زیست محیطی، تحت تأثیر فعالیت های انسان، انتخاب مناطق مناسب جهت دفن بهداشتی زباله امری الزامی است. از این رو، مسأله ای که شاکله اصلی این پژوهش را تشکیل می دهد، شناسایی و تعیین نقاط بهینه جهت دفن بهداشتی پسماند روستایی در بخش شاوور شهرستان شوش است. روش: رویکرد حاکم بر پژوهش از حیث هدف، از نوع تحقیقات نظری، کاربردی و از لحاظ ماهیت و روش، از نوع تحلیلی و توصیفی است. گردآوری اطلاعات به دو صورت تکمیل پرسش نامه از ۳۰ کارشناس خبره و آگاه به مسائل روستا و داده های مطالعاتی بیلان هیدروکلیماتولوژی محدوده آهودشت شهرستان شوش انجام گرفت. همچنین، از دو مدل AHP و DRASTIC جهت دست یابی به اهداف پژوهش استفاده شد. آنالیز داده ها به ترتیب در محیط ArcGIS ۱۰.۴ و نرم افزار Expert Choice و Excel انجام گرفت. یافته ها: نتایج حاصل از یافته های پژوهش گویای آن است که از مجموع کل مساحت بخش، حدود ۳۹/۳۸ درصد آن در سطح بسیار نامناسب قرار گرفته است؛ به عبارتی، این مناطق برای انجام عملیات دفن پسماند مناسب نیستند. بعد از آن به ترتیب سطوح، کاملاً مناسب با ۱/۲۰ درصد، مناسب حدود ۲۱ درصد و به نسبت مناسب ۴/۲۰ درصد مساحت بخش را شامل می شوند. آن چه از نقشه نهایی استنتاج می شود، این است که از مجموع کل محدوده کاملاً مناسب، سه سایت با عناوین؛ لندفیل شماره ۱ تا ۳، بهترین مکان-ها برای اجرای پروژه مورد نظر معرفی شده و همچنین، ارجحیت کامل نسبت به دیگر نواحی این محدوده داشته است. اصالت و ارزش: به کارگیری هم زمان روش تحلیل سلسله مراتبی و دراستیک در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی می تواند به کشف و تعیین مناطق مستعد دفن پسماند روستایی کمک کند؛ همچنین، برنامه ریزان روستایی را در زمینه یافتن بهینه ترین و سریع ترین راه جهت کاهش و کنترل آلودگی های زیست محیطی یاری می کند.

در سال های اخیر، افزایش جمعیت و به تبع آن، افزایش نیازهای آبی و کاهش کیفیت و آلودگی آب های زیرزمینی، به دلیل توسعة صنعت و کشاورزی، موجب توجه به کیفیت منابع آب زیرزمینی شده است. شناسایی و تهیة نقشة پهنه بندی مناطق آسیب پذیر آبخوان، یعنی مناطقی که در آنها امکان نفوذ و پخش آلاینده ها از سطح زمین به سیستم آب زیرزمینی وجود دارد، ابزار مدیریتی مناسبی برای پیشگیری از آل ودگی من ابع آب زیرزمینی است. در این پژوهش، برای تهیة نقشة پهنه بندی پتانسیل آسیب پذیری آبخوان دشت آستانه، در منطقة کوچصفهان از تواب ع استان مازندران، روش دراستیک ((DRASTIC به ک ار گرفته شد که یکی از کاربردی ترین روش ه ای هم پوش انی است. برای صحت سنجی مدل، از داده های غلظت نیترات در منطقه استفاده شد. در این منطقه، استفاده از آب های زیرزمینی برای کشاورزی و تأمین آب شرب اهمیت بسیاری دارد. از سوی دیگر، استفادة بی رویه ازکودهای شیمیایی، به ویژه کودهای نیتروژن دار، برای افزایش محصول و نداشتن دقت لازم در تصفیة فاضلاب شهری و صنعتی و رهاسازی آن از پارامترهای مؤثر بر افزایش مقدار نیترات در آب های زیرزمینی منطقه شمرده می شود. ازاین رو، بررسی آلودگی نیترات که یکی از مهم ترین مسائل زیست محیطی در آب های زیرزمینی است، به صورت منظم و دوره ای، بسیار مهم و ضروری خواهد بود. به همین علت، نیترات عامل اصلی آسیب پذیری این منطقه معرفی شد. نتایج نشان داد آسیب پذیری آبخوان دشت آستانه کوچصفهان در چهار محدوده ق رار دارد. 18/56% دشت دارای آسیب پذیری ک م، 51.29% دارای آسیب پذیری اندک تا متوسط، 28.46% دارای آسیب پذیری متوسط تا زیاد و 1/67% دارای آسیب پذیری زی اد اس ت. میزان همبستگی ب ین ش اخص دراس تیک (شاخص آسیب پذیری) با غلظت نیترات 80% به دست آمده است. در ادامه، با کمک چهار روش هوش مصنوعی، شامل شبکة عصبی مصنوعی، مدل فازی، مدل ماشین بردار پشتیبان و فازی- عصبی، مقدار نیترات تخمین زده شد. برای این منظور، داده های ورودی (پارامترهای دراستیک) و خروجی (مقدار نیترات اندازه گیری و پهنه بندی شده در سی حلقه چاه موجود در منطقه ) مدل و مقادیر نیترات مربوط، به دو دستة آموزش و آزمایش، تقسیم شد. نتایج نشان داد که تمامی مدل های هوش مصنوعی به کار گرفته شده تخمین مناسبی از مقدار نیترات می دهند اما، در این میان، مدل شبکة عصبی بهترین نتایج را دربر داشت؛ به طوری که بین نیترات محاسباتی و مقدار نیترات مشاهداتی همبستگی 98 درصدی دیده شد. در ادامه، با انتخاب مدل شبکة عصبی به منزلة مدل برتر، کوشش شد با کاهش پارامترهای ورودی، مقدار نیترات تخمین زده شود. درنهایت، مشخص شد که با پنج پارامتر محیط خاک، محیط غیراشباع، محیط اشباع، تراز آب، هدایت هیدرولیکی و حذف دو پارامتر تغذیه و توپوگرافی مقدار همبستگی نیترات تخمین زده شده با مقدار واقعی نیترات اندازه گیری شده برابر 0.90 است. درنتیجه، می توان تخمین مناسبی از مقدار نیترات و نیز آسیب پذیری این منطقه داشت. این نکته برتری روش های هوش مصنوعی در بررسی آسیب پذیری را، ور مقایسه با روش دراستیک، نشان می دهد. نتایج نشان داد که مدل های هوش مصنوعی روشی کارآ در تخمین آسیب پذیری آبخوان محسوب می شوند و نتایج دقیقی از برآورد پتانسیل آلودگی در منطقة مورد مطالعه می دهند.

افزایش روزافزون فعالیت های کشاورزی، صنعتی و توسعه شهری، باعث آلودگی و کاهش کیفیت منابع آب زیرزمینی در اکثر آبخوان ها شده است. این در حالی است که پاکسازی آب زیرزمینی پس از آلودگی بسیار پر هزینه و فرآیندی طولانی است و اغلب زمانی آلودگی تشخیص داده می شود که رفع آلودگی آبخوان تقریباً غیر ممکن است. یکی از روش های مناسب برای جلوگیری از آلودگی آب زیرزمینی، شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان است. این پژوهش باهدف بررسی آسیب پذیری ذاتی آبخوان دشت اشنویه با استفاده از مدل های آسیب پذیری دراستیک و سینتکس انجام شد. برای تهیه هر دو مدل از هفت پارامتر هیدرولوژی و هیدروژئولوژی عمق تا سطح ایستابی، تغذیه خالص، محیط آبخوان، محیط خاک، تأثیر منطقه غیراشباع، هدایت هیدرولیکی و توپوگرافی استفاده شد. پس از تهیه لایه های هر یک از پارامترها در محیط جی ای اس، لایه ها باهم تلفیق شدند و نقشه نهایی آسیب-پذیری دشت تهیه گردید. برای حصول اطمینان از نتایج مدل های آسیب پذیری از داده های نیترات که در شهریور 1394 از 25 چاه کشاورزی برداشت شده بود استفاده شد. برای بهینه سازی و کارای بیشتر مدل ها، همبستگی بین هریک از پارامترها با مقادیر نیترات بررسی شد و طبق نتایج همبستگی و نظر کارشناسی وزن هر یک از پارامترهای مدل تغییر کرد و نقشه نهایی تهیه شد. مدل دراستیک اصلاحی همبستگی 3/76 درصد و مدل سینتکس اصلاحی همبستگی 56/67 درصد با مقادیر نیترات دارند. اندیس آسیب-پذیری دراستیک اصلاحی مقادیری بین 68 تا 191 و برای سینتکس اصلاحی 108 تا 224 به دست آمد. نتایج نشان داد که هر دو مدل دراستیک اصلاحی و سینتکس اصلاحی برای تعیین آسیب پذیری دشت اشنویه مناسب هستند و مدل دراستیک اصلاحی نسبت به مدل سینتکس اصلاحی نتایج بهتری را برای تعیین آسیب پذیری ذاتی این دشت نشان می دهد. براساس مدل های آسیب پذیری دراستیک و سینتکس مناطق مرکزی دشت داری بیشترین و مناطق جنوب غربی و حاشیه های دشت داری کمترین میزان پتانسیل آسیب پذیری است.

بحران آب در کشور ما و به تبع آن برداشت بی رویه از آب های زیر زمینی باعث شده است که شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان و مدیریت بهره برداری از منابع آب و کاربری اراضی به عنوان یکی از ضرورت های اصلی در سراسر کشور شناخته شود که باید بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد. از بین آلاینده های مختلف، نیترات به عنوان یکی از شاخص های شیمیایی آلودگی آب مورد توجه بوده است. به منظور ارزیابی تأثیر فاکتورهای زیست محیطی مؤثر در آلودگی نیترات در آب های زیرزمینی، آبخوان چادگان که یکی از زیرحوضه های اصلی گاوخونی محسوب می گردد و از دو دهه اخیر در معرض آلودگی های شدید انسانی قرار گرفته است، انتخاب گردید. این مطالعه به طور ویژه به بررسی 1) توزیع شوری آبخوان چادگان در دو دهه اخیر (1395-1374)، 2) توزیع نیترات در آبخوان آبرفتی چادگان و 3) تعیین سهم نسبی پارامترهای زیست محیطی (از قبیل کاربری اراضی) در آسیب پذیری آب های زیرزمینی پرداخته است. در این تحقیق رتبه هر یک از نقاط نمونه برداری برای لایه های مدل دراستیک و کاربری اراضی منطقه تعیین گردید و در نهایت با استفاده از روش آماری چندمتغیره آنالیز مؤلفه های اصلی، فاکتورهای کنترل کننده کیفیت آب آبخوان چادگان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد شوری آب زیرزمینی چادگان در محدوده 250 تا µS/cm 408 قرار گرفته است و در دو دهه اخیر (از 5/308 در سال 1374 تا µS/cm 2/359 در سال 1395) به طور مستمر افزایش یافته است و میزان شوری در قسمت های شمالی و جنوبی منطقه در سال های 1374، 1389، 1392 و 1395 نسبت به قسمت های مرکزی آبخوان بیشتر است. از دیگر نتایج این تحقیق می توان به غلظت 15 تا mg/l 37 نیترات در سال 1395 به دلیل برهمکنش فاکتورهای آسیب پذیری ذاتی (عمدتاً هیدرولوژیکی) و کاربری اراضی در قسمت های شمالی و جنوبی آبخوان چادگان اشاره نمود.

سیستم های ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی برای دستیابی به روشی مناسب برای حفاظت از این منابع در برابر آلاینده ها توسعه یافته اند. یکی از روش های شناخته شده برای تعیین حساسیت آب های زیرزمینی، روش DRASTIC است. از آنجایی که ارزیابی آلودگی آب های زیرزمینی اغلب با عدم قطعیت همراه است، مطالعه حاضر از مفهوم اعداد Z به عنوان نسل جدیدی از منطق فازی برای تخمین آسیب پذیری ویژه آبخوان ها استفاده کرده است. در این مطالعه، از پارامترهای مدل DRASTIC (ورودی ها) و مقادیر غلظت نیترات (خروجی) در دو سناریو برای برآورد آسیب پذیری ویژه آبخوان های دشت های اردبیل و قروه- دهگلان استفاده شد و نتایج به دست آمده با نتایج مدل DRASTIC به عنوان مدل معیار مقایسه شد. تجزیه وتحلیل نتایج نشان داد که مدل سازی مبتنی بر اعداد Z به دلیل درنظرگرفتن قابلیت اطمینان داده ها و تخصیص وزن مناسب به قوانین، کیفیت نتایج را نسبت به منطق فازی کلاسیک به میزان 53 درصد (برای سناریوی اول)، 184 درصد (برای سناریوی دوم) در دشت اردبیل و 127 درصد (برای سناریوی اول)، 311 درصد (برای سناریوی دوم) در دشت قروه_دهگلان بهبود بخشید. همچنین بر اساس نتایج، ممکن است کیفیت قوانین استخراج شده برای مدل مبتنی بر اعداد Z در دشت هایی با ضریب تغییرات داده بالاتر، پایین باشد (برای مثال ضریب تغییرات داده بالای دشت اردبیل نسبت به دشت قروه_دهگلان در این مطالعه)، بنابراین در این شرایط، نتایج مدل مبتنی بر اعداد Z ممکن است بهبود قابل توجهی نسبت به نتایج منطق فازی مرسوم نداشته باشد. روش پیشنهادی در این مطالعه به دلیل قابلیت بالای آن می تواند برای طراحی کنترل کننده های هوشمند مدیریت آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گیرد.

آب های زیرزمینی از مهم ترین منابع آب های متعارف در جهان است. در شرایط کنونی، بخش قابل ملاحظه ای از مصارف آب کشور به خصوص در بخش شرب توسط منابع آب زیرزمینی تأمین می گردد. ورود آلاینده های سطحی به منابع آب زیرزمینی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که با محدودیت کمی و کیفی منابع آب مواجه هستند، از مشکلات جدی است. با توجه به خصوصیات هیدرولوژی و هیدروژئولوژیکی دشت رفسنجان و شرایط بحرانی وضعیت منابع آبی که در این دشت به وجود آمده است. در این پژوهش ب ه منظور بررسی پتانسیل آسیب پذیری آبخوان دشت رفسنجان نسبت ب ه آلودگی از مدل های دراستیک و گادز استفاده شد. نقشه ی پتانسیل آسیب پذیری مدل دراستیک از تلفیق هفت لایه ی عمق آب زیرزمینی، تغذیه خالص، محیط آبخوان، خاک، توپوگرافی، محیط غیراشباع و هدایت هیدرولیکی در محیط GIS برای منطقه ی مورد مطالعه تولید شد. نقشه آسیب پذیری مدل گادز نیز از تلفیق چهار لایه نوع آبخوان، محیط غیراشباع، عمق سطح ایستابی و محیط خاک به دست آمد. برای صحت سنجی مدل ها از میزان تغییرات هدایت الکتریکی در سطح دشت استفاده گردید. نتایج نشان داد که شاخص دراستیک برای کل منطقه بین 33/61 تا 75/183 است و دشت رفسنجان را به پنج کلاس آسیب پذیری خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد تقسیم بندی می کند که به ترتیب 54/0، 93/32، 40/55، 54/10 و 59/0 درصد از مساحت دشت را به خود اختصاص داده اند. مدل گادز نیز منطقه ی مورد مطالعه را به سه کلاس آسیب پذیری کم (%27/32)، متوسط (04/67 %) و زیاد (%69/0) طبقه بندی کرد.  

آلودگی منابع آب زیرزمینی به علت نفوذ آلاینده ها از سطح زمین به سامانه آب زیرزمینی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که با کمبود کمی و کیفی منابع آب روبه رو هستند، یکی از معضلات جدی به شمار می آید. بنابراین ارزیابی آسیب پذیری آب زیرزمینی به منظور شناسایی مناطق دارای پتانسیل بالای آلودگی برای مدیریت منابع آب زیرزمینی امری ضروری است. در این پژوهش آسیب پذیری آبخوان دشت کرمانشاه در برابر آلودگی با استفاده از روش دراستیک مورد بررسی قرار گرفت. در مدل دراستیک هفت متغیر مؤثر در آسیب پذیری که شامل عمق سطح ایستابی، تغذیه ی خالص، محیط آبخوان، محیط خاک، توپوگرافی، محیط غیراشباع و هدایت هیدرولیکی است، به صورت هفت لایه ی رستری تهیه و پس از رتبه دهی و وزن دهی شاخص دراستیک تعیین، که مقدار آن ما بین 45 تا 115 حصول گردید. بنابراین هدف اصلی این پژوهش بهبود مدل دراستیک با استفاده از مدل بیان ژن که یکی از مدل های هوشمند که عملکرد خوبی را از خود نشان داده است و به صورت ترکیبی می تواند با مدل های دیگر هماهنگ شده و نتایج مورد پذیرشی را ارائه دهد استفاده گردید. بدین منظور متغیرهای دراستیک با طول دوره ی آماری 20 ساله (1378-1398) به عنوان ورودی مدل و غلظت نیترات به عنوان خروجی مدل تعریف شد. در مدل GEP داده ها به دو دسته آموزش و آزمایش تقسیم  و با استفاده از شاخص های آماریR2 ،NRMSE  و MAE نتایج شبیه سازی مدل بیان ژن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از توانایی بالای مدل در برآورد غلظت نیترات و بهبود مدل DRASTIC را داشت. برای صحت سنجی و بهبود مدل DRASTIC از روش امتیازبندی شاخص آماریR2  استفاده گردید. با حذف دو شاخص S و T فرمول اصلاح شده شاخص دراستیک بر پایه ی وزن ده ی به صورت (5D , 4R, 5A , 5I, 4C) حاصل گردید.