مجله آب و فاضلاب
پیاپی 59 (پاییز 1385)

محدودیت بودجه و هزینه های ابزار پایش از یک طرف و اهمیت کنترل کیفی آب شبکه به لحاظ آلودگی ها و به خصوص رویدادهای خاص از طرف دیگر، سبب شده است تا استقرار بهینه ایستگاه های پایش در شبکه های آب شهری مورد توجه قرار گیرد. برای انتخاب مکان بهینه استقرار ایستگاه های نمونه برداری لازم است تا یک مدل بهینه سازی تهیه شود. در این تحقیق، این مدل به وسیله الگوریتم جامعه مورچه ها تهیه شده و برای یک مساله کلاسیک که در تحقیقات قبلی از آن استفاده شده است مورد بررسی قرار گرفته است. گسسته بودن فضای تصمیم از یک طرف و تعداد کثیری از متغیرهای صفر و یک در سیستم مدل سازی از طرف دیگر، استفاده از الگوریتم جامعه مورچه ها را بسیار توجیه پذیر کرده است. ضمن آنکه تنوع جوابهای ایجاد شده به کمک این الگوریتم، امکان تصمیم گیری با توجه به محدودیت های مختلف اقتصادی، فیزیکی و... را فراهم می سازد.

مدیریت منابع آب نیازمند تصمیم گیری آینده نگر با رویکردی جامع است. علم پویایی سیستم، یک ابزار مدیریتی براساس این نگرش می باشد. این علم قادر است شبیه سازی سیستم های پیچیده منابع آب را برای پشتیبانی تصمیم گیری انجام دهد. به کمک این شبیه سازی، پیامدهای نامشخص تصمیم گیری ها آشکار می شود. هدف عمده این روش شبیه سازی، تسریع و تسهیل یادگیری رفتار سیستم ها در شرایط فعلی و آینده است. در این مقاله، مدل منابع و مصارف آب شهری با روش پویایی سیستم برای ارزیابی روند منابع و مصارف و عوامل اثرگذار بر آن تهیه و توسعه داده شده است. اندرکنش منابع آب شهری با جنبه های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی تامین و تقاضای آب، سیستم پیچیده ای را ایجاد می کند که تحلیل آن صرفا با نگرشی جامع و با روش پویایی سیستم ها مقدور می باشد. نتایج تحلیل پویایی سیستم آب شهری تهران، مدیران را به یک ابزار قابل فهم و تصویری برای درک علل کاهش منابع رهنمون خواهد نمود. همچنین این مدل روند تغییرات بیلان آب در آینده و تاثیر سناریوهای مدیریتی همچون انتقال بین حوضه ای آب، اجرای طرح جمع آوری و تصفیه فاضلاب و مدیریت تقاضا را ارائه می کند.

یکی از مهم ترین معیارهای حفاظت سازه ای در طراحی خطوط انتقال آب، کنترل اثرات ناماندگاری جریان (ضربه قوچ) بر خطوط لوله است. این اثرات با استفاده از ادواتی همچون مخازن هوا، ضربه گیر، شیرهای فشارشکن و یک طرفه و... کنترل می شود. اغلب در مدل های شبیه سازی جریان ناماندگار، موقعیتهای بحرانی و فشارهای ایجاد شده در مسیر خط انتقال ردیابی شده و بر این اساس مکان یابی بهینه تاسیسات کنترلی انجام می شود. از میان روش های بهینه یابی تکاملی، الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش عمومی با قابلیت بهینه یابی مناسب در مسایل گوناگون به کار گرفته شده است. در این مقاله برای اولین بار، الگوریتم ژنتیک به عنوان یک مدل بهینه ساز غیرخطی در کنار یک برنامه شبیه ساز جریان ناماندگار به منظور بهینه یابی تعداد و ظرفیت مخازن ضربه گیر در یک خط انتقال به کار گرفته شده است.

دشتهای زویرچری و خران در شمال شرق شهرستان اهواز در استان خوزستان واقع می باشند. تامین آب در این دشتها موضوعی بحرانی است و کیفیت آب زیرزمینی نیز تحت تاثیر افزایش استفاده از مواد شیمیایی کشاورزی قرار دارد. به همین دلیل، ارزیابی آسیب پذیری آبهای زیرزمینی یکی از فاکتورهای مهم در تصمیم گیری های مدیریتی درباره این دشتها می باشد. با توجه به این موضوع، در این مقاله تهیه نقشه آسیب پذیری دشتهای زویرچری و خران مورد بحث قرار می گیرد. نقشه آسیب پذیری برای نشان دادن نواحی با بیشترین پتانسیل آلودگی آبهای زیرزمینی با توجه به شرایط هیدروژئولوژیکی و فعالیتهای انسانی طراحی شده است. هفت پارامتر مهم هیدروژئولوژیکی (عمق تا سطح ایستابی، تغذیه خالص، محیط آبخوان، محیط خاک، توپوگرافی، محیط غیراشباع و هدایت هیدرولیکی) در مدل دراستیک ترکیب گردیده و از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) برای ساختن نقشه آسیب پذیری با همپوشانی داده های هیدروژئولوژیکی موجود استفاده شده است. نتایج مدل نشان می دهد که بخش غرب و جنوب غربی آبخوان دارای آسیب پذیری متوسط است و نواحی کوچکی در شمال غرب و شرق منطقه مورد مطالعه در محدوده بدون خطر آلودگی قرار می گیرند. سایر بخشهای آبخوان نیز آسیب پذیری پایینی را نشان می دهند. نتایج آنالیز نیترات نمونه های آب زیرزمینی نشان می دهد که میزان نیترات در بخش غرب و جنوب غربی آبخوان بیش از میزان نیترات موجود در سایر بخشهای آبخوان است که به این ترتیب نتایج ارزیابی آسیب پذیری نیز تایید می شود.

اگر چه از مجاری بسته معمولا برای انتقال جریان تحت فشار استفاده می شود؛ اما تحت شرایط خاصی ممکن است جریان سطح آزاد را نیز از خود عبور دهد. هنگامی که هر دو رژیم جریان سطح آزاد و تحت فشار در مجرای بسته به طور همزمان وجود داشته باشد با پدیده «جریانهای مختلط» مواجه خواهیم شد. بسته به محل ایجاد جریان مختلط، نحوه گذار جریان و عوامل دیگر، سیستم هایی که جریان مختلط را از خود عبور می دهند ممکن است دچار مشکلات متفاوتی شوند. لذا طراحی و کنترل صحیح مولفه های مختلف چنین سیستم هایی، مستلزم تحلیل جریانهای مختلط است. براساس نحوه تشکیل و چگونگی تعقیب موقعیت سطح مشترک بین دو رژیم جریان و با توجه به فرضیات ساده کننده رفتار جریان، روش های متفاوتی جهت تحلیل این پدیده، پیشنهاد شده است. در این تحقیق جریان مختلط در مجرای بسته تونل انتقال آب گلاب با استفاده از «روش شکاف مجازی» و به کمک الگوی عددی متناسب با آن تحلیل شده است.

کودهای حیوانی منبع باکتری های بیماری زا هستند که می توانند سلامتی انسان را به شدت به خطر اندازد. در این تحقیق از ستونهای دست نخورده خاک، با بافت لوم رسی شنی و شن لومی، برای بررسی اثر بافت و ساختمان خاک بر پالایش و انتقال باکتری اشریشیاکلی آزاد شده از کود گاوی، کود مرغی و لجن فاضلاب استفاده شد. ستونهای خاک دست نخورده به ارتفاع 25 سانتی متر و قطر 16 سانتی متر، با کودهای آلی ذکر شده، به میزان 10 تن در هکتار (بر حسب وزن خشک) تیمار شد. با ایجاد جریان غیراشباع ماندگار، اثر تیمارهای خاک و کود بر انتقال باکتری اشریشیاکلی، با اندازه گیری تغییرات غلظت باکتری در آب ورودی و زهاب خروجی تا چهار برابر حجم آب منفذی (PV) بررسی شد. با وجودی که سطوح جذب خاک لوم رسی شنی زیادتر از خاک شن لومی بود، ولی میزان باکتری عبور یافته از آن، بیشتر از خاک شن لومی بود. در مقابل، خاک شن لومی باکتری بیشتری را پالایش کرد. شدت آلودگی زهاب ستونهای خاک تیمار شده با کود مرغی، بیشتر از کود گاوی و لجن فاضلاب بود؛ ولی در بیشتر موارد، اختلاف بین تیمار کود گاوی و لجن فاضلاب از نظر شدت آلودگی زهاب، ناچیز بود. به احتمال زیاد ساختمان ضعیف تر و پیوسته نبودن منافذ خاک شن لومی، عامل پالایش بیشتر باکتری اشریشیاکلی در ستونهای این خاک بود. در حالی که به نظر می رسد وجود جریان ترجیحی در خاک لوم رسی شنی به علت ساختمان سازی بیشتر و پیوسته بودن منافذ درشت، عامل پالایش کمتر باکتری اشریشیاکلی در این خاک و حضور زودهنگام 0.1) حجم آب منفذی(آن در زهاب بود. نتایج این پژوهش نشان می دهد که ساختمان خاک و جریانهای ترجیحی (در اثر وجود منافذ درشت)، در انتقال باکتری اشریشیاکلی از اهمیت ویژه ای برخوردارند، به طوری که اهمیت آنها بر فرایند انتقال باکتری در خاکهای دست نخورده بیشتر از بافت و سطوح جذب می باشد.

سالانه در جهان بیش از هفتصد هزار تن مواد رنگ زا، سنتز می شود که 50 درصد آنها آزو هستند. رنگ زاهای آزو دارای یک یا چند پیوند آزو (-N=N-) بوده و از مهم ترین گروه رنگ زاهای سنتزی می باشند که در مقادیر زیادی تولید شده کاربردهای زیادی در صنایع مختلف به ویژه صنایع نساجی دارند. هدف از این تحقیق، رنگبری پسابهای رنگی صنایع نساجی و نیز حذف COD حاصل از آنها با استفاده از روش فناوری اکسیداسیون فتوشیمیایی پیشرفته با کاربرد تابش فرابنفش/ آب اکسیژنه بوده است. منبع تابش، یک لامپ فرابنفش جیوه ای کم فشار 55 وات (UV-C) با شدت تابش 50000 میکرووات ثانیه بر سانتی متر مربع، ماده اکسید کننده مورد استفاده، پراکسید هیدروژن 30 درصد (Merck) و ماده رنگزا، C.I.Direct red 80 از گروه رنگهای آزو به دلیل کاربرد و مصرف زیاد، به عنوان مدل انتخاب گردید. جهت بررسی پارامترهای موثر مانند اثر نور UV، تاثیر زمان تابش نور UV، غلظت پراکسید هیدروژن، غلظت اولیه ماده رنگ زا و pH، آزمایشها در پنچ مرحله مجزا براساس روش های استاندارد، آنالیز گردیدند. نتایج آزمایشها نشان داد پرتو UV به تنهایی بعد از گذشت 20 دقیقه، 33.3 درصد رنگ و 18.4 درصد COD را حذف می نماید. همچنین استفاده از آب اکسیژنه به تنهایی بعد از گذشت 24 ساعت فقط 5.7 درصد رنگ و 3.5 درصد COD را حذف می نماید. در سیستم UV/H2O2 راندمان حذف رنگ در شرایط بهینه پس از گذشت 5 دقیقه تابش نور UV به 100 درصد می رسد، همچنین درصد حذف COD حاصل از رنگ در شرایط بهینه پس از 20 دقیقه پرتوتابی 77.3 درصد تعیین گردید. شرایط بهینه جهت حذف رنگ 30) میلی گرم بر لیتر(و COD حاصل از آن در فرآیند UV/H2O2 شامل غلظت 150 میلی گرم بر لیتر از آب اکسیژنه (به صورت خالص)، pH خنثی و غلظتهای پایین رنگ تعیین گردید. بنابراین سیستم UV/H2O2 روش موثری در حذف رنگ و COD حاصل از آن می باشد ولی راندمان عوامل تابش فرابنفش و آب اکسیژنه به تنهایی مطلوب نبوده زیرا آنها به تنهایی نمی توانند عامل اصلی تجزیه کننده رنگ زا یعنی رادیکال هیدروکسیل را به اندازه کافی تولید نمایند.

هدف از این مقاله نمایش به کارگیری آخرین تحقیقات و پژوهشها در زمینه هیدرولیک و هیدرولوژی آبهای سطحی به منظور تعریف سیمای طرح پروژه های کنترل سیل است. در این مقاله بعد از معرفی الگوریتم های ردیابی جریان (Flow Tracing) و تشریح منطق مورد استفاده برای برنامه نویسی آنها در محیط GIS، نحوه به کارگیری مدل های ریاضی متصل به GIS در کنار این الگوریتم ها و نهایتا به کار بستن نتایج حاصله در سیاستگذاری و چیدمان اجزای پروژه های آبی نشان داده شده است. در این تحقیق، از پروژه کنترل سیل شهر بهبهان به عنوان مطالعه موردی، از نرم افزار HEC-GEOHMS و الگوریتم D8 در محیط ArcView به عنوان نرم افزار ردیابی جریان و از HEC-HMS به عنوان نرم افزار هیدرولوژیکی استفاده شده است. مطالعه موردی انجام شده نشان می دهد که استفاده توام یک مدل ریاضی هیدرولوژیکی مناسب و GIS های مجهز به الگوریتم های ردیابی جریان، می تواند بعد از نشان دادن موقعیت تقریبی خروجی ها، علی رغم پیچیدگی شرایط مرزی، به برآورد قابل قبولی از میزان جریان موثر سیل دست یابد. تغییر فاحش سیمای طرح در مطالعه موردی مزبور بعد از به کارگیری متدولوژی نوین، قابل تامل می باشد.