فهرست مطالب

محیط زیست و مهندسی آب - سال سوم شماره 3 (پاییز 1396)

مجله محیط زیست و مهندسی آب
سال سوم شماره 3 (پاییز 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/08/29
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مقاله اصلی
  • حسین خالدیان *، رضا بیات صفحات 200-213
    فرسایش خاک پدیده ای است که به ویژه در شرایط تشدید شونده منجر به تخریب و از بین رفتن خاک می شود. ازآنجاکه حیات جوامع انسانی مستلزم وجود آب و خاک است، برای جلوگیری از فرسایش خاک و هدر رفتن آب، عملیات مختلف بیولوژیکی و مکانیکی برای کاهش فرسایش، کنترل رواناب و بهبود شرایط پوشش گیاهی اجرا می شوند. در این تحقیق به منظور ارزیابی نقش عملیات آبخیزداری (بیولوژیکی و مکانیکی) بر فرسایش و رسوب حوضه چهل گزی سنندج، پس از شناسایی عملیات اجراشده، فرسایش و رسوب حوضه با بهره گیری از پارامترهای مدل پسیاک، تعیین شد. سپس تاثیر عملیات آبخیزداری با محاسبه مجدد فرسایش و رسوب و از طریق آزمون های آماری بررسی شد. نتایج نشان داد رسوب دهی ویژه حوضه از 7/2 به 5/2 تن در هکتار کاهش یافته است. همچنین از سطح کلاس های با رسوب دهی بالا، کاسته شده و سطح کلاس های با رسوب دهی پایین، افزایش پیداکرده است. تحلیل آماری نشان داد که بین رسوب دهی قبل و بعد از اجرای عملیات آبخیزداری اختلاف معنی دار وجود دارد.
    کلیدواژگان: آبخیزداری، چهل گزی، حفاظت خاک، رسوب، فرسایش
  • سامان حاجی نمکی*، حجت امامی، احمد بازوبندی، امیر فتوت، غلامحسین حق نیا صفحات 214-224
    افزایش تولید آلاینده ها از جمله فلزات سنگین یکی از مشکلات جدی و در حال گسترش جامعه بشری است. آلودگی به فلزات سنگین نه تنها بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک تاثیرگذار است، بلکه برای سلامتی انسان از طریق ورود به چرخه غذایی و نفوذ به آب های زیرزمینی خطرناک است. مطالعه حاضر با هدف پیش بینی میزان سرب خاک به عنوان یکی از مهم ترین فلزات سنگین با استفاده از خصوصیات زود یافت خاک به کمک مدل شبکه عصبی مصنوعی انجام شد. بدین منظور 63 نمونه از عمق صفر تا 30 سانتی متر خاک های مختلف واقع در حاشیه رودخانه کشف رود در شمال شهرستان مشهد برداشته شد. پارامترهای pH، هدایت الکتریکی، فراوانی نسبی ذرات، کربن آلی و سرب خاک اندازه گیری شدند. مدل شبکه عصبی مصنوعی نوع پرسپترون چندلایه برای پیش بینی غلظت سرب خاک مورداستفاده قرار گرفت. ارزیابی مدل با استفاده از پارامترهای آماری مانند ضریب تبیین (R2)، میانگین خطای مطلق (MAE) و همچنین مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) انجام شد. نتایج نشان داد که کارایی مدل شبکه عصبی مصنوعی مناسب است و می تواند به عنوان روشی دقیق جهت جایگزین شدن با روش پرهزینه و زمان بر اندازه گیری مستقیم آزمایشگاهی این فلز سنگین در خاک مورداستفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: سرب، شبکه عصبی مصنوعی، فلزات سنگین، کشف رود
  • زهرا نصرالهی*، حسین بابازاده، مهدی سرایی تبریزی صفحات 225-234
    یکی از مهمترین مسایل در افزایش راندمان سامانه های نوین آبیاری، ارزیابی میدانی این سامانه ها پس از بهره برداری می باشد. راندمان آبیاری اصلی ترین شاخص در سنجش و مدیریت مصرف آب کشاورزی است. این تحقیق به منظور ارزیابی عملکرد هیدرولیکی سامانه آبیاری سنترپیوت در شرایط متفاوت اقلیمی بر روی دو دستگاه سنترپیوت واقع در شهر شهریار (استان تهران) و شهر اشتهارد (استان البرز) انجام شد. برای سنجش مصرف آب سامانه های مورد نظر از شاخص های راندمان کاربرد آبیاری (Ea) و راندمان پتانسیل کاربرد ربع پایین (PELQ) استفاده شد. همچنین ارزیابی یکنواختی پخش آبیاری از مقادیر ضریب یکنواختی (CU) و مقدار یکنواختی پخش (DU) استفاده شد. به منظور محاسبه این شاخص ها اندازه گیری ها به صورت میدانی و به وسیله چیدمان قوطی های استاندارد جمع آوری آب در زیر هر سامانه انجام شد. بر اساس نتایج، میزان ضریب یکنواختی هرمن و هین (CU) برای سامانه سنترپیوت شهریار و سنترپیوت اشتهارد به ترتیب 2/70 و 88 و میزان یکنواختی توزیع (DU) برای سامانه های مذکور به ترتیب برابر 87/47و 3/81 درصد به دست آمد. درصد کفایت به ترتیب برابر 36 و 12درصد محاسبه شد. راندمان کاربرد آب (Ea) محاسبه شده برای این سامانه ها به ترتیب برابر 85 و 81 درصد به دست آمد که مقدار نسبتا بالایی است و به لحاظ راندمان این سامانه ها وضعیت مناسبی دارند. مقادیر محاسبه شده PELQ برای سامانه ها به ترتیب 3/85 و 5/66% بود که قابل قبول می باشد.
    کلیدواژگان: ارزیابی هیدرولیکی، سنترپیوت، ضریب یکنواختی، راندمان کاربرد
  • محدثه کاووسی، عباس خاشعی سیوکی*، محسن پوررضا بیلندی، محمدحسین نجفی صفحات 235-246
    در این تحقیق با استفاده از پارامترهای هواشناسی در دشت بیرجند در استان خراسان جنوبی در دوره 16 ساله به ارزیابی عملکرد آزمون گاما و مقایسه دقت مدل های حداقل مربعات ماشین بردار و روش های تجربی به منظور تخمین میزان تبخیر پرداخته شد. با استفاده از روش آزمون گاما از میان پارامترهای تاثیرگذار بر تبخیر، پارامترهای بهینه ورودی جهت مدل سازی تخمین تبخیر از میان 90 ترکیب معین، تعیین گردید. تعداد 7 ترکیب برتر نسبت به ترکیب های دیگر به دست آمد، سپس ترکیب بهینه با استفاده از مدل حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان با توابع کرنل مختلف و روش های تجربی موردارزیابی قرارگرفتند. نتایج نشان دهنده عملکرد مدل LSSVM-poly (چندجمله ای)، در ترکیب با متغیرهای دمای کمینه، دمای میانگین، سرعت باد و ساعات آفتابی با شاخص های عملکرد (8915/0 R2= و 995/0 RMSE=) نسبت به توابع کرنل و دیگر روش های تجربی دارای دقت بالاتری است.
    کلیدواژگان: آزمون گاما، تبخیر، LSSVM، بیرجند
  • محمدرضا گودرزی*، علیرضا فرجی صفحات 247-258
    انتخاب جریان های کمینه به منظور مدیریت منابع و برنامه ریزی تامین آب و همچنین مدیریت اکوسیستم حوضه ضروری است. در این مطالعه از روش FL (شاخص فراوانی-کمینه) که بر اساس دسته بندی کمینه جریان و شاخص Q80 منحنی تداوم جریان می باشد، استفاده شد. این روش با روش مرسوم 7Q10 که در انتخاب جریان های کمینه استفاده می شود مقایسه شد. به این منظور از داده های روزانه جریان حوضه رودخانه قره سو استفاده شد. تحلیل فراوانی جریان کمینه در روش 7Q10 بر اساس برازش توزیع های مختلف و با سه نرم افزار HYFA، SMADA و EasyFit انجام شد. نتایج هر دو روش نشان داد که جریان های کمینه با گذشت زمان تشدید و احتمال بازگشت جریان کمینه افزایش می یابد. درحالی که دوره تکرار جریان کمینه با گذشت زمان کاهش یافت. همچنین کاهش در جریان کمینه از 1971 تا 2000 در حدود 57/1 مترمکعب بر ثانیه در روش 7Q10 و در حدود 46/2 مترمکعب بر ثانیه در روش FL آشکار است. بر اساس نتایج، روش 7Q10 منجر به انتخاب جریان های کمینه بسیار شدید (نزدیک به صفر) شد. روش FL که در این مطالعه موردی استفاده شد، می تواند منجر به انتخاب جریان های کمینه با در نظر گرفتن نقش محیط زیست و کمترین جریان لازم برای حفاظت از بوم سازگان حوضه شود.
    کلیدواژگان: جریان کمینه، جوامع زیست محیطی، شاخص فراوانی، کمینه، شاخص 7Q10
  • حسین رضایی، زهرا ربیعی، ذبیح الله خانی تملیه *، سکینه خانی تملیه صفحات 259-271
    آب وهوا از مهم ترین و موثرترین پدیده در زندگی انسان است. بشر امروز جهت توسعه مراکز صنعتی و شهری و افزایش منابع غذایی، نیازمند افزایش اطلاعات خود درزمینه پهنه های متفاوت اقلیمی است. هدف از این پژوهش دستیابی به طبقه بندی اقلیمی به روش های آماری چند متغیره می باشد. در این راستا در منطقه موردمطالعه، 12 عنصر اقلیمی از 11 ایستگاه همدید در داخل استان آذربایجان شرقی انتخاب شد. ترسیم نقشه ها و نمودارها با استفاده از نرم افزارهای SURFER، MATLAB و تحلیل نتایج با استفاده از MINITAB، SPSSانجام شد. تحلیل مولفه های اصلی داده های متوسط دما، فشار بخارآب، اختلاف حداکثر و حداقل دما، باد انجام شد. همچنین در تحلیل عاملی با دوران واریماکس سه عامل رطوبت، میانگین متوسط دما و حداقل مطلق دما به دست آمد. شدت این عامل ها در شمال شرق تا شرق و گوشه هایی از شمال غرب تا جنوب شرق به تصویر کشیده شد. در نتایج تحلیل خوشه ایسه پهنه آب وهوایی برای آن به دست آمد.
    کلیدواژگان: تحلیل عاملی، تحلیل خوشه ای، مولفه، دوران
  • یادداشت فنی
  • فروغ عباسی تشنیزی*، محمدرضا نوری امام زاده ئی صفحات 272-279
    کیفیت منابع آب در هر منطقه تحت تاثیر عواملی با منشا طبیعی یا انسانی دچار تغییرات فیزیکی، شیمیایی و زیستی می شود. این تغییرات محدودیت های جدی برای بهره برداری از منابع آب به وجود می آورد. ازاین رو بررسی و مطالعه این منابع به منظور حفظ و اصلاح کیفیت آن ها ضروری است. پژوهش حاضر با هدف طبقه بندی کیفیت آب زیرزمینی دشت کبودرآهنگ استان همدان با استفاده از تکنیک های تحلیل عاملی و تحلیل خوشه بندی سلسله مراتبیانجام شد. داده های کیفی آب این دشت در یک دوره 3 ساله بررسی شد. نتایج تحلیلی عاملی نشان داد که 74/81% تغییرات تحت تاثیر 4 عامل قرار دارد. همچنین با انجام تحلیل خوشه ایبر روی 30 چاه آب مورد بررسی در این منطقه، چاه ها به 3 گروه تقسیم شدند. به گونه ای که گروه اول کمترین غلظت و گروه سوم بیشترین غلظت ازنظر پارامترهای کیفی آب را شامل می شدند. ازنظر کاربرد آب در بخش کشاورزی هر سه گروه در رده C3S1 قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: چاه کشاورزی، خوشه بندی، SPSS، کیفیت آب
|
  • Hossein Khaledian *, Reza Bayat Pages 200-213
    Soil erosion is a phenomenon that leads to destruction and loss of valuable soil, especially under accelerated conditions. As the life of human societies requires water and soil, variety of biological and mechanical operations are practiced in order to prevent soil erosion and water loss, runoff control, and to improve the soil vegetative coverage. In order to evaluate the role of biological and mechanical watershed management projects on the erosion and sediments of Chehel Gazi Watershed, Sanandaj, the erosion and sediment of the watershed was determined using MPSIAC Model after identifying the performed operations. Then using paired T-test method, the impact of watershed practices on decreasing erosion and sediment was investigated. The results showed that specific sediment of watershed has decreased from 2.7 to 2.5 ton/hectare. Moreover, the level of higher sediment classes decreased and level of lower sediment classes increased. The statistical analyses showed that there is a significant difference between sedimentation before and after the watershed management project.
    Keywords: Watershed Management, Chehel Gazi, Soil Conservation, Sediment, Erosion
  • Saman Haji Namaki *, Hojjat Emami, Ahmad Bazoobandi, Amir Fatovat, Gholamhossein Haghnia Pages 214-224
    Increased generation of pollutants such as heavy metals is one of the serious and developing environmental issues threatening human society. Heavy metal pollution not only affects the physical and chemical properties of the soil but also it is dangerous to human health through entering into the food chain and finding its way into the groundwater. The present study was conducted to predict soil lead concentration, as one of the most important heavy metals, using readily available soil properties based on artificial neural network model. For this purpose, 63 soil samples were collected from 60-cm depth of the land surrounding Kashafrud River located in Mashhad City. Measured parameters included pH, electrical conductivity, particle size distribution, organic carbon, and Pb content in soil. The multilayer perceptron (MLP) as an artificial neural network model was used to predict the Pb concentration in soil. The performance of this model was assessed by the coefficient of determination (R2), mean absolute error (MAE), and also root mean square error (RMSE). The results showed that artificial neural network model is a suitable method to determine Pb concentration in soil rather than the direct laboratory measurement, which is an expensive and time-consuming method.
    Keywords: Lead, artificial neural network, Heavy metal, Kashafrud
  • Zahra Nasrolahi *, Hossein Babazadeh, Mahdi Sarai Tabrizi Pages 225-234
    One of the most important issues in increasing the efficiency of modern irrigation systems is their field evaluation after exploiting. Irrigation efficiency is the main indicator in measuring and managing agricultural water consumption. This study was carried out in order to evaluate the hydraulic performance of center pivot irrigation system at Shahriar and Eshtehard cities in Tehran and Alborz Provinces respectively. In order to measure water consumption, the systems were evaluated using application efficiency (Ea) and potential application efficiency of low quarter (PELQ) indicators. Moreover, the irrigation distribution uniformity was evaluation through using coefficient of uniformity (CU) and distribution uniformity (DU). For calculating these indicators, the field measurement was used to collect water under each system. It was found that the Herman and Hein CU for the Shahriar and Eshtehard center pivot systems were 70.2 and 88% respectively and the DU for these systems were, 47.87 and 81.3 % respectively. The adequacy rates and Ea were 36 and 12% and 85, 81% respectively. In terms of efficiency, these systems are in good condition. The calculated PELQ is calculated 85.3 and 66.5% respectively, which are acceptable.
    Keywords: Hydraulic Evaluation, Center Pivot, Distribution Uniformity, Application Efficiency
  • Mohadeseh Kavoosi, Abbas Khasheisiuki *, Mohsen Pourrezabilondi, Mohammad Hossein Najafi Pages 235-246
    In this research, we used the meteorological parameters of Birjand Plain in South Khorasan Province during the 16-year period in order to evaluate the gamma test and to compare the accuracy of the model of least squares of the machine and experimental models to estimate evaporation. Using the gamma test method, among the parameters affecting evaporation, the optimal input parameters were determined for modeling the evapotranspiration from among 90 specified components. Seven superior components were obtained from other combinations. Then, the optimal combination was then evaluated using the least squares model of backup vector with various kernel functions and empirical methods. The results showed that the performance of the LSSVM-poly (polynomial) model, in combination with minimum temperature, average temperature, wind speed and sunny hours with performance indices (R2 = 0.9995 and RMSE = 995) has a higher accuracy compared to the kernel functions and other experimental methods.
    Keywords: Gamma Test, Evaporation, LSSVM, Birjand
  • Mohammad Reza Goodarzi *, Ali Reza Faraji Pages 247-258
    Selection of low flow is necessary for water resource management, water supply planning, and watershed ecosystem restoration. In this study, FL approach was used, which is based on minimum flows and flow duration curve (Q80) categories. This approach was compared with the conventional 7Q10 approach used in low flow selection. For this purpose, the daily flow series from Gharesou catchment was applied. Low flow frequency analysis related to 7Q10 approach was done by fitting various distribution functions and using three frequency software, including HYFA, SMADA, and Easy fit. The results of both approaches show that low flows increased as time elapsed and the recurrence probability of low flow increased while the recurrence interval of low flow decreased as time elapsed. In addition, a low flow decline from 1971 to 2000 observed as 1.57 m3/s and 2.46 m3/s for 7Q10 and FL approaches respectively. The 7Q10 approach lead to selecting extremely low flows (approximately zero). The FL approach used in this study, could result in selecting low flows, considering role of the environment and minimum flow to protect the ecosystem of the catchment.
    Keywords: Low Flow, Environment Communities, FL Approach, 7Q10 Index
  • Hossein Rezaie, Zahra Rabiee, Zabihollah Khani Temeliyeh *, Sakineh Khani Temeliyeh Pages 259-271
    Climate is one of the most important and effective phenomenon of human life. Today's human, in order to develop industrial and municipal centers, and to increase food resources, needs to increase its information in the context of different climatic zones. The aim of this research was to achieve cluster classification by multivariate statistical methods. In this regard, 12 climatic elements were selected from 11 synoptic stations (isometropia) inside the East Azarbaijan Province for climatic zoning of the region. The maps and diagrams (plots) were plotted using SURFER and MATLAB software and data analysis was done using SPSS and MINITAB. The principal components analysis was performed for the average temperature, water vapor pressure difference between the maximum and minimum temperature and wind data. Moreover, in factor analysis with varimax rotation, three factors were obtained: humidity, average mean temperature, and minimum absolute temperature. The intensity of the factors was portrayed from North East to East and North West to South East. In the cluster analysis, three climatic zones were obtained.
    Keywords: Factor Analysis, cluster analysis, Component, Rotation
  • Foroogh Abbasi Teshnizi *, Mohammad Reza Nouri Emamzadehei Pages 272-279
    Quality of water resources in each region is influenced by factors with natural or man-made origin suffers from physical, chemical, and biological changes. These changes create serious limitations for utilization of water resources Therefore, investigation of these resources is essential to maintain and improve their quality. The present study was carried out in order to classify groundwater quality of Kaboudarahang Plain using statistical techniques, including factor and hierarchical clustering analysis on qualitative data (14 parameters) for a 3-years period (1390-1392) through SPSS software. Factor analysis results showed that 81.74% of changes influenced by four components. Moreover, based on cluster analysis on 30 wells, the wells were classified to three groups. According to the classification, group I had the lowest and group III had the highest concentration of the water quality parameters. However, all groups were in C3S1class from the agricultural point of view.
    Keywords: Clustering, SPSS, Agricultural Well, Water Quality