فهرست مطالب

مجله محیط زیست و مهندسی آب
سال هشتم شماره 3 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/26
  • تعداد عناوین: 15
|
  • علی رمضانی، بهاره لرستانی*، سهیل سبحان اردکانی، مهرداد چراغی، حشمت الله نورمرادی صفحات 551-563

    فلوراید از جمله ترکیبات توسعه یافته ای است که از راه های مختلفی می تواند وارد منابع آبی شود. سازمان جهانی بهداشت حداکثر غلظت مجاز آن را در آب آشامیدنی  mg/l5/1 توصیه نموده است، بطوریکه غلظت بیش از حد مجاز آن می تواند برای سلامتی موجودات زنده و بوم سازگان مضر باشد. هدف این پژوهش تعیین کارایی کربن فعال اصلاح شده به روش حرارتی- شیمیایی از میوه بلوط در حذف فلوراید بود. این پژوهش در یک سیستم ناپیوسته در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد. بدین منظور اثر پارامترهای موثر نظیر زمان، pH، غلظت، دوز جاذب و سایر عوامل دیگر بررسی شد. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد که بیش ترین مقدار حذف در مدت زمان min =90، 3pH، دوزجاذب  g/l1/0 و با غلظت آلاینده mg/l 50 صورت می گیرد. نتایج مدل های سنتیکی نشان داد که مدل فروندلیچ با ضریب تعیین (863/0=R2) نسبته به مدل لانگمویر با ضریب تعیین (736/0=R2) برای توصیف رفتار سنتیکی جاذب مدل بهتری است. تاکنون اکثر روش های جذب برای حذف غلظت آلاینده mg/l 30 انجام شده است در مطالعه حاضر با غلظت آلاینده ورودی mg/l 50 می توان اظهار نمود که کربن فعال اصلاح شده میوه بلوط به عنوان یک جاذب ارزان قیمت، کارآمد و در دسترس برای حذف فلوراید از محلول های آبی محسوب می شود.

    کلیدواژگان: بلوط، جذب، فلوراید، کربن فعال، محلول های آبی
  • محمد فاریابی* صفحات 564-580
    در این پژوهش پتانسیل آبخوان دشت جیرفت ازلحاظ کمی و کیفی بررسی شد. بدین منظور شاخص پتانسیل آب زیرزمینی و شاخص کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی محاسبه شدند. برای محاسبه شاخص پتانسیل آب زیرزمینی از پارامترهای مرتبط استفاده شد. شاخص کیفیت آب زیرزمینی نیز با توجه به مقدار جامدات محلول در آب زیرزمینی، سختی کل و غلظت یون های سدیم، سولفات و کلراید محاسبه شد. درنهایت با استفاده از قابلیت های سیستم اطلاعات جغرافیایی، نقشه های شاخص پتانسیل کمی و کیفی آب زیرزمینی تهیه شد. بر اساس نتایج به دست آمده دشت جیرفت ازلحاظ پتانسیل کمی به سه رده خوب، متوسط و ضعیف تقسیم بندی شد که به ترتیب 42، 32 و 26% از مساحت دشت را به خود اختصاص دادند. از دیدگاه پتانسیل کیفی نیز دشت جیرفت به چهار منطقه نامناسب، ضعیف، قابل قبول و خوب تقسیم بندی شده که به ترتیب 2، 11، 27 و 60% از مساحت دشت جیرفت را تحت پوشش قرار می دهند. بر اساس نتایج این پژوهش، بهترین پتانسیل آب زیرزمینی در بخش میانی دشت و ضعیف ترین پتانسیل آب زیرزمینی در حاشیه شرقی و جنوبی آن مشاهده می شود. ازلحاظ پتانسیل کیفی، به جز بخش های جنوب و جنوب غربی دشت، پتانسیل کیفی آب زیرزمینی در سایر بخش ها مناسب است.
    کلیدواژگان: پتانسیل آب زیرزمینی، دشت جیرفت، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، GIS
  • احد مولوی، شهرام شاه محمدی کلالق*، منوچهر عبدالمنافی صفحات 581-593
    در پژوهش حاضر، اثر کاربرد لایه مالچ در سطح خاک به صورت لایه ضد تبخیر در سه خاک با بافت متفاوت از سه نقطه از فضای سبز شهر تبریز شامل پارک عباس میرزا در جنوب، پارک عینالی در شمال و منطقه خاوران در شرق تبریز بررسی شد. خاک ها درون لایسیمترهای کوچک با قطر و ارتفاع cm30 به صورت  cm25 خاک و  cm3 مالچ، قرار گرفتند. آزمایش در قالب طرح بلوک های کاملا" تصادفی با 5 تیمار، شامل تیمار شاهد (فاقد لایه مالچ سطحی) و چهار نوع پوشش مالچی شامل شن ریز، کود دامی، تراشه های چوبی و ضایعات پتروشیمی در سه تکرار و به مدت  day20 انجام گرفت. نتایج حاصل از تجزیه واریانس در همه خاک ها نشان دهنده اثر معنی دار در سطح 1% لایه مالچ سطحی بر مقدار تبخیر سطحی از لایسیمترها بود. همچنین نتایج نشان داد در خاک های لوم شنی منطقه عباس میرزا و خاوران، تیمار مالچ شنی به ترتیب با 2/69 و 9/66% و در خاک لوم رسی منطقه عینالی، تیمار خرده چوب با 70% باعث کاهش در تبخیر شدند و تیمار ضایعات پتروشیمی کم ترین تاثیر را در کاهش مقدار تبخیر در هر سه نوع خاک مورد آزمایش نشان داد.
    کلیدواژگان: تبخیر سطحی، تراشه چوب، شن ریز، کود دامی، ضایعات پتروشیمی
  • کیوان فرخی، مهرداد چراغی*، سهیل سبحان اردکانی، بهاره لرستانی، داریوش عمادزاده صفحات 594-607
    با توجه به آلودگی بوم سازگان های آبی به فلزات سنگین به واسطه تخلیه پساب های صنعتی، شهری و کشاورزی، این پژوهش با هدف بررسی کارایی حذف یون عناصر سرب و کروم از محلول های آبی توسط غشاهای نانوکامپوزیتی با لایه نازک (TFN) ساخته شده با استفاده از پلیمریزاسیون سطحی در ترکیب با نانوذرات سلولز اصلاح شده (mNC) انجام شد. بدین منظور، نسبت به اصلاح نانوبلور های سلولز، ساخت بستر غشایی و آماده سازی لایه پلی آمید برای حذف سرب و کروم از آب اقدام شد. خصوصیات ظاهری نانوذرات اصلاح شده و غشاهای نانوکامپوزیتی نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف مادون قرمز (FT-IR)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و پتانسیل زتا بررسی شد. نتایج نشان داد که شار آب در غشای TFN2 از 42 به l/m2/h 125 افزایش یافت. از طرفی، در pH برابر با 5/8، نرخ حذف عناصر سرب و کروم به ترتیب برابر با 93 و 100% به دست آمد. همچنین، در این شرایط، فرآیند جذب این عناصر از ایزوترم لانگمویر پیروی کرد. علاوه بر آن، مشخص شد که فرآیند جذب عناصر از مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم پیروی کرده است. درمجموع، از غشای سنتزشده نانوکامپوزیت با تعبیه نانوبلورهای اصلاح شده سلولز می توان در حذف موثر یون عناصر سرب و کروم از محلول های آبی استفاده کرد.
    کلیدواژگان: پلیمریزاسیون سطحی، فلزات سنگین، شبه مرتبه دوم، مدل ایزوترم، مدل سینتیکی
  • امید قادر، مهدی صاحبی* صفحات 608-621
    اخیرا، استفاده از نانولوله های کربنی برای بهبود فرایند تصفیه آب به روش اسمز معکوس پیشنهاد شده است. روشن شدن سازوکار فرایند تصفیه در این نانولوله ها تاثیر شایانی در توسعه این فناوری دارد. در این پژوهش به منظور روشن تر شدن سازوکار این فرایند در مقیاس مولکولی و سنجش عوامل تاثیرگذار، موضوع تصفیه آب از محلول آب و نمک به وسیله فیلترهای متشکل از نانولوله های کربنی، به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی موردبررسی قرارگرفته است. به این منظور عواملی همچون قطر نانولوله، فشار اعمالی و میزان تخلخل، موردمطالعه قرارگرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده عبور آب از نانولوله به صورت یک زنجیره منظم مولکولی است. حاصل این پدیده کاهش شدید اصطکاک در نانولوله است. نتایج مشخص کرد که کاهش فشار تصفیه موجب افزایش دفع نمک و البته کاهش آب عبوری از نانولوله ها می شود که در طراحی بهینه سیستم باید موردتوجه قرار گیرد. افزایش میزان تخلخل غشاء برای یک نانولوله مشخص تاثیری در نمک زدایی ندارد، درحالی که به شدت دبی آب عبوری را افزایش می دهد. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که در صورت استفاده از نانولوله (10،10)، دبی آب عبوری در فشار MPa 100 برابر با  ml/s 7 به ازای سطح مقطع واحد از فیلتر خواهد بود. نتایج این پژوهش حاکی از پتانسیل بالای نانولوله های کربنی برای استفاده در تصفیه آب است.
    کلیدواژگان: تصفیه آب، دفع نمک، تخلخل، دینامیک مولکولی، نانولوله کربنی
  • حلیمه پیری*، مجتبی مبارکی صفحات 622-635
    در این پژوهش از روش زمین آمار و روش های هوش مصنوعی شامل شبکه عصبی مصنوعی، درخت تصمیم و ماشین بردار پشتیبان برای پیش بینی شوری خاک اراضی قرقری شهرستان هیرمند استفاده شد. برای این منظور تعداد 130 نمونه خاک از عمق صفر تا cm 30  خاک برداشت شد. نمونه های برداشت شده به آزمایشگاه منتقل و هدایت الکتریکی با استفاده از دستگاه هدایت سنج اندازه گیری شد. مقادیر شوری خاک با استفاده از روش زمین آمار و روش های هوش مصنوعی، برآورد شد. روش های زمین آماری و هوش مصنوعی برازش و بهترین مدل انتخاب و با استفاده از اعتبارسنجی مستقل دقت روش ها باهم مقایسه شد. نتایج نشان داد روش های هوش مصنوعی نسبت به روش زمین آمار شوری خاک را بهتر برآورد می کنند. بین روش های هوش مصنوعی روش درخت تصمیم با توجه به ضریب تبیین 99/0 و آماره های RMSE و MAE به ترتیب برابر 26/0 و 18/0 به عنوان روش برتر انتخاب شد. نتایج روند شوری نشان داد شوری خاک منطقه از غرب به شرق ابتدا کاهش و سپس افزایش و از شمال به جنوب کاهش می یابد. بنابراین با توجه به نتایج برای حفظ محیط زیست منطقه، باید زمینه کاشت گونه های گیاهی سازگار با منطقه، منطبق با شوری خاک فراهم شود.
    کلیدواژگان: پهنه بندی، درخت تصمیم، ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی
  • سجاد هاشمی، سعید صمدیان فرد*، علی اشرف صدرالدینی صفحات 636-653
    انرژی خورشیدی مهم ترین منبع انرژی های تجدیدپذیر و به عبارتی منبع اصلی انرژی های موجود در زمین است. لذا برآورد پارامتر تابش خورشیدی با دقت بالا اهمیت بسیاری دارد. در این راستا، در پژوهش حاضر از داده های هواشناسی 3 ایستگاه هواشناسی استان اردبیل شامل مشگین شهر، گرمی و نیر در بازه زمانی 2 ساله (2018 -2017) در مقیاس روزانه استفاده شد. سپس با به کارگیری روش های جنگل تصادفی و جنگل تصادفی-الگوریتم ژنتیک شدت تابش خورشیدی روزانه در هر یک از ایستگاه های مذکور برآورد گردید. متغیرهای هواشناسی مورد استفاده شامل حداقل، حداکثر و میانگین دما، رطوبت نسبی و سرعت باد بوده که در هشت ترکیب متفاوت به عنوان داده های ورودی در محاسبات مدل ها در نظر گرفته شد.  نتایج به دست آمده با استفاده از پارامترهای آماری با یکدیگر مقایسه شده و مدل های برتر انتخاب شد. با مقایسه کلی نتایج، مدل های ایستگاه های نیر، مشگین شهر و گرمی به ترتیب از بیشترین به کمترین دقت مدل سازی رتبه بندی شدند؛ به طوری که مدل GA-RF-V در ایستگاه نیر با دارا بودن جذر میانگین مربعات خطای MJ/m2 d 346/0 و راندمان کلینگ-گاپتا 687/0 با کمترین خطا به عنوان برترین مدل در این مطالعه معرفی شد. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که الگوریتم ژنتیک به افزایش دقت همه مدل های مورد استفاده کمک شایانی کرده است.
    کلیدواژگان: اردبیل، انرژی خورشیدی، بهینه سازی، مدل های هوشمند
  • محسن اصولی شجاعی، فاطمه میکائیلی، سعید صمدیان فرد* صفحات 654-668
    دمای نقطه شبنم در زمینه های مختلف از جمله علوم هواشناسی جهت پیش بینی های مربوط به آب و هوا دارای اهمیت فراوانی می باشد. لذا ارایه مدل های مناسب جهت پیش بینی دقیق مقدار این متغیر هواشناسی برای استفاده عملی مهندسین کشاورزی و ایستگاه های مجاوری که در آن ها امکان اندازه گیری این دما وجود ندارد، ضروری می باشد. در پژوهش حاضر توانایی چهار مدل داده محور شامل درخت گرادیان تقویتی، مدل درختی M5P، جنگل تصادفی و جنگل تصادفی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک در تخمین دمای نقطه شبنم روزانه مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور از داده های هواشناسی روزانه دو ایستگاه اردبیل و پارس آباد در بازه زمانی 1384 تا 1399 استفاده شد. پارامترهای هواشناسی مورد استفاده شامل حداقل، حداکثر و میانگین دما، رطوبت نسبی، ساعت آفتابی و سرعت باد بوده که در 10 ترکیب متفاوت به عنوان متغیرهای ورودی برای هر یک از مدل های مذکور در نظر گرفته شدند. مقایسه نتایج به دست آمده برای هر دو ایستگاه نشان داد که مدل  M5P-8با دارا بودن جذر میانگین مربعات خطای °C 54/0 و ضریب ویلموت برابر با 998/0 در ایستگاه اردبیل و  مدل M5P-6 با جذر میانگین مربعات خطای ◦C 29/0 و ضریب ویلموت برابر با 00/1 در ایستگاه پارس آباد به عنوان برترین مدل ها معرفی شدند.
    کلیدواژگان: اردبیل، ارزیابی آماری، متغیرهای هواشناسی، مدل های هوشمند
  • رحیم کاظمی*، رضا بیات، ضیاالدین شعاعی، سید رضا امام جمعه صفحات 669-681
    فرسایش آبکندی فرآیند مهم و عمده تخریب اراضی و از مهم ترین منابع فرسایش و تولید رسوب در کشور محسوب می شود. هدف از این پژوهش، تعیین تاثیر محلول سیرشده آهک در کاهش آهنگ رشد آبکند ها بود. پس از مکان یابی دو آبکند فعال با خصوصیات فیزیوگرافی و خاک شناسی مشابه در یکی از مناطق آبکندی استان تهران و ثبت مشخصه های فیزیوگرافی و خاک شناسی، یکی به عنوان شاهد و دیگری به عنوان تیمار در نظر گرفته شد. اثر حجم محلول سیرشده آهک و زمان نگهداشت در اصلاح مقاومت تک محوری خاک آبکند، مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت. برای تزریق محلول آهک، یک حوضچه نواری پیرامون آبکند، ایجاد و به میزان حجم بهینه محلول سیرشده آهک در سطح حوضچه تخلیه شد. سپس در دوره های شش ماهه رشد طولی و حجمی آبکند ها تعیین و نتایج با یکدیگر مقایسه شد. نتایج تاثیر حجم محلول سیرشده آهک بر مقاومت خاک آبکند در زمان نگهداری ثابت، نشان داد که حداکثر افزایش مقاومت خاک به میزان 420% نمونه شاهد، با تزریق 40 برابر حجم تخلخل خاک به دست آمد. نتایج بررسی تاثیر زمان نگهداری بر میزان افزایش مقاومت خاک، حداکثر افزایش مقاومت در دوره نگهداری 60 روز و به میزان 400% را نشان داد. همچنین، آبکند تثبیت شده 58% کاهش رشد طولی و 83% کاهش رشد حجمی داشت.
    کلیدواژگان: تثبیت خاک، تخلخل، فرسایش، مقاومت
  • رحیم کاظمی*، جهانگیر پرهمت، باقر قرمزچشمه صفحات 682-697
    پدیده خشک سالی هواشناسی و ارتباط آن با پاسخ هیدرولوژیک حوضه از اهمیت ویژه ای در تدوین برنامه های مرتبط با مدیریت جامع آبی حوضه، برخوردار است. در این پژوهش برای ارزیابی و تحلیل پاسخ هیدرولوژیک حوضه به وقوع خشک سالی ها، دوره مشترک 1395-1361 در پنج ایستگاه آب سنجی و باران سنجی متناظر در حوزه آبخیز کشکان در نظر گرفته شد. رابطه بارندگی و دبی در منطقه به روش رگرسیونی موردبررسی قرار گرفت. سپس شاخص بارش استانداردشده SPI و شاخص دبی استانداردشده SDI در مقیاس های زمانی 3، 6، 9، 18،12 و 24 ماهه، محاسبه شد. روابط متقابل SPI و SDI با استفاده از روش همبستگی و به تفکیک زیر حوضه ها، بررسی و تحلیل شد. نتایج نشان داد که در بیش از50% طول دوره موردمطالعه، وضعیت خشک سالی هواشناسی، نرمال بوده است. بررسی خشک سالی هیدرولوژیک زیرحوضه ها، نشان داد که در حوضه های با سازند های کارستی کمتر، فروانی سال های با وضعیت خشک سالی شدید، بیشتر است. حداکثر فراوانی خشک سالی هیدرولوژیک با وضعیت شدید در حوضه افرینه با 20% و حداقل نیز 6% در حوضه چم انجیر بوده است. روند تغییرات ضرایب همبستگی بین دو شاخص SPI و SDI در حوضه های سراب سید علی، پل دختر و چم انجیر مشابه و حداکثر  همبستگی در گام زمانی 18 و 24 ماهه با ضریب تبیین 67/0به دست آمد.
    کلیدواژگان: پاسخ هیدرولوژیک، شاخص بارش استاندارد شده، گام زمانی، همبستگی
  • محمدحسین سدری*، مهدی کرمی مقدم، عطا امینی صفحات 698-710

    به منظور جلوگیری از تشدید فرسایش خاک در مدیریت حوزه های آبخیز، برآورد فرسایش، تعیین منبع تولید و اشکال فرسایش، ضروری است. در این پژوهش با بررسی داده های مکانی و بازدیدهای صحرایی، میزان رسوب و اشکال مختلف فرسایش حوزه آبخیز خورخوره در استان کردستان موردبررسی قرار گرفت. جهت برآورد رسوب حوضه از روش منحنی سنجه رسوب استفاده شد. همچنین برای بررسی انواع فرسایش، نقشه های توپوگرافی، زمین شناسی و عکس های هوایی منطقه موردمطالعه، جمع آوری و در سامانه اطلاعات جغرافیایی مورد آنالیز قرار گرفتند. با این اطلاعات و برهم نهی لایه های زمین شناسی و ژیومورفولوژی، تعداد 68 زیرحوضه به عنوان واحدهای کاری تعیین شد. سپس با بازدید صحرایی، نسبت به امتیازدهی به روش BLM در هر واحد کاری جهت تعیین شکل فرسایش اقدام شد. نتایج نشان داد مقدار رسوب معلق کل حوضه برابر ton/yr 2990 و مقدار بار کف حدود 15% بار معلق می باشد. مقدار تولید رسوب ویژه حوضه ton/km2.yr 3/25 برآورد شد. نتایج نشان داد در تعدادی از زیرحوضه ها تمامی اشکال فرسایش سطحی، شیاری، خندقی، آبراه ه ای و رودخانه ای در حال رخ دادن است. همچنین غالب مساحت حوضه در کلاس حساس و خیلی حساس به فرسایش قرار دارند.

    کلیدواژگان: کردستان، رسوب گذاری، فرسایش، حفاظت خاک، حوزه آبخیز
  • رسول دانشفراز، رضا نوروزی*، پریسا عبادزاده، حمیدرضا عباس زاده صفحات 711-725
    تعبیه آستانه در زیر دریچه کشویی از جمله راهکارهای کنترل دبی عبوری است. این پژوهش با هدف بررسی عددی ضریب دبی دریچه کشویی با ارتفاع و عرض های مختلف آستانه در شرایط جریان آزاد انجام شد. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار FLOW-3D  صورت گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش بازشدگی، ضریب دبی افزایش می یابد چرا که کاهش بازشدگی از 5  به cm  2، ضریب دبی در حالت با آستانه را 9% نسبت به حالت بدون آستانه افزایش داد. میزان افزایش  ضریب دبی دریچه کشویی با آستانه به ارتفاع 1و cm 4 نسبت به حالت بدون آستانه به ترتیب 5/1 و 18% برآورد شد. بررسی تغییرات عرض آستانه نشان داد که کاهش عرض آستانه، با کاهش در مقدار سرعت و فشار جریان درکناره های آستانه، ضریب دبی را کاهش می دهد. تاثیر سه پارامتر بازشدگی دریچه، ارتفاع و عرض آستانه مقایسه گردید. نتایج نشان داد که افزایش عرض آستانه نسبت به دو پارامتر ذکر شده، حداکثر افزایش ضریب دبی را به همراه دارد.
    کلیدواژگان: الگوی جریان، سرعت جریان، ضریب دبی، فشار جریان، Flow-3D
  • احسان درویشان* صفحات 726-737
    آب یک منبع طبیعی است که علاوه بر این که برای اهداف توسعه مورد نیاز است، برای ادامه حیات نیز ضروری است. صنعت بعد از بخش کشاورزی از مصرف کنندگان اصلی آب در ایران است. یکی از صنایع اصلی مصرف کننده آب، صنعت سیمان می باشد. با این حال تاکنون تحقیقی بر روی وضعیت تجارت آب مجازی صنعت سیمان در ایران انجام نشده است. در این پژوهش تجارت آب مجازی بین ایران و 68 کشور واردکننده سیمان از ایران و 40 کشور که ایران به آن ها سیمان صادر کرده است، بررسی شد. دوره زمانی پژوهش حاضر از سال 2001 تا 2018 بود. نتایج نشان داد صادرات آب مجازی سیمان m3/yr 106 × 385/15 بود. کل صادرات آب مجازی سیمان m3 106 × 940/276 محاسبه شد. واردات آب مجازی سیمان m3/yr 106 × 147/0 است. ایران صادرکننده خالص آب مجازی است. برای تولید و صادرات سیمان در ایران 70% از آب آبی و 30% از آب خاکستری استفاده می شود.
    کلیدواژگان: آب مجازی سیمان، تجارت بین المللی، صنعت سیمان، واردات و صادرات
  • نازلی مقدم یکتا، مریم رفعتی*، عبدالرضا کریمی، نوشین سجادی صفحات 738-752

    رودخانه کن یکی از بزرگ ترین و پرآب ترین رود کرج است که وارد دشت تهران می شود. کیفیت آب این رودخانه دراثر پیامدهای توسعه فعالیت های کشاورزی، صنعتی و شهری، تحت تاثیر قرار گرفته است. هدف این پژوهش بررسی وضعیت کیفی آب این رودخانه با استفاده از شاخص کیفیت منابع آب های سطحی ایران به منظور ارزیابی تناسب وضعیت کنونی کیفیت آب با کاربری حفاظت از محیط زیست است. به منظور انتخاب ایستگاه های نمونه برداری، محدوده موردمطالعه به هشت بازه طولی تقسیم و نمونه برداری در دو نوبت کمینه و بیشینه جریان آب انجام شد. سپس شاخص کیفیت منابع آب سطحی ایران محاسبه و نتایج نمونه برداری با استاندارد مقایسه گردید. میانگین کیفیت آب رودخانه کن در رده کیفی بد تا به نسبت بد قرار دارد. میزان pH در حد مجاز استاندارد است، اما مقادیر پارامترهای BOD در 2 ایستگاه (پرآبی) و 9 ایستگاه (کم آبی)، TSS در 4 ایستگاه (کم آبی) و 5 ایستگاه (پرآبی)، DO در همه نمونه ها به غیراز ایستگاه S1 (کم آبی) و کلی فرم در تمام نمونه برداری ها بیش ازحد مجاز استاندارد ملی ایران برای کیفیت آب رودخانه ها است. فاضلاب های شهری، صنعتی و پساب های کشاورزی به عنوان عوامل اصلی کاهش کیفیت آب هستند. براساس طبقه بندی استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست ایران، کلاس 2 آبزیان (مناسب ماهیان گرم آبی) برای این محدوده مطالعاتی توصیه می شود.

    کلیدواژگان: استاندارد کیفیت منابع آب، حفاظت، رودخانه شهری، شاخص کیفیت آب
  • شهپر گراوندی*، فاطمه قربانی پیرعلیدهی، سیاوش قنبری صفحات 753-764

    با توجه به افزایش جمعیت و تولید پساب بیش تر و وجود منابع محدود آب، استفاده از پساب انسانی در انجام فعالیت های کشاورزی یک ضرورت است. پژوهش کیفی حاضر ضمن بررسی پیامدهای کاربرد پساب، به دنبال تدوین راهکارهای مناسب جهت کاربست پساب در فعالیت های کشاورزی روستای بلان استان کردستان است. با استفاده از روش نمونه گیری ملاک محور 14 نفر از کشاورزان به عنوان نمونه مورد مطالعه قرار گرفتند. به منظور گردآوری اطلاعات از روش مصاحبه نیمه ساختارمند و مشاهده مستقیم بهره گرفته شد. اعتبار یافته ها از طریق سه گوشه سازی تایید و تحلیل داده های کیفی با استفاده از نرم افزار  Maxqda انجام شد. نتایج نشان داد که افزایش سطح زیر کشت، افزایش عملکرد، تامین آب و مصرف کمتر کود شیمیایی از پیامدهای مثبت استفاده از پساب هستند. همچنین افزایش آفات، افزایش علف های هرز، بروز ناراحتی های جسمی و روحی، بوی نامطبوع، کاهش کیفیت خاک، آلودگی محیط زیست روستا و افزایش مهاجرت از پیامدهای منفی استفاده از پساب به شمار می روند. استفاده از استانداردها برای تصفیه پساب، تهیه نقشه حساسیت خاک، استفاده از روش آبیاری مناسب، توجه به نوع گیاه و ضدعفونی کردن پساب نیز از جمله راهکارهای پیشنهادی بهره برداران هستند.

    کلیدواژگان: پساب، پژوهش کیفی، روستای بلان، کردستان، محیط زیست
|
  • Ali Ramezani, Bahareh Lorestani *, Soheil Sobhan Ardakani, Mehrdad Cheraghi, Heshmatollah Nourmoradi Pages 551-563

    Fluoride is one of the developed compounds that can enter water resources in different ways. The World Health Organization has recommended its maximum permissible concentration in drinking water of 1.5 mg/l so that its concentration exceeding the permissible limit can be harmful to the health of living organisms and ecosystems. The aim of this study was to determine the efficiency of activated carbon modified by the thermo-chemical method from oak fruit in fluoride removal. This research was conducted in a discontinuous system on a laboratory scale, and for this purpose, the effect of effective parameters such as time, pH, concentration, adsorbent dose, and other factors was investigated. The results of the experiments showed that the maximum amount of removal takes place during 90 min, pH=3, adsorbent dose of 0.1 g/l, and pollutant concentration of 50 mg/l. The results of the synthetic models showed that the Freundlich model with the coefficient of determination (R2=0.863) is a better model than the Langmuir model with the coefficient of determination (R2=0.736) to describe the synthetic behavior of the absorber. Until now, most absorption methods have been performed to remove the pollutant concentration of 30 mg/l. In the current study, with the input pollutant concentration of 50 mg/l, it can be stated that the activated carbon modified from the oak fruit is a cheap, efficient, and effective adsorbent. It is considered available to remove fluoride from aqueous solutions.

    Keywords: Activated carbon, Adsorbent, Aqueous solutions, Fluorine, Oak
  • Mohammad Faryabi * Pages 564-580
    In this research, the aquifer potential of Jiroft Plain was investigated in terms of quantity and quality. For this purpose, the groundwater potential index and the groundwater quality index were calculated using the hierarchical analysis process. Related parameters were used to calculate the groundwater potential index. The groundwater quality index was also calculated according to the amount of dissolved solids in the groundwater, the total hardness, and the concentration of sodium, sulfate, and chloride ions. Finally, using the capabilities of the geographic, information system, maps of the quantitative and qualitative potential of groundwater were prepared. Based on the obtained results, Jiroft Plain was divided into three categories, good, medium, and poor, in terms of quantitative potential, which accounted for 42, 32, and 26% of the area of ​​the plain, respectively. From the point of view of qualitative potential, Jiroft plain is divided into four areas: unsuitable, poor, acceptable, and good, which cover 2, 11, 27, and 60% of the area of ​​Jiroft plain, respectively. Based on the results of this research, the best groundwater potential is observed in the middle part of the plain and the weakest groundwater potential is observed in its eastern and southern margins. In terms of quality potential, except for the south and southwest parts of the plain, the quality potential of groundwater is suitable in other parts.
    Keywords: Analytical Hierarchy Process, GIS, Groundwater potential, Jiroft plain
  • Ahad Molavi, Shahram Shahmohammadi-Kalalagh *, Manouchehr Abdolmanafi Pages 581-593
    In this research, the effect of the mulch layer on the soil surface as an anti-evaporation layer was investigated in three soils with a different texture from three points of Tabriz green space including Abbas Mirza in the south, Einali in the north, and Khavaran in eastern Tabriz. The soils were placed in small lysimeters with a diameter and height of 30 cm (25 cm of soil and 3 cm of mulch). This field experiment was a completely randomized blocks design with five treatments included; control (no mulch layer) and four types of mulch cover including fine sand, manure, wood chips, and petrochemical waste, and three replications conducted over 20 days. The analysis of variance in all soil samples showed a significant effect (p<0.01) of the surface mulch layer on the amount of surface evaporation from lysimeters. The results also showed in sandy loam soils of Abbas Mirza and Khavaran regions, sand mulch treatment with 69.2% and 66.9%, respectively, and in clay loam soils of Einali region, wood chips treatment with 70% reduced evaporation. Petrochemical waste treatment showed the least effect in reducing the amount of evaporation in all three types of soil tested.
    Keywords: Fine sand, Manure, Petrochemical waste, surface evaporation, Wood chips
  • Keivan Farokhi, Mehrdad Cheraghi *, Soheil Sobhan Ardakani, Bahareh Lorestani, Daryoush Emadzadeh Pages 594-607
    Nowadays, discharge of toxic heavy metals through industrial, domestic, and agricultural effluents into the environment, in this study, the efficiency of thin-layer nanocomposite (TFN) nanofiltration membranes made using surface polymerization in combination with modified cellulose nanoparticles (mNC) was assessed for the removal of lead and chromium ions from aqueous solutions. In so doing, after modification of MNCSNCs, fabrication of membrane substrate and also PA selective layer, and then testing the performance of the membrane, the physical properties of the modified nanoparticles and nanocomposite membranes were also investigated using transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy (FT-IR), atomic force microscopy (AFM), and zeta potential. Based on the Results obtained, the water flux of TFN2 membranes increased from 42 to 125 l/m2/h. Also, at pH = 8.5, the removal rate of Pb(II) and Cr(III) was 93% and 100%, respectively. Moreover, under these conditions, the adsorption process followed the Langmuir adsorption isotherm and the pseudo-second-order kinetic models. In general, the results showed that the synthesized nanofiltration nanocomposite membrane by embedding modified cellulose nanocrystals can be used to effectively remove Pb(II) and Cr(III) ions from aqueous solutions.
    Keywords: heavy metals, Isotherm model, Kinetic Model, Pseudo-second-order, Surface polymerization
  • Omid Ghader, Mahdi Sahebi * Pages 608-621
    Recently, the use of carbon nanotubes in water treatment membranes has been proposed. Understanding the mechanism of the process in nanotubes may have a significant impact on the development of this technology. In this study, to clarify the molecular mechanism and measure the impact of the effective factors, the water desalination process by filters consisting of carbon nanotubes has been investigated by the molecular dynamics simulation method. The effect of factors such as nanotube diameter applied pressure and porosity on the process is studied. The results showed that reducing the filtration pressure increases salt rejection. However, reducing the pressure reduces the water flow through the nanotubes, which should be considered in the optimal design of the treatment system. Increasing the porosity of the membrane for a given nanotube does not have a significant effect on the desalination rate, but it greatly increases the flow rate. The simulation results showed that if the geometry studied in this study is used as a filter for nanotubes (10, 10), the flow rate of water at a pressure of 100 MPa will be equal to 7 mL/s per unit cross-section of the filter.
    Keywords: Carbon nanotubes, Desalination, Molecular Simulation, porosity, Water purification
  • Halimeh Piri *, Mojtaba Mobaraki Pages 622-635
    In this study, geostatistical methods and artificial intelligence models (artificial neural network, decision tree, and support vector machine) were used to simulate the soil salinity of Ghorghori lands in Hirmand city. A total of 130 soil samples were collected from 0-30 cm layers of the soil. The electrical conductivity of each sample was measured using an electrical conductivity device. Soil salinity values were estimated using Geostatistical methods and artificial intelligence methods. Geostatistical and artificial intelligence models were applied and the best model was selected; the accuracy of the methods was compared using independent validation. The results showed that the artificial intelligence methods outperformed the geostatistical method in estimating the soil salinity of the artificial intelligence methods, the decision tree model was the superior model due to its coefficient of determination of 0.99 and RMSE and MAE statistics of 0.26 and 0.18 respectively. The salinity trend showed that the salinity of the soil of the region decreases from west to east first and then increases and decreases from north to south. In order to preserve the environment of the region, the field of planting plant species compatible with the region should be provided in accordance with soil salinity.
    Keywords: decision tree, Neural Network, Support Vector Machine, Zoning
  • Sajjad Hashemi, Saeed Samadianfard *, Ali Ashraf Sadraddini Pages 636-653
    Solar energy is the most important source of renewable energy, in other words, the main source of energy on Earth. Therefore, estimating the solar radiation parameter with high accuracy is very important. In this regard, in the present study, meteorological data of 3 meteorological stations of Ardabil province, including Meshginshahr, Germi, and Nir for a period of 2 years (2017-2018) on a daily scale were used. Then, the intensity of daily solar radiation in each of the mentioned stations was estimated using random forest and random forest methods-genetic algorithm. The meteorological variables used included minimum, maximum and average temperature, relative humidity, and wind speed, which in eight different combinations were considered as input data in the model calculations. The obtained results were compared with each other using statistical parameters and the best models were selected. By comparing the results, the models of Nir, Meshginshahr, and Germi stations were ranked from highest to lowest modeling accuracy, respectively; So that the GA-RF-V model in Nir station with the root mean square error of 0.346 MJ/m2d and Kling-Gupta efficiency of 0.687 with the least error was introduced as the best model in this study. Also, the results showed that the genetic algorithm has helped to increase the accuracy of all utilized models.
    Keywords: Ardabil, Intelligent models, optimization, Solar energy
  • Mohsen Osouli Shojaei, Fatemeh Mikaeili, Saeed Samadianfard * Pages 654-668
    Dew point temperature is very important in various fields including meteorology for weather forecasts. Therefore, it is necessary to provide suitable models to accurately predict the value of this meteorological variable for the practical use of agricultural engineers and nearby stations where it is not possible to measure this temperature. In the present study, we investigated the ability of four data-driven models, including gradient reinforcement tree, M5P tree model, random forest, and random forest optimized with genetic algorithm, in estimating daily dew point temperature. For this purpose, the daily meteorological data of two stations in Ardabil and Parsabad were used in the period of 2014 to 2019. The used meteorological parameters include minimum, maximum, and average temperature, relative humidity, sunshine hour, and wind speed, which were considered input variables for each of the mentioned models in 10 different combinations. The comparison of the results obtained for both stations showed that the M5P-8 model with a root mean square error of 0.54°C and a Wilmot coefficient equal to 0.998 in the Ardabil station and the M5P-6 model with a root mean square error of 0.29°C and Wilmot coefficient equal to 1.00 was introduced as the best models in Parsabad station.
    Keywords: Ardabil, Intelligence models, Meteorological variables, Statistical Evaluation
  • Rahim Kazemi *, Reza Bayat, Ziaoddin Shoaei, Seyyed-Reza Imam-Jome Pages 669-681
    Gully erosion is an important and major process of land destruction and is considered one of the most important sources of erosion and sediment production in the country. The purpose of this research was to determine the effect of saturated lime solution (SLS) in reducing the growth rate of gullies. After locating two active gullies with similar physiographic and soil characteristics in one of the gully areas of Tehran province and recording the physiographic and soil characteristics, one was considered as a control and the other as a treatment. The effect of volume of SLS and curing time in improving the uniaxial strength of gully soil was investigated and tested. To inject SLS, a strip pond was created around the gully and the optimal volume of SLS was discharged on the surface of the pond. Then, in six-month periods, the length and volume growth of gullies were measured and the results were compared with each other. The results of the effect of the volume of SLS on the uniaxial strength of gully soil during constant curing time showed that the maximum increase in soil strength by 420% of the control sample was obtained by injecting 40 times the volume of soil porosity. The results of the study of the effect of curing time on the soil strength showed the maximum increase in the 60-day curing period and as much as 400%. Also, the stabilized gully had a 58% decrease in longitudinal growth and an 83% decrease in volume growth.
    Keywords: Erosion, porosity, Stabilization, Strength
  • Rahim Kazemi *, Jahangir Porhemmat, Bagher Ghermezcheshmeh Pages 682-697
    The meteorological drought phenomenon and its relationship to the hydrological response of the catchments are of particular importance in the development of programs related to the comprehensive water management of the basin. In this study, a common period (1982-2017) in five corresponding hydrometric and rainfall stations in the Kashkan watershed was considered. The regression relationship between rainfall and discharge was investigated. Then, the standardized precipitation index (SPI) and the standardized discharge index (SDI) were calculated in time scales of 3, 6, 9, 12, 18, and 24 months. The interrelationships of SPI and SDI in sub- catchments were analyzed using the correlation method. The results showed that in more than 50% of the study period, the meteorological drought was close to normal. hydrological drought investigation of the sub-catchments showed that in the catchments with fewer karst formations, the frequency of years with severe drought was higher. The maximum drought with a severe situation in the Afrine catchment was 20% and the minimum was 6% in the Cham-Anjir catchment. The trend of changes in correlation coefficients between SPI and SDI in Sarab- Seyed Ali, Pol-e Dokhtar, and Cham-Anjir were similar and the maximum was at 18- and 24-month time scale with a coefficient determination of 0.67.
    Keywords: Correlation, Hydrological response, Standardized precipitation index, time scale
  • MohammadHossein Sedri *, Mehdi Karami Moghadam, Ata Amini Pages 698-710

    In order to plan and recognize the destructive condition of the watershed, it is indispensable to know the extent of erosion and sedimentation produced from each basin. In this study, the soil erosion and sediment estimation of the Khorkhoreh basin using Sediment Rating Curves were investigated. By integrating geological and geomorphological layers in GIS and removing polygons under 6 ha, 24 working units and 68 sub-basins were attained. To identify the erosion type through field visits, the Bureau of Land Management (BLM) scoring was carried out in each work unit. Using the sediment curve, the amount of total suspended load in the basin was obtained as 2990 ton/yr. With the calculations performed, the amount of specific sediment yield in the Khorkhoreh basin was found to be 25.3 ton/km2. All types of erosion were seen in the portions of the basin, while most of the basin area belongs to the “sensitive” and “very sensitive” to erosion classes. Examination of erosion types showed that in most of the basin’s working units, all types of erosion such as Sheet erosion, Rill erosion, Gully erosion, Channel erosion, and Stream Bank erosion can be observed.

    Keywords: Kurdistan province, Sedimentation station, Soil protection, Mechanical erosion
  • Rasoul Daneshfaraz, Reza Norouzi *, Parisa Ebadzadeh, Hamidreza Abbaszadeh Pages 711-725
    The presence of a sill under the sluice gate is one of the solutions to control the flow rate. This study was conducted to numerically investigate the discharge coefficient (Cd) of sluice gates with different heights and widths of sills in free flow conditions. The simulations were performed using FLOW-3D software. Results show that Cd increases as the gate opening decreases. Also, results showed that reducing the gate opening from 5 cm to 2 cm increases the Cd in the gate with sill by 9% compared to the non-sill gate. Discharge coefficients with 1 cm and 4 cm sills, compared to the non-sill condition were estimated at 1.5% and 18%, respectively. Examination of sill width changes showed that decreasing the width reduces the discharge coefficient by reducing the amount of velocity and flow pressure along the sill sides. The effects of three parameters of the gate opening, sill height, and sill width were compared. The results showed that increasing the sill width compared to the two mentioned parameters has the maximum increase in the Cd.
    Keywords: Discharge coefficient, Flow Pattern, flow pressure, Flow Velocity, Flow-3D
  • Ehsan Darvishan * Pages 726-737
    Water is a natural source that in addition to being required for development aims, is necessary for survival. After agriculture, the industry is one of the main water consumers in Iran. One of the main water consumer industries is cement production. However, no study is still conducted on the virtual water trade in the cement industry in Iran. In this paper, the virtual water trade between Iran and 68 countries importing cement from Iran and 40 countries to which Iran has exported cement was investigated. The time period of the current research was from 2001 to 2018. The results showed that the virtual water export of cement was 15.385 × 106 m3/yr. The total virtual water export of cement was calculated to be 276.940 × 106 m3. Virtual water imports of cement are 0.147 × 106 m3/yr. Iran is a net exporter of virtual water. For the production and export of cement in Iran, 70% blue water and 30% gray water are used.
    Keywords: cement industry, Import, Export, International Trade, virtual water
  • Nazli Moghadam Yekta, Maryam Rafati *, Abdolreza Karimi, Nooshin Sadjadi Pages 738-752

    The Kan River is the largest and most important river that enters the Tehran plain. The river water quality (in Tehran city), is affected by agricultural and industrial activities and population spots. The aim of this study was to investigate the quality of the Kan River using Iran Water Quality Index for Surface Water to protect the environment. For selecting sampling stations, the study area was divided into eight longitudinal ranges, and sampling was done in two periods of minimum and maximum flow. Kan River is of poor to relatively bad quality. The pH was at standard level but some parameters such as BOD in 2 stations (minimum flow‌ rate) and 9 stations (maximum flow rate), TSS in 4 stations (minimum flow rate) and 5 stations (maximum flow rate), DO in all samples except station S1(minimum flow rate) and coliform in all samples were more than permissible level of the national standard for river water quality. Entering industrial, municipal, and agricultural wastewater is the most important reason for the decrease in water quality. In terms of the standard classification base of the Iran Department of Environment for Protection of aquatic life, class 2 (suitable for Cyprinid (is recommended.

    Keywords: Protection, Urban Rivers, Water Quality Index, Water Quality Standards
  • Shahpar Geravandi *, Fatemeh Ghorbani, Siavosh Ghanbari Pages 753-764

    Due to the increase in population and more wastewater production and the existence of limited water resources, the use of human wastewater in agricultural activities is a necessity. The present qualitative research, while investigating the consequences of the use of wastewater, seeks to develop appropriate strategies for the use of wastewater in agricultural activities in the village of Belan, Kurdestan province. Using the criterion-based sampling method, 14 farmers were studied as a sample. Semi-structured interviews and direct observation were used to collect information. The validity of the findings was confirmed by triangulation and Qualitative data analysis was performed using Maxqda software. The results showed that increasing the area under cultivation, increasing yield, water supply, and less use of chemical fertilizers are positive impacts of wastewater use. Moreover, the increase of pests, increase of weeds, occurrence of physical and mental disorders, unpleasant odor, a decrease in soil quality, pollution of the rural environment, and increase in migration are among the negative impacts of using wastewater. The use of standards for wastewater treatment, preparation of soil sensitivity map, use of the appropriate irrigation method, attention to plant type, and disinfection of wastewater are also among the strategies suggested by users.

    Keywords: Belan Village, Environment, Kurdistan, qualitative research, Wastewater