فهرست مطالب

محیط زیست و مهندسی آب - سال هشتم شماره 2 (تابستان 1401)

مجله محیط زیست و مهندسی آب
سال هشتم شماره 2 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/15
  • تعداد عناوین: 20
|
  • نفیسه ایزدی*، عباس خاشعی سیوکی، محسن پوررضابیلندی، سید رضا هاشمی صفحات 278-290

    با توجه به جمعیت رو به افزایش جهان به خصوص در کشورهایی که با محدودیت منابع آب مواجه‏اند، بررسی و کنترل کمیت و کیفیت منابع آب، به ویژه منابع آب زیرزمینی که منبع اصلی تامین آب شرب است، می‏تواند این جوامع را در رویارویی با بحران آب، یاری کند. در این پژوهش ابتدا 22 چاه از آبخوان دشت بیرجند انتخاب شد. سپس آبخوان با استفاده از شاخص آلودگی شیمیایی آب های زیرزمینی (PIG) و شاخص خطر بوم شناسی (ERI) فلزات سنگین با استفاده از نقشه‏های پهنه‏بندی، موردمطالعه قرار گرفت و نقشه‏های نهایی شاخص‏های PIG و ERI تهیه شد. با توجه به شاخص PIG، 74/56% آبخوان دارای آلودگی بسیار زیاد و با توجه به شاخص ERI، 91/0  % آبخوان دارای آلودگی بسیار زیاد می‏باشد. سپس با توجه به دو شاخص PIG و شاخص ERI، شاخص نوین آلودگی و خطر‏‏ بوم شناسی آب های زیرزمینی (PERG) معرفی شد. شاخص PERG آلودگی شیمیایی و فلزات سنگین را در آبخوان شناسایی می‏کند و سبب خلاصه‏سازی در محاسبات و تصمیم‏گیری بهتر برای برداشت آب از سفره‏های آب زیرزمینی می‏شود. از نظر PERG، میزان آلودگی آبخوان 755/1 % مساحت کل می‏باشد.

    کلیدواژگان: شاخص PIG، شاخص ERI، شاخص نوین PERG، منابع آب زیرزمینی
  • علی اصغر حقگو، مهرداد چراغی*، سهیل سبحان اردکانی، بهاره لرستانی، ویدا ایزدخواه صفحات 291-303

    باقی مانده های دارویی در محیط در زمره آلاینده های مهمی هستند که برای سلامت انسان و سایر زیستمندان خطرات جدی به دنبال دارند. بنابراین، حذف آن ها از فاضلاب امری ضروری است. این مطالعه با هدف تعیین کارایی حذف داروی متوترکسات توسط نانوکامپوزیت کربن فعال مغناطیسی اصلاح شده با نانوذرات روی اکسید از محلول آبی انجام شد. بدین منظور، نانوکامپوزیت به روش هیدروترمال سنتز و خصوصیات ظاهری آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، دستگاه پراش پرتو ایکس (XRD)، pH نقطه صفر (pHpzc)، طیف مادون قرمز (FT-IR)، آنالیز BET و منحنی VSM بررسی شد. از طرفی، اثر متغیرهای pH، مقدار جاذب و زمان تماس بر کارایی حذف متوترکسات بررسی شد. نتایج نشان داد که بیشینه آهنگ حذف دارو در 7 = pH، زمان تماس min 60 و مقدار جاذب برابر با g 020/0 بوده است. همچنین، در شرایط بهینه، جذب با ضرایب همبستگی 994/0 و 999/0 به ترتیب از ایزوترم لانگمویر و مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم تبعیت کرد. علاوه بر آن، بیشینه ظرفیت جذب جاذب تهیه شده mg/g 400 برآورد شد. با استناد به نتایج، از نانوکامپوزیت کربن فعال مغناطیسی اصلاح شده با نانوذرات روی اکسید می توان به عنوان یک جاذب موثر، در دسترس و اقتصادی برای حذف متوترکسات از پساب های دارویی استفاده کرد.

    کلیدواژگان: ایزوترم جذب، باقی مانده دارویی، سینتیک، فاضلاب، نانوکامپوزیت
  • محمدحسین محمدقیماسی، مریم کیانی صدر*، بهاره لرستانی، مهرداد چراغی، داریوش عمادزاده صفحات 304-316

    ازجمله روش های مورد استفاده برای حذف فلزات سنگین، فرآیندهای غشایی است که با استفاده کم تر از مواد شیمیایی، قادر به تولید سریع نفوذ با کیفیت بالا هستند. در این پژوهش از غشای نانوکامپوزیتی با قابلیت جداسازی فلز سرب استفاده شد. نانوذرات تیانیوم دی اکسید سیاه با روش پیرولیز سنتز شد. آزمایش های جذب با استفاده از واحد نانوفیلتراسیون انجام شد. نتایج بررسی ایزوترم های جذب فلز سرب بیانگر آن بود که فرآیند جذب سرب با استفاده از غشا از مدل لانگمویر با ضریب همبستگی برابر با 995/0 پیروی می کند. نتایج بررسی سینتیک جذب سرب بیانگر آن بود که فرآیند جذب سرب توسط جاذب از سینتیک شبه مرتبه دوم پیروی می کند، به طوری که ضریب همبستگی مدل شبه مرتبه دوم برابر با 999/0 بوده که در مقایسه با ضریب همبستگی شبه مرتبه اول از میزان همبستگی بیش تری برخوردار است. بیش ترین و کم ترین شار عبوری در بین غشاهای مختلف مربوط به mg/l  1/0 نانوذرات تیتانیوم دی اکسید برحسب زمان و فشار در مدت زمان 50 و min 600 و فشارهای 45 و bar 145 بود. با افزایش غلظت اولیه آلاینده، درصد جذب کاهش یافت. افزایش غلظت نانوذرات تیتانیوم دی اکسید سیاه آهنگ رسوب گذاری بر سطح غشاء را افزایش داد، به طوری که در غشاء با غلظت  mg/l 1/0 حداکثر رسوب (57) و در غشای خالص کم ترین میزان رسوب (17) مشاهده شد.

    کلیدواژگان: تیتانیوم دی اکسید، جداسازی، سرب، غشای نانوکامپوزیت
  • الهه ذرتی پور، عبدالرحیم هوشمند*، میترا چراغی صفحات 317-332

    با توجه به اهمیت و وسعت قابل توجه شبکه آبیاری و زهکشی کوثر، مسایل محیط زیستی شبکه بررسی می‎گردد. هدف از پژوهش حاضر ارزیابی اثرات محیط زیستی شبکه آبیاری و زهکشی کوثر واقع در حوضه مرکزی کرخه در استان خوزستان، به کمک دو روش ماتریس آیکلد مرسوم و آیکلد اصلاح شده بود. به منظور بررسی پارامترهای محیط زیستی، از سه محیط فیزیکی، زیستی و اجتماعی-اقتصادی استفاده شد. سپس با استفاده از دو روش ماتریس آیکلد مرسوم و آیکلد اصلاح شده، اثر هریک از ریزفعالیت های طرح بر عوامل زیست محیطی منطقه مطالعاتی، در فاز بهره برداری به تفکیک سه محیط مذکور سنجیده شد. بدین صورت که با توجه به هر سه محیط ماتریسی طراحی گردید، که توسط متخصصین و کارشناسان محیط زیست تکمیل شده و میانگین  امتیازات معیار ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیش ترین اثرات مثبت مربوط به محیط اجتماعی-اقتصادی می‎باشد. لازم به ذکر است، مجموع کل ارزش‏های مثبت با استفاده از ماتریس آیکلد مرسوم و آیکلد اصلاح شده به ترتیب برابر 793 و 9/458 و برای ارزش های منفی معادل 447 و 8/285 بود. بنابراین، هر دو ماتریس در ارزیابی اثرات برآورد خوب و منطقی از خود نشان داده و درنتیجه اجرای شبکه آبیاری و زهکشی کوثر مورد تایید می‎باشد.

    کلیدواژگان: آیکلد اصلاح شده، آیکلد مرسوم، ارزیابی محیط زیستی، شبکه آبیاری و زهکشی، فاز بهره‏ برداری
  • سید احمد حجازی، احمد توانا *، آپتین راهنورد، غلامرضا فرید فهیمی، مسعود کیادلیری صفحات 333-349

    این پژوهش با هدف بررسی غلظت عناصر آرسنیک، کادمیم، روی و مس در آب و رسوبات مصب رودخانه های غرب استان مازندران انجام شد. تعداد 36 نمونه آب و رسوب در 4 ایستگاه با سه تکرار از فروردین تا اسفندماه 1398 نمونه‌برداری و آنالیز شدند. میانگین کل فاکتورهای محیطی در دو فصل زمستان-تابستان به ترتیب به صورت دما °C 21/11- 46/16، شوری g/l 58/3- 47/6، pH 92/5-42/5، مواد محلول g/l 52/3-25/6، هدایت الکتریکی µmho/cm 27/6- 12/11، نیتریت mg/l 03/0-01/0 و نیترات mg/l 37/1-3 به دست آمد. طی مقایسه فاکتورهای محیطی با استاندارد کیفیت آب ایران بر اساس نوع کاربری کشاورزی، صنعتی، تفریحی و پرورش ماهیان گرمابی و سردآبی در حد استاندارد بود. میزان کل جذب فلزات کادمیوم، آرسنیک، مس، روی در آب به ترتیب 25/0، 77/0، 44/11و mg/l 02/11؛ در رسوبات به ترتیب 2/0، 83/3، 91/20 و µg/g 27/59 بود. با شروع فصل کشت میزان غلظت فلزات در نمونه های آب و رسوبات بسیار بالاتر بود. رودخانه صفارود نسبت به سایر رودخانه ها آلوده تر بود. غلظت فلزات نمونه های آب در هر 4 رودخانه بیش تر از حد مجاز بوده ولی در رسوبات به‌جز فلز مس و آرسنیک در بقیه کم تر از حد مجاز به دست آمد.

    کلیدواژگان: فلزات سنگین، سموم کشاورزی، رودخانه، مازندران، مصب
  • گلشن مرادی، مسعود رحیمی*، سیروس زین الدینی صفحات 350-364

    حضور انواع رنگ زا در محیط آبی می تواند سبب ایجاد آلودگی خاک/آب، مشکلات برای سلامتی انسان و رفتار غیرعادی رشد گیاهی شود. در مطالعه حاضر، غشاهای نانوفیلتراسیون پلی اترسولفون عامل دار شده توسط نانوذرات فومارات فروکسان تهیه شدند. نانوذرات فومارات فروکسان به وسیله آنالیزهای SEM و FTIR شناسایی شدند. تاثیر نانوذرات بر عملکرد و ویژگی های غشاها به لحاظ اندازه حفره غشا، تخلخل، آب دوستی و جداسازی محلول پودر شیر خشک توسط غشاها تعیین شد. آب دوستی غشاها توسط مطالعه شار آب خالص عبوری و زاویه تماس آب تعیین شد. در غشای حاوی wt.% 5/0 نانوذرات فومارات فروکسان آب دوستی به طرز قابل توجهی افزایش یافت. نتایج حاصل از اندازه گیری شار آب خالص عبوری از غشاهای تهیه شده نشان داد که پس عامل دار کردن غشای نانوفیلتراسیون پلی اترسولفون به وسیله نانوذرات فومارات فروکسان نفوذپذیری این غشا بیش از سه برابر افزایش یافت. نسبت بازیابی شار بیشینه و نسبت گرفتگی برگشت ناپذیر کمینه توسط غشای M0.5 و به ترتیب 20/95 و 8/4% به دست آمدند. هم چنین، بیشینه بازدهی حذف تک آلاینده های رنگ زا Direct red 16 (99%) و Methylene blue (98%) به وسیله غشای M0.5 حاصل شد. نتایج حاصل از مطالعات انجام شده ثابت کرد که غشای ضدگرفتگی عامل دار شده توسط نانوذرات فومارات فروکسان می تواند به طرز موثری به منظور حذف رنگ زا مورداستفاده قرار بگیرد.

    کلیدواژگان: حذف رنگ زا، ضدگرفتگی، غشای نانوفیلتراسیون، نانوذرات فومارت فروکسان
  • داود داودمقامی*، امیر مرادی نژاد، شهلا پایمزد صفحات 365-378

    سرریزهای نوک اردکی دارای دبی عبوری بیش تر و تغییرات کم تری در بالادست، نسبت به سرریزهای معمولی دارند. ازآنجاکه هندسه این نوع سرریزها پیچیدگی مسئله را برای مباحث تیوری و عملی به دنبال خواهد داشت، لذا بررسی تغییر بزرگ نمایی و هیدرولیک جریان بر روی این سرریزها حایز اهمیت است. در این پ‍ژوهش با تغییر در شکل سرریز از خطی به نوک اردکی با بزرگ نمایی 2 و 3، تاثیر این تغییرات بر روی خصوصیات هیدرولیکی و هیدرودینامیکی جریان به وسیله شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار FLOW3D موردبررسی قرار گرفت. با انجام آنالیز ابعادی، نسبت های بدون بعد استخراج و رابطه بین متغیرها در آزمایش ها مشخص شد. نتایج مقایسه مدل عددی با مدل آزمایشگاهی نشان داد حداکثر خطای حاصله از شبیه سازی عددی برای ضریب آبگذری سرریزها 12% می باشد. ضریب آبگذری در سرریز خطی با بزرگ نمایی 1 ابتدا روند افزایشی سپس روند کاهشی داشت. از هد نسبی بزرگ تر از 6/0 ضریب آبگذری ثابت شده که برای داده های آزمایشگاهی برابر 7/0 و برای داده های شبیه سازی برابر 75/0 بود. در سرریز با بزرگ نمایی 2 تا هد نسبی 4/0 روند افزایشی و از هد نسبی بزرگ تر از 4/0 روند کاهشی داشت. در سرریز با بزرگ نمایی 3 با افزایش هد نسبی ضریب آبگذری همواره کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: سرریز نوک اردکی، ضریب آبگذری، کنترل جریان، هیدرولیک، هد نسبی
  • فروزان آذرینوند، محسن توکلی*، حاجی کریمی صفحات 379-394

    در این پژوهش آب پایه در ایستگاه گل گل، به عنوان بخشی از حوضه آبخیز سد ایلام از سال 1991 تا 2015 از جریان کل رودخانه تفکیک شد. بدین منظور روش های WETSPRO، فیلتر عددی یک پارامتری و دوپارامتری برای جریان دایمی با آبخوان های متخلخل و سنگی و با استفاده از شاخص جریان و نرم افزار WHAT با ضرایب فیلترینگ مختلف، مورداستفاده قرار گرفتند. برای مقایسه روش ها و انتخاب مناسب ترین روش از شاخص BFI به عنوان آب پایه مشاهداتی استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، آب پایه بخش عمده ای از کل جریان را به خود اختصاص داده است. به طوری که میانگین کل جریان m3/s 945/1 و میانگین شاخص جریان پایه m3/s 245/1 بدست آمد که نشان از نفوذپذیر بودن آبخیز دارد. برای ارزیابی کارایی روش ها از معیارهای RMSE، MAE و Nash-Sutcliffe استفاده شد. نتایج نشان داد که روش Lyne and Hollick بر اساس نرم افزار WHAT بهترین نتیجه و سپس Eckhart برای جریان دایمی با آبخوان متخلخل با سطح معناداری 742/0، میانگین m3/s 250/1، با سطح اطمینان بیش تر از 95% بهترین نتیجه را داشتند. بنابراین، می توان روش Eckhart را برای جریان دایمی با آبخوان متخلخل با ضریب فیلتر 990/0 به دلیل نزدیک بودن میانگین جریان پایه در آن به میانگین شاخص جریان پایه، مناسب در نظر گرفت.

    کلیدواژگان: تحلیل هیدروگراف، روش اکهارت، روش لین - هولیک، شاخص جریان پایه
  • کبری لهراسبی، مجتبی خوش روش*، علی قدمی فیروزآبادی صفحات 395-410

    مدل های آبیاری سطحی وسیله ای جهت ارزیابی و طراحی روش های آبیاری سطحی هستند. با استفاده از آن می توان تمام مراحل یک آبیاری کامل را شبیه سازی و طراحی و با تغییر عوامل ورودی که در حقیقت عوامل طراحی هستند به سامانه ای با راندمان بالادست یافت. هدف از این پژوهش بررسی پارامترهای معادله نفوذ، عمق آب نفوذ یافته در مزرعه، پارامترهای ارزیابی مزرعه شامل راندمان کاربرد آب در مزرعه، درصد تلفات رواناب، راندمان یکنواختی و نفوذ عمقی به وسیله نرم افزار SIRMOD است. ابتدا داده های موردنیاز از محل مزرعه ای واقع در دشت کبودرآهنگ روستای طاسران با اندازه گیری های صحرایی جمع آوری شد. سپس مدل های موجود در مدل SIRMOD که شامل مدل هیدرودینامیک، اینرسی صفر و موج سینماتیک است مورد ارزیابی و شبیه سازی قرار گرفت. نتایج نشان داد که داده های برآورد شده توسط مدل با داده های زمان پیشروی مشاهده شده در مزرعه مطابقت داشت. بهترین نتایج شبیه سازی حجم نفوذ یافته با متوسط خطای 5/5% و برای حجم رواناب با متوسط خطای 8/0% پیش بینی شد. به طورکلی بر اساس نتایج این پژوهش، نرم افزار SIRMOD شبیه سازی مناسبی از سیستم آبیاری جویچه ای انجام داد.

    کلیدواژگان: راندمان کاربرد، زمان پسروی، زمان پیشروی، هیدرودینامیک
  • فاطمه صفری، عباس کاویانی *، اصغر عزیزیان قطار، هادی رمضانی صفحات 411-426

    ایران در کمربند خشک و نیمه خشک کره زمین قرار گرفته است که ریزش های کم جوی، رگبارهای شدید، وقوع جریان های سیلابی و تبخیر-تعرق زیاد از ویژگی های آن به شمار می آید. بنابراین، ارزیابی کمی تبخیر-تعرق در سطح منطقه‌ای، به‌منظور مدیریت منابع آب، تولید محصول و ارزیابی های زیست محیطی در مناطق تحت آبیاری، ضروری است. در این پژوهش برای تخمین تبخیر-تعرق گیاه مرجع (ET0) در چهار ایستگاه سینوپتیک انتخابی با اقلیم های خشک، نیمه خشک، مرطوب و نیمه مرطوب، از داده های هواشناسی همچون دما، تابش خالص، رطوبت نسبی و سرعت باد برای سال‌های 1388-1368 استفاده شد. تبخیر-تعرق گیاه مرجع با استفاده از روش های FAO-56، هارگریوز-سامانی، بلانی-کریدل، پریستلی-تیلور، تورک و مک کینک محاسبه و ضرایب آنها برای برآورد دقیق تر تبخیر-تعرق اصلاح شد. به‌منظور ارزیابی این روش ها از آماره‌های میانگین خطای مطلق، میانگین جذر مربعات خطا، میانگین خطای اریب، ضریب همبستگی، شاخص نش-ساتکلیف استفاده شد. بر اساس این شاخص ها، روش بلانی-کریدل، پس از روش FAO-56 که به‌عنوان مبنا قرار گرفت، به‌عنوان روش برتر برای چهار اقلیم مشخص شده در ایران انتخاب شد.

    کلیدواژگان: ایران، بلانی-کریدل، تبخیروتعرق مرجع، FAO-56
  • جلیل عمادی، سید محمد کاظمی، مسعود نصری، سید شهاب عاملیان صفحات 427-439

    افزایش شهرنشینی و به‌تبع آن تغییرات کاربری اراضی در محیط‌های شهری، موجب توسعه اراضی نفوذناپذیر در حوضه‌های شهری شده است. در نتیجه ریسک سیلاب در حوضه‌های شهری نسبت به حوضه‌های غیرشهری افزایش یافته است و موجب وارد شدن خسارات زیادی به زیرساخت‌های شهری شده است. از همین روی، استفاده از رویکردهایی که ضمن جلوگیری از اثرات مخرب تاثیرگذار بر محیط زیست‌شهری، حداکثر بهره‌وری را در طرح‌های مدیریت رواناب در مبدا فراهم کند، ضروری به‌نظر می‌رسد. بنابراین، در پژوهش حاضر، به تلفیق روش‌های سازه‌ای و غیرسازه‌ای مدیریت سیلاب و مقایسه فنی- اقتصادی این روش‌ها پرداخته شده است. از نرم‌افزار Bentley StormCAD به‌عنوان مدل هیدرولیکی طراحی روش‌های سازه‌ای و از رویکردهای نوین LID-BMP به‌عنوان روش‌های غیرسازه‌ای مدیریت رواناب‌های سطحی در محوطه دانشگاه آزاد نجف‌آباد استفاده شده است. رویکردهای نوین شامل شامل چاه جذبی، ترانشه‌ نفوذ، باغچه‌ ذخیره باران، حوضچه‌ موقت خشک و آبراهه‌ زیستی بوده‌اند. تحلیل نتایج و ارزیابی فنی- اقتصادی، بر اساس سناریوهای سازه‌ای، غیرسازه‌ای و رویکرد تلفیقی صورت گرفته است. نتایج بررسی هیدرولیکی شبکه نشان داده است که میانگین دبی در کل شبکه، lit/s 370 است و کمترین میزان دبی، معادل lit/s 10 است که امکان استفاده از روش‌های غیرسازه‌ای را توجیه‌‌پذیر نموده است. همچنین مقایسه روش‌ها نشان داده است که استفاده از رویکرد تلفیقی نسبت به رویکرد صرفا سازه‌ای موجب کاهش 48٪ هزینه‌ها و 90٪ رواناب در دوره بازگشت‌های 2 تا 10 ساله شده است. در دوره بازگشت 50 و 100 ساله نیز تا 74٪ و 59٪ از دبی رواناب‌ سطحی را در نقاط خروجی حوضه کاهش داده است.

    کلیدواژگان: روش منطقی، زیرساخت های سبز، سیلاب شهری، شبیه سازی هیدرولیکی، محیط زیست شهری
  • جعفر نیکبخت*، امیر طالعی، علیرضا واعظی صفحات 440-452

    هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر اتصال انتهای نوارهای آبیاری قطره ای-نواری و تشکیل حالت حلقوی و آب مغناطیسی بر عملکرد هیدرولیکی سامانه آبیاری و کارایی مصرف آب در ذرت رقم ماگسیما بود. پژوهش به صورت کرت های خردشده در قالب بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار انجام گرفت. برای ایجاد میدان مغناطیسی ثابت از یک عدد سیم لوله و مبدل برق متناوب به ثابت و برای تعیین نیاز آبی گیاه ذرت، از داده های به هنگام پارامترهای هواشناسی ایستگاه سینوپتیک زنجان و روش فایو 56 استفاده شد. نتایج ارزیابی هیدرولیکی سامانه نشان داد، اتصال حلقوی نسبت به غیرحلقوی موجب 13% افزایش میانگین دبی سامانه خروجی ها، 98/1% کاهش ضریب تغییرات و افزایش مقادیر متوسط یکنواختی پخش آب و ضریب کریستیانسن به میزان 2/2و 5/1% شد. کاربرد آب مغناطیسی باعث 2/4% افزایش میانگین دبی روزنه های نوارها و 98/0% کاهش ضریب تغییرات سامانه شد. نتایج ارزیابی صفات گیاهی نشان داد میانگین وزن تر، کارایی مصرف آب در وزن تر، وزن خشک و قطر ساقه ذرت در اتصال حلقوی لاترال ها به ترتیب 27، 27، 32 و 13% افزایش داشت. آبیاری ذرت با آب مغناطیسی باعث افزایش میانگین وزن تر، کارایی مصرف آب در وزن تر، وزن خشک و سطح برگ گیاه به ترتیب 9، 5/9، 4/1 و 17% شد.

    کلیدواژگان: اتصال انتهای لاترال ها، ذرت، ضریب کریستیانسن، میدان مغناطیسی، یکنواختی توزیع آب
  • محمدحسین تقوی پارسا، امیدرضا طاهری* صفحات 453-467

    علی رغم اینکه رودخانه های استان سیستان و بلوچستان از رودخانه های سیل خیز کشور محسوب می شوند، تاکنون مطالعات کمی در زمینه مطالعه سیلاب آن ها انجام شده است. با توجه به اهمیت ویژه رودخانه های مرزی این استان، در این پژوهش چهار رودخانه مرزی ماشکیل، سورین، گزو و بیرآبان به لحاظ هیدرولیک سیلاب بررسی شدند. بدین منظور با استفاده از مدل HEC-RAS، نرم افزار ArcGIS و افزونه HEC-GeoRAS به مدل سازی هیدرولیکی سیلاب و تعیین نقشه های پهنه بندی سیل با دوره های بازگشت 2 و yr 50 در این رودخانه ها پرداخته شد. با محاسبه پارامترهای هیدرولیکی مختلف مشخص شد که در شرایط دبی با دوره بازگشت yr 2 یا دبی غالب، رودخانه ماشکیل دارای بیش ترین مقدار عمق و گستردگی سیلاب در بین رودخانه های موردمطالعه است. همچنین رودخانه گزو دارای بیش ترین مقدار سرعت متوسط سیلاب بود. در شرایط دبی با دوره بازگشت  yr50 نیز رودخانه های ماشکیل و گزو قابلیت سیل خیزی بیش تری را داشتند. در نهایت نسبت تغییرات پارامترهای هیدرولیکی مختلف با تغییر دوره بازگشت سیلاب از 2 به yr 50 بررسی شد. نتایج نشان داد که افزایش دبی بین 8/5 تا 3/28 برابر در رودخانه های موردمطالعه تاثیر بیش تری را روی حجم سیلاب با نسبت 3/3 تا 8/7 برابر و مقدار گستردگی سیلاب با نسبت 3/2 تا 5/4 برابر داشت.

    کلیدواژگان: پارامترهای هیدرولیکی، پهنه بندی سیلاب، رودخانه، سیستان و بلوچستان
  • سحر جاویدان، محمدتقی ستاری، پریا کریم زاده، احمد مهرابی صفحات 468-480

    مدل‌های داده مبنا به‌عنوان یک جایگزین برای روش‌های هیدرولوژیکی در محاسبات مربوط به تخمین رسوب مطرح هستند. هدف پژوهش حاضر مقایسه عملکرد و دقت روش‌های هیدرولوژیکی و داده- مبنا در برآورد میزان رسوب معلق بود. بدین منظور داده‌های دبی و رسوب در بازه زمانی yr 20 (1399-1380) جمع‌آوری و سپس میزان رسوب معلق ایستگاه هیدرومتری باغ کلایه بر روی رودخانه الموت در استان قزوین برآورد شد. در این پژوهش از روش‌های هیدرولوژیکی شامل منحنی سنجه رسوب، فایو و روش اصلاح‌گر و روش‌های داده-مبنای برنامه ریزی بیان ژن، یادگیری بر پایه نمونه K و رگرسیون خطی استفاده شد. عملکرد روش‌های مذکور با معیارهای R، RRMSE و NS مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که به ترتیب روش یادگیری بر پایه نمونه K با معیارهای ارزیابی 94/0 R=، 29/0= RRMSE و 24/0= NS و روش برنامه‌ریزی بیان ژن با 85/0 R=، 59/0= RRMSE و 65/0= NS رسوب معلق را با دقت بیشتری نسبت به سایر روش‌های موردمطالعه برآورد کرده است. بدین ترتیب برتری روش های داده-مبنا در برآورد میزان رسوب معلق در منطقه موردمطالعه به اثبات رسید. ازاین‌روی استفاده از روش های داده-مبنا به‌عنوان رقیب و جایگزین روش های هیدرولوژیکی برای تخمین میزان رسوب معلق در مناطقی شبیه با منطقه موردمطالعه توصیه می‌شود.

    کلیدواژگان: بیان ژن، رسوب معلق، رگرسیون خطی، روش اصلاح گر، منحنی سنجه رسوب
  • اوین حبیبی، مجید عباسپور، امیرحسین جاوید، امیرحسام حسنی صفحات 481-496

    در حال حاضر کمبود منابع آب شیرین یکی از بزرگترین چالش های جوامع به شمار می رود. در چنین شرایطی تصفیه آب های آلوده و نمک زدایی آب های شور و لب شور می تواند به عنوان یک مکانیسم دفاعی درست، به کار گرفته شود. پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی پیل نمک زدای میکروبی در مقیاس آزمایشگاهی بطور همزمان جهت بررسی فرایند نمک زدایی و تصفیه فاضلاب انجام گرفت. بدین صورت که یک راکتور سه محفظه ای با استفاده از بیوکاتد لجن فعال و فاضلاب سنتتیک به دو روش منقطع و پیوسته در 4 زمان ماند مختلف با غلظت 35 g/l نمک بررسی و مطالعه گردید. در نهایت روابط آماری داده های به دست آمده با استفاده از نرم افزار SPSS مورد تحلیل قرار گرفت. براساس نتایج بدست آمده، حداکثر نرخ نمک زدایی و نرخ کاهش EC به ترتیب 3/52 % و 1/51٪ در حالت پیوسته بدست آمد. pH آنولیت در هر دو حالت منقطع و پیوسته به ترتیب از 7 به 47/6 و 48/6 کاهش یافت. درصد حذف COD در حالت پیوسته در آنولیت و کاتولیت به ترتیب 61% و 65% بیشتر از حذف در حالت منقطع بوده است. همچنین نتایج حاصل از بررسی روابط آماری بین راندمان سیستم (نرخ حذفCOD، نرخ نمک زدایی و نرخ کاهشEC) و زمان ماند هیدرولیک و سطح معناداری 05/0Sig< ، رابطه مستقیم معناداری بین پارامترهای فوق نشان داد. بررسی روابط آماری بین راندمان سیستم و جریان هیدرولیک پیوسته و سطح معناداری 05/0Sig< نیز رابطه مستقیم معناداری بین پارامترهای فوق نشان می‌دهد.

    کلیدواژگان: آلودگی میکروبی، بیوکاتد لجن فعال، پیل نمک زدای میکروبی، زمان ماند هیدرولیک
  • احمدرضا زارع قنات توی، فردین بوستانی، سید امیر شمس نیا* صفحات 496-506

    مبحث آلودگی های موجود در فاضلاب و انتقال آن ها به محیط زیست جزو نگرانی های جامعه جهانی بوده و به همین دلیل راه حل هایی نیز ارایه شده است. در این پژوهش تحلیل و ارزیابی سیستم تصفیه آب خاکستری با روش هوازی در یک مجتمع مسکونی در شهر شیراز موردبررسی و ده نمونه ورودی و خروجی از سیستم تصفیه تحت شرایط و استانداردهای آزمایشگاه، نمونه برداری شد. نمونه برداری در حدود mon 4 به صورت d 5 انجام گرفت. نتایج نشان داد میانگین مقادیر خروجی pH، کدورت، COD، BOD5، نیترات، کلی فرم کل و کلی فرم گرماپای به ترتیب برابر با 88/6،NTU  50/26، mg/l 60/111، mg/l 70/29، mg/l 65/5، MPN/100 ml 185 و MPN/100 ml 670 بود که تمامی مقادیر در محدوده مجاز استاندارد خروجی فاضلاب ماده 5 آیین نامه جلوگیری از آلودگی آب وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی قرار دارد. همچنین این فناوری قادر بود آلاینده کدورت را 11/99%، COD را به میزان 92/93%، BOD5 را 23/96% و نیترات را 96/99% تصفیه نماید. لذا تصفیه علمی و اصولی آب خاکستری می تواند بیش از 90% آلاینده های موجود در پساب را کاهش دهد و میزان آلایندگی را در حد استاندارد استفاده در کشاورزی و آبیاری قرار دهد. استفاده از این منبع آب ارزشمند می تواند در توسعه سرانه فضای سبز شهری و ارتقای زیست بوم شهری مفید باشد.

    کلیدواژگان: آلودگی، پساب، فاضلاب، محیط زیست
  • حلیمه پیری*، مجتبی مبارکی صفحات 507-518

    این پژوهش با هدف محاسبه ردپای آب محصولات عمده کشاورزی شهرستان اصفهان و تعیین الگوی کشت بهینه از منظر ردپای آب و آب مجازی انجام شد. برای انجام تحقیق، نیاز آبی محصولات عمده کشاورزی شهرستان اصفهان با استفاده از نرم افزار CropWat 8 محاسبه شد. سپس میانگین حجم آب مصرفی، آب مجازی، ردپای آب و بهره وری مصرف آب این محصولات برای دوره آماری 1396-1390 محاسبه شد. نتایج نشان داد دانه های روغنی و حبوبات بیش ترین ردپای آب را داشتند. گیاهان علوفه ای، صیفی جات و سبزیجات به ترتیب بیش ترین بهره وری مصرف آب و کم ترین ردپای آب را داشتند.. در گروه غلات گندم، در گروه گیاهان علوفه ای ذرت علوفه ای، در گروه سبزیجات پیاز و در گروه صیفی جات هندوانه به ترتیب با 52/1815، 5/1720، 49/1279 و m3/ha 63/2621 به دلیل داشتن رد پای آب کم تر برای کشت در منطقه اصفهان توصیه می شود. با توجه به خشک سالی های اخیر و کمبود آب باید از منابع آب موجود به بهترین نحو استفاده نمود و کشت محصولات با نیاز آبی کمتر و عملکرد بالاتر مورد برنامه ریزی قرار گیرد.

    کلیدواژگان: آب مجازی، الگوی کشت، ردپای آب، شهرستان اصفهان
  • محمد ابراهیم فاضل ولی پور * صفحات 519-529

    این پژوهش به ارزیابی کیفی منابع آب زیرزمینی محدوده عبدالله گیو، جنوب غرب قوچان، استان خراسان رضوی در سال 1399 پرداخت. با توجه به نوع سازندهای زمین شناسی، آبدهی و موقعیت منابع آبی منطقه، 10 منبع آب زیرزمینی جهت آنالیز و ارزیابی کیفی موردتحلیل قرار گرفت. پارامترهای فیزیکی از قبیل pH، هدایت الکتریکی (EC) و مواد جامد محلول (TDS) در محل نمونه‌برداری توسط مولتی متر اندازه‌گیری شد. آنالیز هیدروژیوشیمیایی داده‌ها در آزمایشگاه به روش پلاسمای القایی صورت گرفت. تحلیل‌های آماری و مدل سازی در محیط نرم‌افزارهای Spss، Chemistry و AqQA انجام شد. یافته ها نشان داد اکثر منابع از لحاظ کیفیت شرب مناسب هستند و شاخص کیفی GQI نیز در این منابع در وضعیت قابل‌قبول بود. از لحاظ بهره‌برداری در بخش کشاورزی، قلیاییت تمام منابع آب براساس طبقه‌بندی ویلکوکس در کلاس S2 و S4 و از لحاظ شوری در کلاس C2 و C3 بود و نشان داد که اکثر منابع از لحاظ کشاورزی مناسب نیستند. در تمام منابع مقدار بی کربنات بیش تر و مقدار نیترات کم تر از استاندارد جهانی بود. درنهایت بررسی سازندهای زمین شناسی حاکی از تاثیر آن‌ها بر کیفیت آب بوده و غلظت نیترات به علت فعالیت های انسانی تشخیص داده شد.

    کلیدواژگان: آب های زیرزمینی، آلودگی، سازندهای زمین شناسی، مدل
  • زهرا نفریه، مهدی سرائی تبریزی*، حسین بابازاده، حمید کاردان مقدم صفحات 530-537

    اهمیت تنظیم رژیم عرضه و تقاضا لزوم برنامه ریزی در بهره برداری از منابع آب سطحی را نشان می دهد. هدف پژوهش حاضر، مقایسه عملکرد دو مدل شبکه بیزین BN با رویکرد احتمالاتی و شبکه عصبی MLP برای پیش بینی جریان بود. انتخاب بهترین الگوی ساختاری نیز از دیگر اهداف پژوهش حاضر بود. داده های ماهانه هواشناسی شامل، بارش، میانگین ماهانه دما، تبخیر و همچنین حجم آب انتقالی از پنج ایستگاه هیدرومتری به عنوان داده ورودی به مدل ها معرفی و رواناب ورودی به سد به عنوان پیش بینی شونده لحاظ شد. داده های ورودی با چیدمان های مختلف به مدل هایBN  و MLP معرفی شدند. نتایج حاصل از مقایسه 17 الگوی منتخب با توجه به معیار های شاخص، ضریب نش-ساتکلیف (NS)، خطای میانگین مربعات (MSE)، جذر خطای میانگین مربعات (RMSE) و متوسط خطای پیش بینی مطلق (MAPE) صورت گرفت. بهترین الگو در مدل BN با 3/43% تشابه و معیار های شاخص به ترتیب، 98/3-، 300، 3/17 و 06/0 برآورد شد. مدل MLP با 80% تشابه و معیارهای شاخص به ترتیب 3/10-، 8266، 9/23 و 3/122 در برترین الگو معرفی شد. درنتیجه هر دو مدل عملکرد خوبی در برآورد رواناب داشته اند لیکن مدل BN دقت به مراتب بهتری در پیش بینی دارد. در نهایت الگوی ساختاری با نتایج قابل قبول در هر دو مدل BN , MLP مشخص شد.

    کلیدواژگان: پیش بینی رواناب، سد طالقان، شبکه بیزین، شبکه عصبی پرسپترون
  • سید محمود مهدی نیا، حمیدرضا ناصحی نیا * صفحات 538-550

    در دهه‌های اخیر در اثر فعالیت‌های بشر نگرانی‌های رو به رشدی در خصوص آلودگی‌های محیط‌زیستی ایجاد شده است. فلزات سنگین ازجمله سرب، کادمیوم و آرسنیک بخشی از آلاینده‌ها بوده که از اهمیت بیش تری برخوردارند. فلزات سنگین به خاطر سمیت برای انسان و محیط‌زیست جزو مهم‌ترین آلاینده‌ها به شمار می‌روند. این آلاینده‌ها به دلیل غیرقابل تجزیه بودن و سمیت زیاد، به‌شدت موردتوجه قرارگرفته‌اند. فلزات سنگین جزو سموم نظام مند بوده و با اثر اختصاصی بر روی اعصاب و سرطان‌زایی می‌توانند سبب مرگ شوند. این سموم با ایجاد اختلال در سیستم عصبی بدن و تحت تاثیر قرار دادن انتقال‌دهنده‌های عصبی و اثر روی سیستم ایمنی، اثرات ناگواری را در انسان ایجاد می‌کنند هدف از این پژوهش تعیین اثرات بهداشتی و محیط‌زیستی فلزات سنگین با تاکید بر کادمیوم، سرب و آرسنیک بود. جهت انجام این پژوهش مروری از پژوهش های قبلی انجام گرفته توسط نویسندگان و بررسی متون از منابع معتبر علمی استفاده شد. با توجه به اثرات مخرب فلزات سنگین بر روی انسان و سایر موجودات زنده، حذف آن‌ها از پساب‌ها امری اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. به همین دلیل در راستای اجرای مقررات، ضروری است که قبل از تخلیه فاضلاب‌ها در محیط‌زیست، فلزات سنگین آن‌ها تا حد استاندارد تصفیه شوند.

    کلیدواژگان: آلودگی های محیط زیستی، اثرات بهداشتی، فلزات سنگین، خاصیت تجمعی
|
  • Nafise Izadi *, Abbas Khasheisiuki, Mohsen Pourrezabilondi, Seyed Reza Hashemi Pages 278-290

    Given the growing population of the world especially in countries with limited water resources, investigating and controlling the quantity and quality of water resources especially ground water resources which is the main source of drinking water supply, can help these communities in the face of the water crisis which will plague mankind in the near future. In this survey, first, 22 wells were selected from Birjand plain aquifer. Then the aquifer was studied using the Ground water chemical Pollution Index (PIG) and ecological hazard index (ERI) of heavy metals using zoning maps and final maps of PIG and ERI indices were prepared. According to PIG, 56.74% of the aquifer has a lot of Pollution, and according to ERI, 0.91% of the aquifer has a lot of Pollution. Then, new index of Pollution and Environmental Risk of Ground water (PERG) was introduced according to both Ground water chemical Pollution Index and heavy metals Environmental Risk Index. PERG detects chemical pollution and heavy metals in the aquifer, and leads to better summarization and decision making in order to collect water from ground water aquifers. In terms of PERG, aquifer pollution is 1.755% of the total area.

    Keywords: ERI index, Ground Water Resources, PERG index, PIG index
  • AliAsghar Haghgoo, Mehrdad Cheraghi *, Soheil Sobhan Ardakani, Bahareh Lorestani, Vida Izadkhah Pages 291-303

    Since pharmaceutical residues are important pollutants that lead to producing serious hazards to humans, and other living organisms, their removal from the effluents is essential for environmental protection. This study was conducted to the evaluation of the removal efficacy of methotrexate from aqueous solutions using AC@Fe3O4@ZnO nanocomposite. In so doing, AC@Fe3O4@ZnO nanocomposite was synthesized by hydrothermal method and used as a novel adsorbent for the removal of methotrexate from an aqueous solution. AC@Fe3O4@ZnO nanocomposite characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), pHpzc, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Brunauer, Emmett, and Teller (BET) and vibrating sample magnetometry (VSM) analysis methods. The influence of pH, amount of adsorbent, temperature, and contact time on the removal efficacy were studied. Based on the results, the removal efficiency increased until 0.02 g adsorbent and 60 min contact time. The optimum pH for methotrexate removal was 7.0. In addition, under these conditions, the adsorption process followed the Langmuir adsorption isotherm with a correlation coefficient of 0.994 and a pseudo-second-order kinetic model with a correlation coefficient of 0.999. The maximum adsorption capacity of the synthesized adsorbent was 400 mg/g. In conclusion, the AC@Fe3O4@ZnO nanocomposite could be considered as an efficient adsorbent for the removal of methotrexate from pharmaceutical wastewater.

    Keywords: Adsorption Isotherm, Kinetic, Pharmaceutical Residue, Nanocomposite, Wastewater
  • MohammadHossein Mohammad Gheimasi, Maryam Kiani Sadr *, Bahareh Lorestani, Mehrdad Cheraghi, Darush Emadzadeh Pages 304-316

    Among the methods used to remove heavy metals are membrane processes that, with less use of chemicals, are able to quickly produce high-quality penetration. In this study, a nanocomposite membrane with the ability to separate lead was used. The black titanium dioxide nanoparticle was synthesized using the pyrolysis method. Adsorption experiments were performed using a nanofiltration unit. The results of lead adsorption isotherms showed that the lead adsorption process using the membrane follows the Langmuir model with a correlation coefficient of 0.995. The results of the study of lead metal adsorption kinetics showed that the process of adsorption of lead by the adsorbent follows the quasi-second order kinetics so that the correlation coefficient of the second-order quasi-model is equal to 0.999 which is compared with the quasi-correlation coefficient. The maximum and minimum fluxes between different membranes were related to 0.1 mg/l of titanium dioxide nanoparticles in terms of time and pressure for 50 and 600 minutes and pressures of 45 and 145 bar, with increasing the initial concentration of pollutants, the percentage of adsorption decreases. This can be due to the delay in balancing the adsorbent and the contaminant.

    Keywords: Lead, Nanocomposite Membrane, Removal, Titanium dioxide
  • Elaheh Zoratipour, Abdolrahim Hooshmand *, Mitra Cheraghi Pages 317-332

    With respect to the importance and considerable extent of the Kosar irrigation and drainage network, the environmental issues of the network are investigated. The purpose of this study was to evaluate the environmental effects of Kowsar irrigation and drainage network located in the central basin of Karkheh in Khuzestan province, using two methods conventional and modified ICOLD matrices. To study the environmental parameters, three physical, biological and socio-economic environments were used. Then, using two methods of conventional and modified ICOLD matrices, the effect of each of the project micro-activities on the environmental factors of the study area was measured in the operation phase separately for the three mentioned environments. Thus, a matrix was designed according to all three environments, which was completed by environmental experts and the average score of the evaluation criteria was considered. The results showed that the most positive effects are related to the socio-economic environment. It should be noted that the sum of positive values using conventional and modified ICOLD matrices was 793 and 458.9, respectively, and for negative values was 447 and 285.8, respectively. Therefore, both matrices showed reasonable and good fitness in estimating the impacts and thus the implementation of the Kawser irrigation and drainage network is verified.

    Keywords: Conventional ICOLD, environmental assessment, exploitation phase, Irrigation, Drainage Network, Modified ICOLD
  • Sayed Ahmad Hejazi, Ahmad Tavana*, Aptin Rahnavard, Farid Gholamreza Fahimi, Masoud Kiadaliri Pages 333-349

    The purpose of the present study was to assess the concentration of Cd, As, Cu, and Zn metals in water and sediments of rivers in the west of Mazandaran province, Iran. The number of water and sediment samples was 36 taken from four stations from April 2019 to March 2020 and analyzed with three replicates. Mean values of total environmental factors at the four stations during winter and summer seasons were as T=11.21-16.46 °C, salinity=3.58-6.47 g/l, pH=5.42-5.92, TDS=3.52-6.25 g/l, electrical conductivity=6.27-11.12 μmho/cm, nitrite=0.01-0.03 mg/l, and nitrate=1.37-3 mg/l respectively. The quality of environmental factors was found within the normal range for water quality in Iran for different types of land use: agricultural, industrial, recreational, and hot-and cold-water fish farming. Mean values of total adsorption of cadmium, arsenic, copper, and zinc were 0.25, 0.77, 11.44, and 11.02 mg/l respectively in water samples, and 0.2, 3.83, 20.91, and 59.27 μg/g in sediment samples. The adsorption of all metals was higher at the beginning of the cultivation season compared with the non-cultivation season both in water and sediment samples. Safarood river was the most polluted of all rivers. The concentration of metals was higher than the permissible limit in water, but lower in sediments (except for copper and arsenic) in all four rivers.

    Keywords: Agricultural Pesticides, Estuary, Heavy Metals, Mazandaran, River
  • Golshan Moradi, Masoud Rahimi *, Sirus Zinadini Pages 350-364

    The presence of dyes in the aquatic environment can cause soil/water pollution, problems for human health, and abnormal plant growth behavior. In the present study, functionalized polyethersulfone nanofiltration membranes were prepared by ferroxane fumarate nanoparticles. Ferroxane fumarate nanoparticles were charecterized by SEM and FTIR analyzes. The effect of nanoparticles on the performance and properties of membranes was determined in terms of membrane pore size, porosity, hydrophilicity, and separation of milk powder solution by membranes. The hydrophilicity of the membranes was determined by studying the pure water flux and the contact angle of the water. Hydrophilicity increased significantly in membranes containing 0.5% wt. of ferrooxane fumarate nanoparticles. The results of measuring the pure water flux passing through the prepared membranes showed that after functionalization of the polysulfone nanofiltration membrane by ferroxane fumarate nanoparticles, the permeability of this membrane increased more than three times. The maximum flux recovery ratio and the minimum irreversible permeability decay rate obtained by M0.5 membrane were 95.20 and 4.8%, respectively.  Moreover, M0.5 showed the highest rejection for dyes of direct red 16 (99%) and methylene blue (98%). The related results proved that an antifouling fumarate ferroxane functionalized membrane can be efficiently applied for the removal of dyes.

    Keywords: Dye removal, Antifouling, nanofiltration membrane, Fumarate ferroxane nanoparticles
  • Davoud Davoudmaghami *, Amir Moradinejad, Shahla Paimozd Pages 365-378

    Duck tip weirs have a higher flow rate and fewer upstream changes than conventional weirs. Since the geometry of these types of weirs will bring about the complexity of the problem for theoretical and practical issues, it is important to study the magnification and hydraulic flow changes on these weirs. In this study, the effect of these changes on the hydraulic and hydrodynamic properties of the flow was investigated by numerical simulation using FLOW3D software. Dimensional analysis extracted dimensionless ratios and the relationship between variables in the experiments was determined. The results of comparing the numerical model with the laboratory model showed that the maximum error obtained from numerical simulation for the overflow coefficient of weirs is 12%. The permeability coefficient in the linear overflow with magnification 1 had an increasing trend initially and then a decreasing trend. From a relative head >0.6, the permeability coefficient became constant: 0.7 for experimental data and 0.75 for simulation data. In the weir, with a magnification of 2 to a relative head of 0.4, there was an increasing trend and from a relative head >0.4, there was a decreasing trend. In the weir with magnification 3, the permeability coefficient always decreases with increasing the relative head.

    Keywords: Duck tip overflow, Flow control, hydraulic, Water permeability, Relative head
  • Forozan Azarinvand, Mohsen Tavakoli *, Haji Karimi Pages 379-394

    In this research, the baseflow at the Gol Gol station, as a part of the Ilam dam watershed from 1991 to 2015, was separated from the entire river flow. For this purpose, WETSPRO methods, one-parameter and two-parameter numerical filters for continuous flow with porous and rocky aquifers, and using flow index and WHAT software with different filtration coefficients were used. To compare the methods and to select the most appropriate method, BFI index was used as an observational baseflow. Based on the results obtained, the baseflow occupies a major part of the total flow. The mean of the total flow rate was 1.945 m3/s and the mean of the baseflow index was 1.445 m3/s, which indicates the permeability of the watershed. RMSE, MAE, and Nash-Sutcliffe criteria were used to evaluate the efficiency of the methods. The results showed that the Lyne and Hollick method based on WHAT software had the best result and then followed by Eckhart for continuous flow with a porous aquifer with a significance level of 0.742, mean 1.250 m3/s, with a confidence level of more than 95%. Therefore, the Eckhart method can be considered suitable for continuous flow with a porous aquifer with a filter coefficient of 0.990 due to the proximity of the mean baseflow in it to the mean of the baseflow index.

    Keywords: Base flow index, Eckhart Method, Hydrographic analysis, Lyne, Hollick Method
  • Kobra Lohrasbi, Mojtaba Khoshravesh *, Ali Ghadami Firouzabadi Pages 395-410

    Surface irrigation models are tools for evaluating and designing surface irrigation methods. Using it, all stages of complete irrigation can be simulated and designed, and by changing the input factors, which are in fact design factors, a high-efficiency system can be achieved. The purpose of this study is to investigate the parameters of the infiltration equation, the depth of infiltrated water in the field, and the field evaluation parameters including water use efficiency in the field, percentage of runoff losses, uniformity efficiency, and deep infiltration by SIRMOD software. In this study, first, the required data were collected from the farm located in Kaboudar Ahang plain of Tasaran village with field measurements, then the existing models in SIRMOD software were evaluated and simulated which includes hydrodynamic model, zero-inertia, and kinematic wave. The results showed that the data estimated by the model were consistent with the advanced time data observed in the field. The best simulation results for infiltrated volume were predicted with an average error of 5.5%, and runoff volume was predicted with an average error of 0.8%. In general, based on the results of this study, the SIRMOD software has performed a good simulation of the furrow irrigation system.

    Keywords: Advanced time, Application efficiency, hydrodynamic, Recession time
  • Fateme Safari, Abbas Kaviani*, Asghar Azizian, Hadi Ramezani Etedali Pages 411-426

    Iran is located in the arid and semi-arid belt of the world, which is characterized by low rainfall, thunderstorms, flood flows, and high evapotranspiration. Therefore, quantitative evaluation of evapotranspiration on a regional scale is necessary for water resources management, crop production, and environmental assessments in irrigated lands. In this study, to estimate ETo in four synoptic stations with arid, semi-arid, humid, and semi-humid climates, meteorological data such as temperature, net radiation, relative humidity, and wind speed were used for 1990-2010. Potational evapotranspiration was calculated using 5 different methods, including Hargreaves-Samani, Blaney-Criddle, Priestly-Tailor, Turc, and Makkink, besides, the standard FAO-56 was used (because there was no Lysimetric regionally data) to evaluate the applied formulas. In order to evaluate these methods, were used the mean absolute error (MAE), root mean squared error (RMSE), mean bias error (MBE), correlation coefficient (r), Nash -Satclif index (N.S). Based on these indices, Blaney-Criddle method, after the FAO-56 method, which was used as the basis, was selected as the superior method for the four climates in Iran.

    Keywords: Blaney-Criddle, Evapotranspiration, FAO-56, Iran
  • Jalil Emadi, Sayyed Mohammad Kazemi, Masoud Nasri, Sayyed Shahab Amelian Pages 427-439

    Urbanization and land use changes in urban environments have led to the development of impermeable lands in urban areas. the risk of floods in urban basins compared to non-urban basins has increased and has caused a lot of damage to urban infrastructure, it is necessary to use approaches that, preventing the detrimental effects on the urban environment, provide maximum efficiency in runoff management projects at the source. , in the present study, the combination of structural and non-structural methods of flood management and technical-economic comparison of these methods have been Studied. Bentley StormCAD software has been used as a hydraulic model for structural design and modern LID-BMP approaches have been used as non-structural methods for surface runoff management in Islamic Azad University of Najafabad. Modern approaches have included soakaway, infiltration trench, rain gardens, temporary dry detention basin and vegetated swale. The analysis of results and technical-economic evaluation is based on structural, non-structural scenarios and integrated approach. The results of hydraulic analysis have shown that the average flow rate in the network is 370 lit/s and the minimum flow rate is equal to 10 lit /s, which justifies the possibility of using non-structural methods. Comparison of methods has shown that the use of an integrated approach to a structural approach has reduced costs by 48% and runoff by 90% over a 2 to 10 year return period. During the 50- and 100-year return periods, it also reduced surface runoff at the outlet points of the basin by 74% and 59%, respectively.

    Keywords: method, Green infrastructure, Urban Flood, Hydraulic simulation, urban environment
  • Jaefar Nikbakht *, Amir Talei, AliReza Vaezi Pages 440-452

    In this research, the effect of forming a loop layout by connecting the lateral ends in a tape irrigation system and magnetic water on yield and water use efficiency of maize cv. Maxima was investigated. The research was done as split plots on completely randomized blocks in three replications. Tube wires and an AC to DC converter were used to create a magnetic field. Maize water requirement was calculated using real-time meteorological parameters data of Zanjan synoptic station and FAO-56 method. Results showed loop connection compared with no-loop increased means of the system discharge by 13%, decreased coefficient of variation by 1.98%, and increased emission uniformity and Christiansen’s Uniformity coefficient by 2.2 and 1.5% (respectively). Magnetic water increased the means of the system discharge by 4.2% and decreased the coefficient of variation by 0.98% compared with no-magnetic water. Results of the measured plant traits showed that, compared with the conventional layout of the system, looping of the irrigation system increased means of the fresh plant weight, water use efficiency based on fresh plant weight, plant dry weight, and stem diameter by 27, 27, 32, and 13% respectively. Compared with non-magnetic water irrigation, magnetic water irrigation increased means of the fresh plant weight, water use efficiency based on fresh plant weight, plant dry weight, and leaf area by 9, 9.5, 1.4, and 17% respectively.

    Keywords: Christiansen’s Uniformity Coefficient, Emission uniformity, Lateral End Connection, Magnetic field, maize
  • MohammadHossein Taghavi Parsa, Omidreza Taheri * Pages 453-467

    In Sistan and Baluchestan Province, the rivers are prone to flooding, but few studies have assessed the floods in these rivers. Given the substantial importance of the border rivers in this province, flood hydraulics for four border rivers, namely Mashkil, Surin, Gezo, and Biraban, were studied in this research. To this end, hydraulic modeling of floods and preparation of flood zone maps with 2- and 50-year return periods were performed using the HEC-RAS model, ArcGIS software, and HEC GeoRAS extension. According to the calculation and comparison of various hydraulic parameters, in 2-year return period discharge or dominant discharge, the Mashkil river had the highest depth and extent of floods, and the Gozo river had the highest average flood velocity among the studied rivers. In the 50-year return period discharge, Mashkil and Gozo rivers had a greater potential for flooding. Finally, comparing the ratio of changes in different hydraulic parameters with the change of flood return period from 2 to 50 years indicated that the increase of discharge (5.8-28.3 times) in the studied rivers had greater effects on the flood volume (3.3-7.8 times) and its extent (2.3-4.5 times).

    Keywords: hydraulic parameters, Flood Zoning, River, Sistan va Baluchestan
  • Sahar Javidan, MohammadTaghi Sattari, Paria Karimzadeh, Ahmad Mehrabi Pages 468-480

    Data driven models are proposed as an alternative to hydrological methods in sediment estimation calculations. The aim of this study was to compare the performance and accuracy of hydrological and data-based methods in estimating the amount of suspended sediment. For this purpose, discharge and sediment data were collected in the period of 20 yr (2001-2011) and then the amount of suspended sediment of Bagh Kalayeh hydrometric station on Alamut River in Qazvin province was estimated. In this study hydrological methods including Smearing, FAO and Sediment Rating Curves versus data driven methods including Gene Expression Programming, Instance-Based Learning with parameter K and Linear Regression methods were used. The model performances were compared using two statistical methods of RRMSE and NS. The results showed that two techniques such as IBK model with evaluation criteria of (R = 0.94, RRMSE = 0.29 and NS = 0.24) and the GEP model with (R = 0.85, RRMSE = 0.59 and NS = 0.65) estimated suspended sediment in more accurate way than other studies methods. Thus, the superiority of data-driven methods in estimating the amount of suspended sediment in the study area was proved. Therefore, the use of data-based techniques as a competitor and alternative to hydrological methods to estimate the amount of suspended sediment in areas similar to the study area is recommended.

    Keywords: Gene expression programming, linear regression, Sediment Rating Curves, Smearing method, Suspended Sediment
  • Avin Habibi, Madjid Abbaspour, Amirhossein Javid, Amirhessam Hassani Pages 481-496

    Fresh water shortage has become one of the major challenges for societies worldwide. Polluted water treatment and brackish water desalination could be a correct defense mechanism in this situation. In the present study, Microbial Desalination Cell (MDC) performance were tested in laboratory scale to investigate the desalination process and waste water treatment. The experiments where designed in a three chamber reactor using activated sludge as bio-catholyte and synthetic wastewater in four different hydraulic retention times and 35 g/l NaCl Concentration in two functional mods (batch & continuous). According to the results maximal salt removal and EC reduction rate of about Was obtained in continuously fed mode, respectively. The anolyte PH in both batch and continues modes dropped from 7 to 6.47 & 6.48 Respectively. The chemical oxygen demand (COD) removal value in the Continuous mode were %61 & %65 in the anolyte and catholyte respectively, higher than those of fed-batch MDC. Also the result of examining the statistical relationship between system efficiency (salt removal, COD removal and EC reduction rate) and hydraulic retention time and also between system efficiency and hydraulic flow and indicated that there is significance level (Sig< 0.05) so significant direct relationship between the above parameters.

    Keywords: bio-fouling, Bio-cathode of Activated sludge, Microbial desalination cell, hydraulic retention time
  • AhmadReza Zare Ghanat Novi, Fardin Boustani, Seyed Amir Shamsnia * Pages 496-506

    Contamination in sewage systems and dumping them in the environment is amongst the biggest concerns for the World Community for which some solutions have been proposed. In this paper, a greywater treatment system in a Shiraz residential building using the aerobic method was evaluated and 10 intake and exhaust samples were acquired under normal lab conditions. Sampling was done in approximately four-month period in 5-day intervals. The results revealed that output values for pH, Turbidity, COD, BOD5, Nitrate, Total Coliform, and Fecal Coliform were 6.88, 26.5, 111.6, 29.7, 5.65, 184.9 and 670.2 respectively. All the amounts are within the legal limits of Ministry of Health and Medical Education’s Article 5 of Code of Water Pollution. This technology is able to purify turbidity up to 99.11 percent, COD up to 93.92 percent, BOD5 up to 96.23 percent and nitrate up to 99.96 percent. Therefore, scientific and principled treatment of greywater can reduce more than 90% of pollutants in wastewater and set the level of pollution to the standard of use in agriculture and irrigation. The use of this valuable water source can be useful in the development of urban green space and the promotion of the urban ecosystem.

    Keywords: Environment, Pollution, Sewage, Wastewater
  • Halimeh Piri *, Mojtaba Mobaraki Pages 507-518

    This study was conducted with the aim of calculating the water footprint of the major agricultural products of Isfahan city and determining the optimal cultivation pattern from the perspective of water footprint and virtual water. To conduct the research, the water requirement of major agricultural products in Isfahan was calculated using CropWat 8 software. Then, the average volume of water consumption, virtual water, water footprint, and water use efficiency of these products for the statistical period 2011-2017 was calculated.) The results showed that oilseeds and legumes had the highest water footprint. Forage plants, summer crops, and vegetables had the highest water use efficiency and the lowest water footprint, respectively. Accordingly, the cultivation of oilseeds in Isfahan is not recommended. In the group of wheat grains, in the group of plants, fodder, corn, forage, in the group of vegetables, onions, and in the group of summer vegetables, watermelon with 1815.52, 1720.5, 127949 and 2621,63 m3/ha respectively is recommended for cultivation in Isfahan region due to having less water footprint. Due to recent droughts and water shortages, available water resources should be used in the best way, and crops with lower water requirements and higher yields should be planned.

    Keywords: Cultivation pattern, Isfahan City, virtual water, water footprint
  • Mohammadebrahim Fazel valipour Pages 519-529

    This study evaluated the quality of groundwater resources in the Abdullah Gio area, southwest of Quchan, Khorasan Razavi province, Iran in 2020. According to the type of geological formations, discharge, and location of water resources in the region, 10 groundwater sources were analyzed for qualitative analysis and evaluation. Physical parameters such as pH, electrical conductivity (EC), and total dissolved solids (TDS) were measured at the sampling site with a multimeter. Hydrogeochemical analysis of data in the laboratory was performed by induction plasma method and statistical analysis and modeling were performed in SPSS, Chemistry, and AqQA software. Findings showed that most of the sources are suitable in terms of drinking quality, and GQI quality index was acceptable in these sources. In terms of exploitation in the agricultural sector, the alkalinity of all water resources was based on the Wilcox classification in S2 and S4 classes and in terms of salinity in C2 and C3 classes and showed that most of the resources are not suitable in terms of agriculture. In all resources, the amount of bicarbonate was higher and the amount of nitrate was lower than the world standard. Finally, the study of geological formations showed their effect on water quality, and nitrate concentration was detected due to human activities.

  • Zahra Nafrieh, Mahdi Sarai Tabrizi *, Hossein Babazadeh, Hamid Kardan Pages 530-537

    The importance of regulating the supply and demand regime shows the need for planning in the exploitation of surface water resources. The aim of the present study is to compare the performance of two Bayesian BN network models with a probabilistic approach and MLP neural network for flow prediction. Then selecting the best structural model is another goal of the present study. Monthly meteorological data including precipitation, monthly average temperature, evaporation, and also the volume of water transferred from five hydrometric stations were introduced as input data to the models and runoff to the dam was considered as predictable. Then, with the aim of estimating the best prediction pattern structure, input data with different layouts were introduced to the models. The results of comparing the selected pattern were performed according to the criteria of the index, Nash-Sutcliffe coefficient (NS), mean square error (MSE), root mean square error (RMSE), and mean absolute prediction error (MAPE). The best model in BN model with 43.3% similarity and index criteria were estimated to be -3.98, 300, 17.3, and 0.06, respectively. MLP model with 80% similarity and index criteria were introduced as -10.3, 8266, 23.9, and 122.3 in the best model, respectively. As a result, both models performed well in runoff estimation, but the accurate BN model is much better at being prefabricated. Finally, a structural pattern with acceptable results was identified in both BN and MLP models.

    Keywords: Runoff Prediction, Taleghan Dam, Bayesian Network, Perceptron neural network
  • Seyedmahmoud Mehdinia*, hamidreza Nassehinia Pages 538-550

    There is an increasing concern over environmental pollution because, over the course of the recent decades. Among the heavy metals lead, chrome and arsenic are more toxic to humans. Because of heavy metals’ toxicity to the environment and humans, they are considered important environmental pollutants. These pollutants due to their non-biodegradable, high toxicity are regarded as custodians of the health of the society. Heavy metals are systemic poisons and by a specific effect on the nerves, carcinogenesis can cause death. These poison by disrupting in the nervous system and interfere with neurotransmitters; the immune system can cause horrible effects on human health. The aim of this study was to determine the health and environmental effects of heavy metals with an emphasis on cadmium, lead, and arsenic. To do this review study, previous research conducted by the authors and a review of texts from other authoritative scientific sources have been used. Due to the destructive and harmful effects of toxic elements of heavy metals on humans and other living organisms, their removal from wastewater is inevitable. For this reason, in order to implement the regulations, it is necessary that before discharging sewage into the environment, their heavy metals treated to the standard limit.

    Keywords: Environmental pollutions, Heavy metals, Health Effects, cumulative properties