فهرست مطالب

مجله محیط زیست و مهندسی آب
سال هشتم شماره 4 (زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/28
  • تعداد عناوین: 15
|
  • مریم فیاضی* صفحات 765-777

    در این پژوهش، جذب متیلن بلو (MB) از محلول آبی بر روی گرانول های مس (II)-آلژینات (Cu (II) -A)  حاوی کربن فعال مشتق شده از پلی اتیلن ترفتالات (PETAC) تحت شرایط تجربی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب و ساختار گرانول ها با روش های SEM و BET مورد مشخصه یابی قرار گرفت. تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل غلظت رنگ زا، pH، مقدار جاذب و زمان تماس به وسیله روش ناپیوسته بررسی شد. داده های تعادلی با استفاده از ایزوترم لانگمویر، فرندلیچ و تمکین مورد ارزیابی قرار گرفت. ایزوترم جذب تطابق خوبی با مدل لانگمویر دارد (9973/0)، که نشان دهنده همگن بودن فرآیند جذب MB بر روی گرانول ها می باشد. بیشینه ظرفیت جذب تحت شرایط بهینه برای حذف متیلن بلو مقدارmg.g-1  96/86 به دست آمد. داده های سینتیکی با استفاده از معادله شبه مرتبه اول و شبه دوم لاگرگرن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. مدل شبه مرتبه دوم بهترین تناسب را برای مطالعات سنتیکی نشان داد (9997/0=R2). علاوه بر این، هیچ کاهش آشکاری پس از پنج چرخه جذب مشاهده نشد، که نشان می دهد جاذب PETAC/Cu (II) -A پایداری و قابلیت استفاده مجدد خوبی دارد. در مجموع، نتایج نشان داد که گرانول های آماده شده می تواند  به عنوان یک جاذب کارآمد برای تصفیه پسآب های رنگی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: آلژینات، پلی اتیلن ترفتالات، جذب سطحی، رنگ زا، کربن فعال
  • بهروز سهرابیان، سهیل سبحان اردکانی*، بهاره لرستانی، مهرداد چراغی، حشمت الله نورمرادی صفحات 778-795

    ایبوپروفن یکی از داروهای پر مصرف در سطح جهان است که با ایجاد آلودگی در منابع آبی بر سلامت موجودات زنده تاثیر می گذارد. این پژوهش با هدف تعیین کارایی کربن اصلاح شده کاه و کلش کنجد در حذف ایبوپروفن از محلول های آبی انجام شد. بدین منظور، از آمونیم کلرید، روی کلرید، و فسفریک اسید برای بهینه سازی جاذب استفاده شد. همچنین، تغییرات در سطح جاذب و ویژگی های آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و تکنیک طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) مطالعه شد. بعد از تعیین شرایط بهینه متغیرهای pH، زمان تماس، دما و دوز جاذب، فرآیند جذب سطحی تحت سه مدل لانگمویر، فروندلیچ و دوبینین-رادوشکویچ مورد بررسی قرار گرفت. از طرفی، از مدل های جنبشی سینتیک درجه اول و شبه درجه دوم برای پردازش داده های جذب استفاده شد. نتایج نشان داد که، فرآیند جذب سطحی از مدل ایزوترمی فروندلیچ و سینتیک شبه درجه دو پیروی کرده است. pH، زمان تماس، غلظت اولیه ایبوپروفن و دوز جاذب بهینه نیز به ترتیب برابر با 3، min 120، mg/l50 و g/l 10/0 در دمای C° 25 بود. نتایج این مطالعه  نشان داد که از بقایای کشاورزی از جمله کاه و کلش کنجد می توان به عنوان جاذب موثر و مقرون به صرفه برای حذف باقی مانده ترکیبات دارویی از محلول های آبی استفاده کرد.

    کلیدواژگان: ایزوترم جذب، باقی مانده دارویی، کربن فعال، محلول‎ های آبی
  • صدرالدین عبدالهی، مهدی اسدی لور*، علی فرزادیان، اصلان اگدرنژاد، علی عصاره صفحات 796-809
    استفاده از فرآیندهای طبیعی ازجمله پتانسیل فیزیولوژیکی گیاهان راه حلی مناسب برای رفع آلودگی فلزات سنگین است. در این پژوهش به منظور بررسی تاثیر شیرابه زباله و فاضلاب صنعتی بر میزان جذب فلزات سنگین از آب های نامتعارف به وسیله گیاه وتیور، تعداد دو آزمایش جداگانه در سال زراعی 1400-1399 به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی اجرا شد. متغییرهای آزمایش شامل کاربرد شیرابه زباله و فاضلاب صنعتی در سطوح (0، 25، 50، 75، و100%) هرکدام در سه تکرار (B1، B2، و B3) با دو سطح دور آبیاری 5 و day 10 (A5 و A10) اجرا شد. نتایج آزمایش نشان داد، آبیاری با آب های نامتعارف شیرابه زباله های شهری، تاثیر معنی داری بر میزان آهن، روی، مس، منگنز، پتاسیم، سدیم جذب شده توسط وتیور در سطح 5% داشت (P<0.05). کاربرد فاضلاب صنعتی تاثیر معنی داری بر میزان آهن، روی، مس، منگنز، سدیم جذب شده توسط وتیور در سطح 5% داشت (P<0.05) اما تاثیر معنی داری بر میزان پتاسیم نداشت (P>0.05). تیمارهای R4A1 و W5A1 با کاهش تولید زیست توده زیر 10 درصد نسبت به شاهد، بازخورد نسبتا خوبی از خود نشان داد.  با توجه به نتایج به دست آمده، گونه وتیور دارای سازگاری نسبتا بالایی در جذب فلزات سنگین با آب های نامتعارف داشت. این گیاه در راستای حفاظت آب وخاک می تواند کاربرد ویژه ای داشته باشد.
    کلیدواژگان: شیرآبه زباله، طرح کاملا تصادفی، عناصر سنگین، فاضلاب صنعتی، گیاه وتیور
  • پریسا مشینچی، حسن اقدسی نیا*، سید جمال الدین پیغمبردوست، محمود زارعی صفحات 810-824
    آلاینده های دارویی یکی از معضلات مهم محیط زیستی محسوب می شوند که باید قبل از اینکه وارد محیط زیست شوند، محیط های آبی از این آلاینده ها عاری شوند. روش های مختلفی برای حذف و تخریب این نوع آلاینده ها وجود دارد. روش جذب سطحی، درصورتی که جاذب مورداستفاده، گران قیمت نباشد، ازنظر عملیاتی آسان و ازنظر اقتصادی مقرون به صرفه است. هدف از مطالعه ی حاضر، بهینه سازی فرآیند حذف داروی آنتی بیوتیک تتراسایکلین از محلول های آبی به وسیله جاذب نانورس و بررسی سینتیک و ایزوترم های جذب است. در این پژوهش، پس از آماده سازی فیزیکی نانورس و انجام آزمون های شناسایی نانورس همچون FTIR، XRD و SEM، بهینه سازی پارامترهای موثر بر جذب به وسیله نرم افزار Design Expert انجام گرفت. اثر پارامترهای pH، غلظت اولیه و مقدار جاذب بررسی انجام شد. مقادیر بهینه پارامترهای pH برابر با 5/9، مقدار جاذب برابر با g/l 2/1 و غلظت اولیه جاذب نیز برابر با mg/l 15/21 در دمای °C 25، مدت زمان جذب min 30 و سرعت همزن rpm 1000 به دست آمد. بررسی مدل های سینتیکی و ایزوترم های تعادلی نشان داد که سینتیک جذب از مدل شبه درجه دوم (999/0 = R2) و ایزوترم جذب از مدل ایزوترم لانگمویر پیروی می کند. در شرایط بهینه، نانورس به عنوان جاذبی کم هزینه و سازگاربا محیط زیست، در جذب تتراسایکلین از محیط های آبی، توانایی مطلوبی می تواند داشته باشد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، تتراسایکلین، جذب سطحی، طراحی آزمایش، نانورس
  • آرزو خلیجیان، بهاره لرستانی*، سهیل سبحان اردکانی، مهرداد چراغی، لیما طیبی صفحات 825-841
    مطالعه رسوبات به عنوان یکی از مخازن جذب آلاینده های محیط زیستی و به ویژه فلزات سنگین اهمیت ویژه ای دارد. ازاین رو، این پژوهش با هدف منشا یابی و ارزیابی آلودگی عناصر آرسنیک، کادمیم، نیکل و وانادیوم در رسوبات ساحل فرح آباد دریاچه خزر در سال 1398 انجام شد. در این مطالعه، پس از جمع آوری 36 نمونه رسوب از 12 ایستگاه منتخب، مقادیر پارامترهای pH، EC، ماده آلی و بافت رسوبات تعیین شد. غلظت عناصر به روش طیف سنجی نوری پلاسمای جفت شده القایی تعیین شدند. به علاوه، برای ارزیابی آلودگی رسوبات نسبت به محاسبه معیارهای سمیت شناسی محیطی ازجمله شاخص های ضریب آلودگی، غنی شدگی و بار آلودگی اقدام و به منظور شناسایی منابع بالقوه عناصر و گروه بندی آن ها در نمونه های رسوب نیز از روش های آماری چندمتغیره و به ترتیب تحلیل مولفه های اصلی و خوشه بندی سلسله مراتبی استفاده شد. برای پردازش آماری نتایج نیز از آزمون های تحلیل واریانس یک طرفه، تی تک‍نمونه ای و ضریب همبستگی پیرسون در بستر نرم افزار SPSS استفاده شد. میانگین غلظت آرسنیک، کادمیم، نیکل، و وانادیوم به ترتیب 7/12، 191/0، 0/35، و mg/kg 9/31 بود. نتایج خروجی مدل های PCA، HCA، مقادیر شاخص EF و ضریب تغییرات و همچنین، نتایج ماتریس همبستگی پیرسون نشان داد احتمالا آرسنیک از منابع انسان ساخت و عناصر کادمیم، نیکل و وانادیوم نیز از منابع طبیعی نشات گرفته اند.
    کلیدواژگان: آلودگی رسوب، آمار چندمتغیره، دریای خزر، فلزات سنگین، معیارهای سمیت شناسی محیطی
  • محمدتقی طاهری، مینا مکی آل آقا*، حسن صمدیار صفحات 842-855

    عملیات تولید گاز در پالایشگاه گاز علاوه بر ایجاد پسماندهای ویژه و عادی منجر به تولید پسماند صنعتی نیز می شود. عدم مدیریت صحیح پسماندهای ویژه در چنین پالایشگاه هایی موجب مخاطرات محیط زیستی و تهدید سلامت نیروی کار خواهد گردید. هدف از این پژوهش شناسایی، تفکیک و اولویت بندی پسماندهای صنعتی در این پالایشگاه جهت حذف یا کاهش خطرات محیط زیستی بود. پس از جمع آوری اطلاعات پسماندها، 19 مورد پسماند صنعتی در واحدهای فرآیندی و تاسیسات شناسایی شد. سپس داده ها از طریق مستندات، نظریه خبرگان و روش دلفی تحلیل شده و با توجه به اهمیت روش تصمیم گیری چند معیاره برای رتبه بندی و همچنین مدیریت پسماند، از روش تاپسیس برای اولویت بندی استفاده شد. یافته ها نشان داد گوگرد ضایعاتی با میزان 86%، بیش ترین اولویت نزدیکی نسبی به پسماندهای پر خطر و ظروف آزمایشگاهی مخلوط با میزان 20%، کم ترین اولویت نزدیکی نسبی به پسماندهای کم خطر را در بین پسماندهای صنعتی دارند. هم چنین، بر اساس فاصله درصد نزدیکی نسبی پسماندها به یکدیگر ، 5 گروه (حدود 26%) در سطح بالا، 6 گروه (حدود 32%) در سطح متوسط و 8 گروه (حدود 42%) در سطح پایین پسماندهای صنعتی قرار گرفتند.

    کلیدواژگان: پالایشگاه گاز، تاپسیس، مدیریت پسماند، محیط زیست
  • پریا فتح الهی، حسن رضائی*، مهدی صادقی، سمیه نمرودی صفحات 856-873

    فرآیندهای صنعتی و کشاورزی منجر به انتشار فلز کادمیم در بوم سازگان شده است. یکی از روش های حذف فلزات سنگین استفاده از جذب سطحی است. هدف این پژوهش تعیین کارایی نانوگرافن مغناطیسی برای حذف یون کادمیوم از محلول آبی بود. این پژوهش در یک سیستم ناپیوسته در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد. بدین منظور اثر پارامترهای موثر نظیر  ، غلظت، زمان تماس ، دمای محیط، دوز جاذب و سایر عوامل بررسی شد. نتایج نشان داد حداکثر میزان جذب کادمیوم در شرایط 6 pH=، غلظت mg/l100، زمان تماس min 120، دمای محیط °C 45 و دوز جاذب g 01/0 رخ داده است. پارامترهای ترمودینامیکی نشان داد که فرآیند جذب فلز کادمیوم در محدوده دمایی 288 تا K 318 خود به خودی و گرماگیر بوده است. داده های آزمایشگاهی نشان داد که مدل شبه مرتبه دوم با ثابت آهنگ جذب (0092/2 =. k) و ضریب تعیین (99/ 0 =R2)،  فرایند جذب را بهتر توصیف می کند. بررسی ایزوترم های جذب نشان داد ایزوترم فروندلیچ (96/0  R2) برای توصیف فرآیند جذب مناسب تر بوده و مطابقت بیش تری با داده های آزمایشگاهی داشته است. با توجه به نتایج این پژوهش از جاذب نانوگرافن اکسید مغناطیسی با کارایی 8/92% می توان برای حذف کادمیوم از محلول های آبی می توان استفاده کرد.

    کلیدواژگان: ایزوترم، ترمودینامیک، سینتیک، جذب، نانومواد
  • بهرام سهام، امیرپویا صراف*، بابک امین نژاد صفحات 874-890
    مهم ترین هدف در برنامه ریزی و بهره برداری بهینه سامانه مخازن، تعیین سیاست های مختلف بهره برداری است که بتوانند در شرایط خشک سالی ها و عدم قطعیت های موجود به طور صحیح عمل کنند. هدف اصلی این پژوهش تطبیق میزان رهاسازی آب مخزن و میزان ورودی در شرایط خشک سالی و شبیه سازی آن با نرم افزار WEAP و تبدیل آن به زمان واقعی بود. برای این منظور، از ترکیب الگوریتم بهینه سازی گله اسب  و مدل شبیه ساز WEAP برای استخراج سیاست های بهینه بهره برداری از مخزن در قالب بهینه سازی معین استفاده شد. و توابع هدفی بر اساس نتایج اجرای هر یک از سناریوها و با در نظر گرفتن کل دوره بهره برداری برای سدهای مخزنی مارون و جره محاسبه شد. نتایج بررسی ها نشان داد میانگین خطای قوانین بهینه مستخرج از ماشین های بردار پشتیبان نسبت به خروجی الگوریتم بهینه سازی گله اسب در مرحله صحت سنجی کم تر از 17% بود که نشان دهنده کارایی بالای این روش در پیش بینی الگوی بهینه منحنی فرمان سد در زمان واقعی است. هم چنین ارزیابی سناریوهای مختلف نشان داد که توسعه کشاورزی در نواحی 1، 4 و 5 رامهرمز به طور متوسط 50% کاهش خواهد یافت و نیز کاهش 10% آبدهی ورودی به سدهای مارون و جره اثرات منفی بر تالاب شادگان خواهد گذاشت.
    کلیدواژگان: الگوریتم گله اسب، بهره برداری واقعی، بهینه سازی، شبیه سازی، ماشین بردار پشتیبان
  • سید محمد عنایتی، محسن نجارچی*، عثمان محمدپور، سید محمد میر حسینی صفحات 891-907
    امروزه مدل های یادگیری ماشین با تکیه بر استخراج الگوی بین داده ها قادر به پیش بینی مناسب سری های زمانی هستند. در این پژوهش از شبکه عصبی- فازی (ANFIS) برای پیش بینی جریان ورودی به مخزن سد مهاباد در شمال غرب ایران استفاده گردید. همچنین از الگوریتم بهینه سازی جدید شکار شاهین هریس (HHO) برای بهبود ساختار ANFIS بهره برده شد. از داده های هواشناسی مانند بارش ماهانه، دمای ماهانه و جریان ورودی به مخزن یک تا سه ماه قبل به عنوان پارامترهای ورودی و در 6 الگوی مختلف ورودی استفاده شد. حدود 70% داده ها برای آموزش مدل ها و 30% برای آزمون آن ها در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که مدل ANFIS از دقت خوبی در داده های آموزش برخوردار است اما برای داده های آزمون از دقت آن بسیار کاسته می شود. توسعه مدل HHO-ANFIS موجب بهبود دقت پیش بینی شد. در بین الگوهای ورودی، الگویی که شامل تمام پارامترهای ورودی بود (P6) دارای بیش ترین دقت پیش بینی بود. در این الگو مقادیر جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE) به همراه ضریب ناش ساتکلیف (NSE) برای داده های آزمون به ترتیب برابر MCM 9/3، MCM 41/2 و 86/0 بود. با توجه به عملکرد خوب مدل مورداستفاده، می توان آن را برای پیش بینی سری های زمانی توصیه کرد.
    کلیدواژگان: الگوریتم های تکاملی، بارش- رواناب، پیش بینی سری های زمانی، سد مهاباد، یادگیری ماشین
  • سحر جاویدان، محمدتقی ستاری*، احمد مهرابی صفحات 908-922

    هزینه بر و زمان بر بودن اندازه گیری مستقیم تبخیر-تعرق باعث شده تا پژوهشگران جهت پیش-بینی تبخیر-تعرق به استفاده از روش های غیرمستقیم روی آورند. هدف پژوهش حاضر بررسی توانایی روش های داده مبنای مبتنی بر هسته، مبتنی بر درخت، روش دسته بندی و روش های تجربی در برآورد میزان تبخیر-تعرق مرجع می باشد. بدین منظور، داده های مربوط به پارامترهای هواشناسی از جمله دمای میانگین، تعداد ساعات آفتابی، حداکثر و حداقل دما، سرعت باد، بارش و رطوبت نسبی در بازه زمانی 39 ساله گردآوری شد. ماتریس همبستگی، الگوریتم رلیف و دانش و تجربه نویسندگان همراه با سعی و خطا مبنای انتخاب سناریوهای ورودی بودند. عملکرد روش های مذکور با معیارهای ضریب همبستگی (R)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، شاخص پراکندگی (SI)، نش ساتکلیف (NS) و ویلموت (WI) مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی نتایج نشان داد از بین کلیه سناریوها، سناریو 13 شامل ترکیب دمای بیشینه و شاخص زمانی ماهانه مبتنی بر الگوریتم رلیف به عنوان سناریو برتر و از سویی دیگر مدل درخت تصادفی با R=0.99، RMSE=0.04 mm/day و SI=0.01 به عنوان روش برتر انتخاب شد. بدین ترتیب حداکثر دما به عنوان مهمترین پارامتر هواشناسی تاثیرگذار در مدل سازی تبخیر-تعرق مرجع شناسایی گردید.

    کلیدواژگان: تبخیر-تعرق مرجع، داده کاوی، درخت تصادفی، مکینگ اصلاح شده
  • رسول دانشفراز*، رضا نوروزی، حمیدرضا عباس زاده صفحات 923-939
    در پژوهش حاضر ضریب انقباض، ضریب دبی، طول پرش هیدرولیکی و افت انرژی نسبی که در آن دریچه به عنوان مولد جریان فوق بحرانی عمل می کند، در بازشدگی های مختلف موردبررسی قرار گرفت. بیش ترین مقدار ضریب انقباض مربوط به دریچه با کم ترین مقدار بازشدگی می باشد. میزان بازشدگی دریچه با ضریب دبی جریان رابطه معکوس دارد. در یک دبی مشخص، افزایش بازشدگی منجر به کاهش استهلاک انرژی نسبی می گردد. همچنین با افزایش عدد فرود بعد از دریچه افت انرژی نسبی افزایش پیدا می کند. در پژوهش حاضر دامنه عدد فرود بعد از دریچه از 2/2 تا 2/14 تغییر کرده است که تاثیر مستقیمی بر طول پرش هیدرولیکی دارد و با افزایش بازشدگی، عدد فرود و طول پرش کاهش می یابد. میزان بازشدگی دریچه با عمق آب بالادست و نیروی هیدرودینامیکی وارد بر دریچه رابطه عکس دارد. روابط چندجمله ای غیرخطی رگرسیونی برای پیش بینی افت انرژی نسبی و ضریب دبی با نتایج مناسب شاخص های آماری خطای جذر میانگین مربعات و شاخص کلینگ گوپتا ارایه شد. برای ضریب دبی بیش از 78% داده ها دارای خطایی کم تر از 5/1±% هستند. همچنین برای افت انرژی نسبت به بالادست و پایین دست، بیش از 88% داده ها به ترتیب دارای خطای نسبی کم تر از 5± و 1±% می باشند.
    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، بازشدگی دریچه، ضریب انقباض، ضریب دبی، نیروی هیدرودینامیکی
  • محیا ثمری، سیروس زین الدینی، علی اکبر زینتی زاده، محمد جعفرزاده، فواد غلامی صفحات 940-950

    سیلیکای میان حفره FSM-16 اصلاح‌شده با متفورمین (FSM-16-Met) به‌عنوان افزودنی مناسب جهت اصلاح غشا به‌منظور دستیابی به غشای اصلاح‌شده با قابلیت ضدگرفتگی برای تصفیه فاضلاب روغنی بسیار کارآمد شناخته می‌شود. در این پژوهش، ساخت غشاهای میکروفیلتراسیون پلی اتر سولفون با استفاده از یک فرایند اصلاح کارآمد انجام شد. غشای اصلاح‌شده با بهره‌مندی از نانوذرات FSM-16-Met، مقاومت عالی در برابر گرفتگی را نشان داد، درحالی‌که بازده انتقال آب خالص بالا، بیش از kg/m2.h 150، را بدون نفوذ قابل‌توجه روغن حفظ نمود. غشای اصلاح‌شده بهینه PES/FSM-16-Met دارای شار آب خالص بالا در حد kg/m2.h 07/156 و زاویه تماس کم در مقایسه با غشای اصلاح‌نشده (به ترتیب 8/79 و °25/46 برای غشاهای اصلاح‌نشده و بهینه اصلاح‌شده) بود. همچنین، نسبت بازیابی شار بیش از 97٪ و توانایی مقاومت در برابر گرفتگی به ترتیب 79.58Rir = و 13/2% Rir = برای غشاهای اصلاح‌نشده و اصلاح‌شده در حین فیلتراسیون در غلظت‌های مختلف خوراک روغنی (mg/l 300 و 500) یکی از ویژگی‌های به‌دست‌آمده در این مطالعه بود. به‌طورکلی، این کار بینشی در مورد اصلاحات غشاهای پلیمری کارآمد با تشکیل لایه کیک روغنی بسیار کم روی سطح غشا فراهم می‌کند، که پتانسیل زیادی برای تصفیه فاضلاب روغنی در مقیاس صنعتی در آینده نشان می‌دهد.

    کلیدواژگان: پساب روغنی، متفورمین، میان حفره سیلیکاتی، میکروفیلتراسیون، FSM-16
  • محمدرضا مداحی، مجید رحیم پور صفحات 951-968

    دستگاه سرعت‌سنج صوتی یکی از مناسب‌ترین دستگاه‌ها برای اندازه‌گیری مشخصات جریان است. تعیین مدت‌زمان و فرکانس مناسب برداشت داده به‌نحوی‌که پارامترهای مختلف با کم ترین درصد خطا محاسبه شوند، اهمیت بالایی دارد. هدف این پژوهش تعیین حداقل فرکانس و مدت‌زمان داده‌برداری برای تعیین پارامترهای هیدرولیکی بود تا موجب صرفه‌جویی در هزینه تهیه دستگاه‌ها و مدت‌زمان انجام آزمایش شود. بدین منظور، مشخصات سه‌بعدی و لحظه‌ای جریان زیربحرانی، با فرکانس‌های 200، 100، 25، 5 و Hz 1 و مدت‌زمان min 3 در کانالی با نسبت عرض به عمق جریان کوچک‌تر از 5 اندازه‌گیری و مقادیر متوسط سرعت‌های طولی، عرضی، عمودی، تنش برشی، شدت آشفتگی و تنش برشی رینولدز محاسبه شد. نتایج نشان داد کاهش درصد خطا مستقل از تعداد داده‌های برداشت‌شده است و وابستگی آن به مدت‌زمان و فرکانس برداشت داده، است. برای اندازه‌گیری مقادیر متوسط سرعت، دستگاه‌های با فرکانس Hz 1 و مدت‌زمان داده‌برداری حداقل s 50 مناسب است. برای تعیین سرعت برشی به روش قانون لگاریتمی، کاهش فرکانس و مدت‌زمان داده‌برداری باعث ایجاد خطای حداکثر 13% می‌شود. برای اندازه‌گیری مولفه‌های آشفته جریان مانند شدت آشفتگی و تنش برشی رینولدز، فرکانس اندازه‌گیری تا Hz 25 مناسب است و حداقل مدت‌زمان داده‌برداری برای درصد خطای کمتر از 10% بین 50 تا s 70 است.

    کلیدواژگان: نیمرخ سرعت، سرعت برشی، شدت آشفتگی، تنش برشی رینولدز
  • مسلم سواری* صفحات 969-987

    این پژوهش با هدف کلی تبیین رفتار حفاظت از آب کشاورزان در بخش مرکزی شهرستان باوی در استان خوزستان انجام شد. جامعه آماری این پژوهش شامل تمامی کشاورزان بخش مرکزی شهرستان باوی بودند (N=5601). تعداد 190 نفر از آنان با استفاده از فرمول نمونه‏ گیری کوکران با روش نمونه‏ گیری چندمرحله ای خوشه ‏ای با انتساب متناسب برای مطالعه انتخاب شدند. ابزار گردآوری اطلاعات پرسشنامه ‏ای محقق ساخت بود که روایی آن توسط گروهی از متخصصان رشته کشاورزی و پایایی آن از طریق انجام مطالعه راهنما و محاسبه ضریب آلفای کرونباخ (779/0 تا 915/0) مورد تایید قرار گرفت. برای تحلیل داده‏ ها از نرم ‏افزارهای SPSS19 و Smart Pls استفاده شد. در این پژوهش از تیوری رفتار برنامه ریزی شده به‏ عنوان چارچوب نظری تحقیق استفاده شد. نتایج مدل‏سازی معادلات ساختاری نشان داد که متغیرهای نگرش، هنجار ذهنی، کنترل رفتار درک شده و تمایل قادرند 5/60% از رفتار حفاظت از آب کشاورزان را تبیین کند. به طورکلی نتایج این پژوهش می‏تواند بینش ‏های جدیدی را برای سیاست‏گذاران این حوزه فراهم ‏کند، زیرا در مطالعات گذشته جهت حفاظت از آب توسط کشاورزان بیشتر بر مشوق ‏ها و محدودیت ‏ها تاکید شده و به مطالعات روان‏شناختی محیط توجهی نشده است.

    کلیدواژگان: تئوری رفتار برنامه ریزی شده، حفاظت از آب، کشاورزان، مدل، محیط‏زیست
  • فرهاد فقیهی* صفحات 983-991

    در مناطق خشک و نیمه خشک منابع آب محدود است. حوضه آبریز هیرمند جزء مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شود. در سال های اخیر کمبود آب در حوضه آبریز هیرمند، تامین آب بخش کشاورزی، محیط زیست و شرب را با مشکل مواجه کرده است. بنابراین مدیریت یکپارچه منابع آب در این منطقه ضروری است. در این پژوهش هدف شبیه سازی و بهینه سازی مصرف آب به منظور مدیریت یکپارچه منابع آب در راستای رسیدن به اهداف پایداری اقتصادی، پایداری اکولوژیکی و پایداری اجتماعی استفاده از آب است. بدین منظور از مدل WEAP برای شبیه سازی و از مدل برنامه ریزی آرمانی برای بهینه سازی مصرف آب استفاده شد. نتایج شبیه سازی نشان داد در سناریو مرجع حوضه آبریز هیرمند با کمبود آب m3106 × 69/586 در سال مواجه است. اهداف پایداری اقتصادی و پایداری اکولوژیکی استفاده از آب تامین نمی شود و تنها هدف پایداری اجتماعی استفاده از آب تامین می شود. پس از بهینه سازی، مصرف آب به فعالیتی اختصاص یافت که باعث رسیدن به هدف پایداری اقتصادی استفاده از آب شد. به طور متوسط بازده اقتصادی استفاده از آب در حوضه آبریز هیرمند نیز %58/99 افزایش یافت. همچنین بهینه سازی منجر به کاهش مصرف آب به اندازه m3106 × 82/382 در سال و دستیابی به هدف پایداری اکولوژیکی مدیریت یکپارچه منابع آب در حوزه آبریز هیرمند شد. به طوری که تامین آب در بخش محیط زیست و کشاورزی به %60/93 و % 03/89 افزایش یافت.

    کلیدواژگان: مصرف آب، مدل WEAP، برنامه ریزی آرمانی، حوضه هیرمند
|
  • Maryam Fayazi * Pages 765-777

    In this study, the adsorption of methylene blue (MB) from an aqueous solution on copper-alginate (Cu(II)-A) granules containing activated carbon derived from polyethylene terephthalate (PEtAC) with different experimental conditions was investigated. The composition and structure of the granules were characterized by SEM and BET methods. The effect of various variables including dye concentration, pH, adsorbent amount, and contact time was investigated by batch method. Equilibrium data were evaluated using Langmuir, Freundlich, and Temkin isotherms. The adsorption isotherm fits well with the Langmuir model (0.9973), which shows that the MB dye adsorption on the granules is homogeneous. The maximum adsorption capacity under optimal conditions for the removal of MB was 86.96 mg/g. Kinetic data were analyzed using the first-order and second-order Lagergren equations. The quasi-second-order model showed the best fit for the synthetic studies (R2 = 0.9997). In addition, no obvious decrease was observed after up to five adsorption cycles, indicating that the PETAC/Cu (II) -A adsorbent has good stability and reusability. Overall, the results show that the prepared granules can be used an am efficient adsorbent for the treatment of colored effluents.

    Keywords: alginate, Absorption, Activated carbon, Dye, Polyethylene terephthalate
  • Behrouz Sohrabian, Soheil Sobhan Ardakani *, Bahareh Lorestani, Mehrdad Cheraghi, Heshmatollah Nourmoradi Pages 778-795

    Ibuprofen is one of the most widely used drugs in the world, which affects the health of living organisms by causing pollution in water sources. Therefore, this study was conducted with the aim of determining the effectiveness of modified carbon of straw and sesame stubble in removing ibuprofen from aqueous solutions. For this purpose, ammonium chloride, zinc chloride, and phosphoric acid were used to optimize the adsorbent. Also, the changes in the absorbent surface and its characteristics were studied using a scanning electron microscope (SEM) and infrared spectroscopy (FTIR) technique. After determining the optimal conditions of pH variables, contact time, temperature, and adsorbent dose, the surface adsorption process was investigated under three Langmuir, Freundlich, and Dubinin-Radoshkevich models. On the other hand, first-order and pseudo-second-order kinetic models were used to process the adsorption data. The results showed that the surface adsorption process followed the Freundlich isotherm model pseudo-second-order kinetics. pH, contact time, initial concentration of ibuprofen, and optimal adsorbent dose were 3, 120 min, 50 mg/l, and 0.10 g/l respectively at 25°C. The results of this study showed that agricultural residues such as straw and sesame stubble can be used as effective and cost-effective adsorbents to remove the remaining pharmaceutical compounds from aqueous solutions.

    Keywords: Activated carbon, Adsorption Isotherm, Aqueous solutions, Pharmaceutical Residue
  • Sadroddin Abdollahi Mansurkhani, Mehdi Asadilour *, Ali Farzadian, Aslan Egdernezhad, Ali Asareh Pages 796-809
    The use of natural processes, including the physiological potential of plants, is a suitable solution. In this study in order to assess the effect of waste leachate and industrial wastewater on the absorption of heavy metals by the Vetiver plant, two separate factorial experiments were performed in the crop year 2020-2021 as a completely randomized design. Experiment treatments factors included waste leachate and industrial wastewater use separately on 5 levels (0, 25, 50, 75, and 100%) in three replications (B1, B2, B3) and two irrigation periods of 5 and 10 days (A5, A10). The amount of iron, zinc, copper, manganese, potassium, and sodium measured in vetiver showed waste leachate had a significant effect at the level of 5% (P <0.05). Meanwhile, the use of industrial wastewater had a significant effect on the amount of iron, zinc, copper, manganese, and sodium absorbed by the vetiver at the level of 5% (P <0.05) but it had no significant effect on the potassium amount (P> 0.05). R4A1 and W5A1 treatments showed a relatively good response with a decrease in biomass production below 10% compared to the control treatment. According to the results, the Vetiver species has relatively high compatibility in the absorption of heavy metals with unconventional waters and can have a special application for soil and water protection.
    Keywords: heavy metals, Industrial Wastewater, Vetiveria Zizonicides, Waste leachate, Randomized Complete Design
  • Parisa Mechinchi, Hassan Aghdasinia *, Seyed Jamaleddin Peighambardoust, Mahmoud Zarei Pages 810-824
    Pharmaceutical contaminants are one of the most important environmental problems that must be cleared of aqueous environments before they enter the environment. Adsorption method is operationally easy and cost-effective if the adsorbent is not expensive. The purpose of this study is optimization the process of removal of tetracycline from aqueous solutions by nanoclay adsorbent and investigation the kinetics and adsorption isotherms. In this study, after preparing the nanoclay, optimization of parameters was done with Design Expert software. The parameters effect of pH, initial concentration and amount of adsorbent were investigated and SEM, XRD and FTIR analyzes were done to identify nanoclay properties. The optimal values ​​of parameters were pH equal to 9.5, adsorbent amount equal to 1.2 g and initial concentration equal to 21.15 mg /l at 25 °C, time of 30 min and stirring speed of 1000 rpm. The study of kinetic models and equilibrium isotherms showed that the adsorption follows the Pseudo-second Order (R2=0.999(   and   the Langmuir model, respectively. Under optimal condition, nanoclay as a low cost and environmentally friendly adsorbent has a good ability to adsorb tetracycline from aqueous solutions.
    Keywords: Adsorption, Design of experiment, Nano Clay, optimization, Tetracycline
  • Arezoo Khalijian, Bahareh Lorestani *, Soheil Sobhan Ardakani, Mehrdad Cheraghi, Lima Tayebi Pages 825-841
    The study of sediments as one of the reservoirs for absorbing environmental pollutants and especially heavy metals is of particular importance. Therefore, this research was conducted with the aim of identifying and evaluating the contamination of arsenic, cadmium, nickel, and vanadium elements in the sediments of Farahabad coast of the Caspian Sea in 2018. In this study, after collecting 36 sediment samples from 12 selected stations, the values ​​of pH, EC, organic matter, and texture of sediments were determined. The concentrations of elements were determined by inductively coupled plasma optical spectroscopy. In addition, in order to evaluate the pollution of sediments, environmental toxicology criteria were calculated, including indicators of pollution coefficient, enrichment, and pollution load. In order to identify the potential sources of elements and their grouping in the sediment samples, multivariate statistical methods were used, namely principal component analysis and hierarchical clustering. For statistical processing of the results, one-way analysis of variance, one-sample t-test, and Pearson's correlation coefficient were used in the SPSS software. The average concentration of arsenic, cadmium, nickel, and vanadium was 12.7, 0.191, 35.0, and 31.9 mg/kg, respectively. The output results of PCA, HCA models, EF index values, ​​and coefficient of variation, as well as Pearson's correlation matrix, showed that arsenic probably originates from man-made sources and cadmium, nickel, and vanadium elements have natural sources.
    Keywords: Caspian Sea, Ecotoxicological criteria, heavy metals, Multivariate Statistics, Sediment Pollution
  • MohammadTaghi Ttheri, Mina Macki Ale Agha *, Hasan Samadyar Pages 842-855

    The gas production operation in the gas refinery, in addition to creating special and ordinary wastes, also leads to the production of industrial wastes. Failure to properly manage special waste in such refineries will cause environmental hazards and threaten the workforce’s health. This research aimed to identify, differentiate and prioritize industrial wastes in this refinery to eliminate or reduce environmental risks. After collecting waste information, 19 cases of industrial waste were identified in process units and facilities. Then the data was analyzed through documentation, expert theory and Delphi method, and according to the importance of multi-criteria decision-making method for ranking and waste management, TOPSIS method was used for prioritization. The findings showed waste Sulfur with an amount of 86%, has the highest priority of relative proximity to high-risk waste and mixed laboratory containers, with an amount of 20%, have the least priority of relative proximity to low-risk waste among industrial wastes. Also, based on the percentage distance of the relative closeness of the residues to each other, 5 groups (about 26%) are at the high level, 6 groups (about 32%) are at the medium level and 8 groups (about 42%) are at the low level of industrial wastes were placed.

    Keywords: Environment, Gas refinery, TOPSIS, Waste Management
  • Parya Fathollahi, Hassan Rezaei *, Mahdi Sadeghi, Somayeh Namroodi Pages 856-873

    Industrial and agricultural processes have resulted in the release of cadmium metal into the ecosystem. One way to remove this heavy metal is adsorption. This research aimed to determine the efficiency of magnetic nanographene for removing cadmium ions from aqueous solution., This research was done in a discontinuous system at a laboratory scale. For this purpose, the effect of effective parameters such as pH, concentration, contact time, ambient temperature, adsorbent dose, and other factors was investigated. The results showed that the maximum amount of cadmium absorption occurred in the conditions of pH=6, concentration 100 mg/l, contact time 120 min, ambient temperature 45 ° C and adsorbent dose 0.01 g.  Thermodynamic parameters showed that the absorption process of cadmium metal was spontaneous and endothermic in the temperature range of 288 to 318 K The pseudo-second-order model with adsorption rate constant (K2 = 0.0092) and coefficient of determination (R2 = 0.99) showed that it describes the laboratory data better. Also, the examination of adsorption isotherms showed that the Freundlich isotherm (R2 = 0.96) was more suitable for describing the adsorption process and was more consistent with the laboratory data. According to the results of this research, magnetic oxide nanographene adsorbent with 92.8% efficiency can be used to remove cadmium from aqueous solutions.

    Keywords: Adsorption, Isotherm, Kinetic, Nanomaterials, Thermodynamics
  • Bahram Saham, Amirpouya Sarraf *, Babak Aminnejad Pages 874-890
    The most important goal in the planning and optimal operation of the reservoir system is to determine the various operating policies that can operate properly Under the drought condition and existing uncertainties. In this study, a combination of the Horse herd optimization algorithm (HOA) and WEAP simulator model was used to extract the optimal reservoir exploitation policies in the form of specific optimization and objective functions were calculated based on the results of the implementation of each scenario and the total operating period for Maroon and Jarreh reservoir dams. The results showed that the average error of the optimal rules extracted from the support vector machines relative to the output of the HOA algorithm in the validation stage is less than 17%, which indicates the high efficiency of this method in predicting the optimal pattern of the dam control curve in real-time. Moreover, evaluation of different scenarios showed that agricultural development in areas 1, 4, and 5 of Ramhormoz will be reduced by an average of 50% and also a 10% reduction in inflow to Marun and Jarreh dams will have negative effects on Shadegan wetland.
    Keywords: Horse Herd Algorithm Optimization, real operation, Simulation, Support Vector Machine
  • Seyed Mohammad Enayati, Mohsen Najarchi *, Osman Mohammadpour, Seyed Mohammad Mirhosseini Pages 891-907
    Nowadays, machine learning models are able to make good predictions based on pattern extraction between data. In this study, a neural-fuzzy network (ANFIS) was used to predict the inflow to the reservoirs of a dam namely, the Mahabad dam located in the northwestern part of Iran. A new Harris Hawk (HHO) optimization algorithm was also used to improve the ANFIS (HHO-ANFIS) structure. Monthly precipitation and temperature and inlet flow data to the reservoir one to three months ago were used as input parameters as 6 different input patterns. About 70% of the data was used for training and 30% to test the models. The results showed that the ANFIS model has good accuracy in training data although, for test data, its accuracy was greatly reduced. The development of the HHO-ANFIS model improved the accuracy of the prediction. The patterns with all input parameters had the highest prediction accuracy. In this pattern, values ​​of Root Mean Square Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE), and Nash Sutcliffe Efficiency coefficient (NSE) for test data were 3.9 MCM, 2.41 MCM, and 0.86, respectively. Due to the good performance of the model used, it can be recommended for time series predictions.
    Keywords: evolutionary algorithms, Rainfall-Runoff, Predicting time series, Mahabad Dam, Machine Learning
  • Sahar Javidan, MohammadTaghi Sattari *, Ahmad Mehrabi Pages 908-922

    Because direct measurement of evapotranspiration is costly and time-consuming, researchers have turned to the estimation of evapotranspiration via indirect approaches. The aim of this study is to investigate the capability of kernel-based, tree-based, bagging-based data-driven, and empirical models to estimate reference evapotranspiration. For this purpose, data related to meteorological parameters such as average temperature, hours of sunshine, maximum and minimum temperature, wind speed, precipitation, and relative humidity were collected over a period of 39 years. A correlation matrix, relief algorithm, and trial and error based on the author’s own experience were used to select input scenarios. The performance of these methods was evaluated using correlation coefficient (R2), root mean square error (RMSE), scattering index (SI), Nash Sutcliffe (NS), and Wilmot indexes (WI). Based on the results, scenario 13 includes maximum temperature and monthly time index based on the relief algorithm was selected as the best scenario, also on the other hand the random tree model with R=0.99, RMSE=0.04 mm/day, and SI=0.01 was selected as the superior method. Thus, the maximum temperature was defined as the efficient meteorological parameter for the reference evapotranspiration modeling.

    Keywords: Data mining, Makkink Modified, Random Tree, Reference Evapotranspiration
  • Rasoul Daneshfaraz *, Reza Norouzi, Hamidreza Abbaszadeh Pages 923-939
    Here, the contraction coefficient, discharge coefficient, hydraulic jump length, and relative energy dissipation in which the gate acts as a supercritical flow generator were investigated at different openings. The maximum value of the contraction coefficient is related to the gate with the lowest amount of opening. The amount of gate opening is inversely related to the discharge coefficient. At a certain discharge, increasing opening leads to a decrease in relative energy dissipation. Moreover, with increasing Froude number, relative energy dissipation increases. Here, the amplitude of the Froude number changed from 2.2 to 14.2, which has a direct effect on the hydraulic jump length, and with increasing opening, the Froude number and jump length decreased. The amount of opening is inversely related to the upstream water depth and the hydrodynamic force applied to the gate. Regression nonlinear polynomial relationships were presented to predict relative energy dissipation and discharge coefficient with appropriate statistical indicators of root mean square error and Kling Gupta. For the discharge coefficient, mdecreasedore than 78% of the data have an error of less than ±1.5%. In addition, for energy dissipation relative to the upstream and downstream, more than 88% of the data have a relative error of less than ±5 and ±1%, respectively.
    Keywords: Contraction Coefficient, Discharge coefficient, Energy dissipation, Gate Opening, Hydrodynamic Force
  • Mahya Samari, Sirus Zinadini, Aliakbar Zinatizadeh, Mohammad Jafarzadeh, Foad Gholami Pages 940-950

    FSM-16 mesoporous silica modified with metformin (FSM-16-Met) is known as a suitable additive for membrane modification in order to obtain a modified membrane with anti-fouling capability for highly efficient oily wastewater treatment. In this research, the production of polyether sulfone microfiltration membranes was done using an efficient modification process. The modified membrane with FSM-16-Met nanoparticles showed excellent fouling resistance, while maintaining a high net water transfer efficiency of more than 150 kg/m2.h without significant oil infiltration. The optimal modified membrane PES/FSM-16-Met had a high net water flux of 156.07 kg/m2.h and a low contact angle compared with the unmodified membrane (respectively 79.8 and 46.25 for the unmodified and was the modified optimum). Also, the flux recovery ratio is more than 97% and the ability to resist clogging is Rir = 79.58 and Rir = 2.13%, respectively, for unmodified and modified membranes during filtration at different concentrations of oily feed (300 and 500 mg/l). It was one of the features obtained in this study. Overall, this work provides insight into efficient polymer membrane modifications with very low oil cake layer formation on the membrane surface, which shows great potential for industrial-scale oily wastewater treatment in the future.

    Keywords: Oil Effluent, Metformin, Microfiltration, Silicate Mesoporous, FSM-16
  • MohammadReza Maddahi, Majid Rahimpour Pages 951-968

    Acoustic Doppler velocimetry (ADV) is one of the most suitable devices for measuring flow characteristics. Determination of measurement frequency and duration, in a way that the results are calculated with the lowest error, is very important. The goal of this study was to determine the optimum measurement frequency and duration to save money and time. 3D instantaneous subcritical flocharacteristicsts are measured at 200, 100, 25, and 5Hz frequencies for a duration of 3 minutes, in a laboratory flume with an aspect ratio of less than 5. Then, 3D averaged velocities, shear velocity, turbulence intensity, and Reynolds shear stress are calculated. Results show that the reduction of error is independent of the number of measured data and its dependence is on the data collection duration and frequency. For measurements of 3D averaged velocity components, the appropriate measurement frequency and duration are 1Hz and 50 seconds, respectively. To determine the shear velocity, using logarithmic law, reducing the frequency and duration, results in a maximum error of 13%. For calculation of turbulence flow characteristics, like turbulence intensity and Reynolds shear stress, the measurement frequency, and duration of up to 25Hz and 50-70sec, respectively, results in an error of less than 10%.

    Keywords: Reynolds Shear Stress, Shear Velocity, Turbulence Intensity, Velocity Profile
  • Moslem Savari * Pages 969-987

    This study was conducted with the general purpose of explaining the behavior of agricultural water conservation among farmers in Bavi County. The statistical population of this study consisted of all farmers in Bavi County of Khuzestan province. Using Cochran formula sampling and the stratified proportional sampling method, 190 persons were selected as the study sample. The data collection tool of the study was a questionnaire whose validity was confirmed by a panel of experts, and its reliability was established by calculating Chronbach's Alpha Coefficient (α > 0.7). Data analysis was done by SPSSwin18 and Smart Pls software. In this research, the theory of planned behavior was used for the research framework. The results of structural equation modeling showed that the variables of attitude, subjective norm, perceived behavior control, and inclination are able to explain 60.5% of water conservation behavior. In general, the results of this study can provide new insights for policymakers in this field, because in previous studies, more emphasis has been placed on incentives and limitations for water conservation, and attention has not been paid to environmental psychological studies.

    Keywords: Bavi County, Conservation, Environment, farmers, Theory of Planned Behavior Model, Water
  • Farhad Faghihi * Pages 983-991

    Water resources are limited in arid and semi-arid regions. Hirmand catchment is one of the arid and semi-arid regions of the country. The agricultural sector is the largest consumer of water in the Hirmand catchment. In recent years, water shortages in the Hirmand catchment have hampered water supply for agriculture, the environment and drinking water. Therefore, integrated water resources management in this area is important. In this research, the aim is to simulate and optimize water consumption in order to integrate water resources in the Hirmand catchment. For this purpose, a water evaluation and planning model (WEAP) was used to simulate the water resources system of Helmand catchment and a multi-objective linear programming technique was used to optimize water consumption. In the reference scenario, water demand in the Helmand catchment is 1400 million cubic meters per year, which increases over time due to population growth in the drinking sector. The agricultural sector is responsible for the highest amount of water consumption in the Hirmand catchment. 75.18% of water consumption in Hirmand catchment is related to agriculture, 19.44% is related to the environment and 38.5% is related to drinking. The highest water shortage is related to the agricultural sector. 35.21% of the total water demand in Hirmand catchment is not met. The agricultural and environmental sectors are facing water shortages. 50.12% of water demand in the environmental sector and 31.63% of water demand in the agricultural sector is not met. If the current situation continues for the next 20 years, the problem of fine dust in the region will be inevitable. After optimization, water consumption in the Hirmand catchment area will be reduced to 382.82 million cubic meters and 93.60 and 89.03% of water demand in agriculture and environment will be met. In the reference scenario, the amount of water shortage in agriculture and the environment in summer is 170.562 and 90.535 million cubic meters and the amount of water supply is 95.407 and 0.010 million cubic meters. After optimization, the amount of water shortage in summer in agriculture and the environment will reach 18.090 and 4.302 million cubic meters and the amount of water supply will increase to 151.940 and 86.059 million cubic meters. In the reference scenario, the net profit of farmers in the agricultural sectors of Sistan, Zahak and Miankangi is 6365.506, 6390.649 and 3499.895 billion rials, respectively. With the optimization of the agricultural pattern, the net profit of farmers in the agricultural sector of Sistan has increased by 139.46%, the agricultural sector of Zahak has increased by 10.66% and the agricultural sector of the middle class has increased by 52.50%. After optimizing onion, sesame, tomato and garden crops were removed from the cultivation pattern of the region. Wheat, barley, herbs, sorghum, legumes, alfalfa and cucumber were selected as the most optimal crops. The area under cultivation of medicinal plants due to lower water requirements and higher net profit than other crops had the highest percentage of increase in area under cultivation. Wheat is also one of the optimal products due to the existence of protectionist policies such as the guaranteed purchase policy by the government and the absence of price risk for this product. Sorghum crop is climatically compatible with the tropical region of Helmand catchment area and has a high yield per unit area and as a result, high profitability in the agricultural pattern of the region.

    Keywords: Water use, WEAP model, Goal Programming, Hirmand catchment