رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست

چکیده تبخیر از جمله مهم ترین تلفات محسوس از سطوح آبی به ویژه مناطق بیابانی است. از آن جایی که مقدار زیادی آب موجود با ذخیره در مخازن تامین می­شود، تلفات آب به صورت تبخیر از سطح این مخازن  یکی از منابع اتلاف آب می­باشد. تاکنون راهکارهای مختلفی برای کاهش میزان تبخیر ارائه شده است. در پژوهش حاضر که با هدف کاهش میزان تبخیر از تشتک های تبخیر کلاس A انجام گرفت، سعی شده تا برای اولین بار کارایی سه نوع توپ به عنوان پوشش کاهنده تبخیر بررسی گردد. توپ های مورد استفاده شامل سه نوع توپ دو روزنه و شش روزنه و بدون روزنه با قطر 7 سانتی متر از جنس پروپیلن مورد استفاده قرار گرفت. به منظور بررسی عملکرد این پوشش ها در کاهش تبخیر تشتک های کلاس A به مدت 2 ماه از 1/6/1400 تا 30/7/1400 بررسی شدند.  بر اساس آزمون مقایسه میانگین توکی و دانکن، سه نمونه توپ به لحاظ تغییرات میزان تبخیر و دما با شاهد اختلاف معناداری در سطح 5 درصد داشتند. نتایج به دست آمده نشان داد توپ های بدون روزنه با کارایی 70.6 درصد بیشترین سهم را در کاهش تبخیر داشتند در حالی که توپ های دو روزنه و شش روزنه با کارایی  45و30 درصد در اولویت های بعدی قرار گرفتند. در نهایت توپ های بدون روزنه به دلیل زبری مناسب و بیشتر در سطح و ثابت ماندن درصد فضاهای خالی در طول زمان، به عنوان بهترین پوشش کاهنده تبخیر در پژوهش حاضر شناسایی گردیدند.

چکیده یکی از راهکارهای استفاده مجدد از آب‌های شور، نمک‌زدایی آن‌ها توسط انرژی خورشیدی است. هدف ازانجام تحقیق حاضر بررسی اثر توأم پارامترهای عایق، آیینه و همچنین میزان آب اضافه‌شده به مخازن بر میزان تولید آب در سیستم‌های تقطیرگر خورشیدی است.بدین منظور تحقیق حاضر در سال 1398در چهار سیستم تقطیرگر خورشیدی، در دو جهت شمالی–جنوبی و جنوبی–شمالی که بر بام گلخانه آبیاری تقطیری نصب‌شده دردانشکده مهندسی آب ومحیط‌زیست دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. آزمایش‌ها در دو هفته تحت شرایط (وجود عایق و بسته بودن آیینه‌ها؛ وجود عایق و باز بودن آیینه‌ها؛ هر حالت در یک هفته) بررسی شدند. عمق آب در مخازن ثابت و دو سانتی‌متر بود.نتایج نشان داد،در صورت وجود عایق یونولیت باز بودن آیینه‌ها درمخازن با شیب پوشش شمالی– جنوبی سبب کاهش در تولید تا 10% ودرمخازن با شیب پوشش جنوبی–شمالی سبب افزایش در تولید تا 26% شدند. باز بودن آیینه‌ها درمخازن با شیب پوشش شمالی-جنوبی سبب کاهش میزان تبخیر و درنتیجه کاهش میزان آب اضافه‌شده تا 8%؛ و در مخازن با شیب پوشش جنوبی–شمالی سبب کاهش تا 2% شد.شرایط بهینه برای انجام آزمایش هادر صورت وجودعایق بسته بودن آیینه هادر جهت شمالی–جنوبی و باز بودن آیینه ها در جهت جنوبی–شمالی بود.

چکیده ‌ فقدان یا کمبود ایستگاه‌هایی که بطور کامل حاوی چنین مشخصاتی باشند، اقلیم شناسان را ملزم به رعایت اصولی معین در ‌درون‌یابی ‌می‌سازد. در این تحقیق تلاش بر آن است که ضمن معرفی روش ‌درون‌یابی کریجینگ به عنوان یکی از روش‌های دقیق و پرکاربرد، مراحل انجام این فرآیند و انتخاب بهترین نوع از مدل کریجینگ با ذکر مطالعه‌ای موردی صورت گیرد. با توجه به روند رو به افزایش خشکسالی در کشور و نیاز به برنامه ریزی در مدیریت منابع آب، در مطالعه حاضر خشکسالی هواشناسی استان فارس مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا شاخص خشکسالی هواشناسی استاندارد شده بارش SPI سه ماهه برای ایستگاه‌های سینوپتیک استان محاسبه گردید. شاخص SPI سه ماهه در مطالعات مرتبط با خشکسالی کشاورزی کاربرد بیشتری دارد. به منظور ‌درون‌یابی شاخص SPI سه ماهه در ابتدا سمی‌واریوگرام تجربی داده‌های محاسبه و ترسیم گشت. سپس 17 مدل کریجینگ بر سمی‌واریوگرام داده‌ها برازش یافت، و با استفاده از تکنیک ارزیابی متقاطع خطای تخمین مدلها برآورد گردید. نتایج نشان داد که مناسبترین مدل برازش داده شده بر داده‌های شاخص خشکسالی SPI سه ماهه ایستگاه‌ها، مدلهای خطی، توانی، ریشه دوم، لگاریتمی و گوسی کریجینگ معمولی ‌می‌باشد. با استفاده از نتایج حاصله، ارزیابی کفایت شبکه باران‌سنجی نیز ‌می‌تواند صورت گیرد. مدل گوسی به عنوان یکی از بهترین مدل‌های برازش یافته بیانگر پیوستگی مکانی بالای بارش در منطقه مورد مطالعه است. واریوگرام با فرض عدم وجود روند بر داده‌ها برازش داده شد. در نظر گرفتن روند خطی و غیر خطی،‌ و آنالیز نقشه‌های خطا ‌می‌تواند منجر به استخراج مدل‌های بهتر گردد.

چکیده باتوجه به پاسخ مثبت گیاه به نیتروژن، کشاورزان به هر میزان که کودهای نیتروژنی در دست داشته باشند، ازآنها استفاده می‌کنند. مصرف زیاد کودهای نیتروژنی علاوه بر تحمیل هزینه اضافی برکشاورز، باعث آلودگی محیط زیست و تأثیر مستقیم بر سلامت انسان نیز می­شود. بنابراین ضروری است برای استفاده بهینه از کودهای نیتروژنی، مقدار نیتروژن-نیتراتی موجود در خاک، گیاه و آب آبیاری مشخص شود و در نهایت با توجه به بیلان نیتروژن میزان کمبود نیتروژن محاسبه و به گیاه داده شود و از کاربرد کود بیشتر اجتناب شود. بیشتر روش‌های معمول برای اندازه‌گیری نیترات زمانبر و گران قیمت هستند. اندازه­گیری به روش طیف­سنجی (اسپکتروفوتومتر) این امکان را فراهم می‌کند که در کمترین زمان با کمترین هزینه و با دقت مناسبی میزان نیتروژن-نیتراتی در هر یک از محیط­های خاک، گیاه و آب را محاسبه کرد. در این پژوهش علاوه بر معرفی روش سریع اندازگیری میزان نیترات در هر یک از محیط‌های آب، خاک و گیاه، نتایج برحسب واحد‌های کاربردی در مزرعه و قابل درک برای کشاورزان و دانشجویان از جمله کیلوگرم نیتروژن در هر تن محصول، و میزان نیتروژن به­کاررفته از طریق آبیاری یا نیتروژن موجود در خاک برحسب کیلوگرم بر هکتار زمین ارائه شد.

چکیده چشم‌اندازهای ژئومورفولوژی پایه و اساس بررسی های منابع طبیعی حوزه‌های آبخیز به شمار می‌رود. در این پژوهش، منطقه ملارد با روند ژئومورفولوژیکی متنوع از کوهستان تا دشت‌سر انتخاب گردید تا با استفاده از نقشه‌های زمین‌شناسی، عکس هوایی و تصاویر ماهواره‌ای و بازدیدهای میدانی رخسارهای ژئومورفولوژی آن شناسایی و تفکیک گردد. نتایج نشان می‌دهد منطقۀ مورد مطالعه از نظر ژئومورفولوژی از واحد کوهستان(کوه و تپه ماهور) و دشت‌سر (تیپ‌های دشت‌سر فرسایشی و پوشیده) تشکیل شده است. واحد کوهستان 28 درصد از منطقه موردمطالعه را تشکیل می‌دهد که شامل کوه‌ها و تپه‌هایی مشتمل بر مجموعه ائوسن میانی، مجموعه سنگ‌های ائوسن بالایی (بخش‌های پائینی، میانی و بالایی) و الیگوسن و تپه ماهورهای پلیوسن می‌باشد. واحد ژئومرفولوژی دشت‌سر در منطقه موردمطالعه دارای وسعتی برابر 71/50384 هکتار که 72 ‌درصد سطح عرصه را به خود اختصاص داده است. در منطقه موردمطالعه تیپ دشت‌سر فرسایشی دارای 2 رخساره، تیپ دشت‌سر اپانداژ 2 رخساره و تیپ دشت‌سر پوشیده 16 رخساره می‌باشد. در تیپ دشت-سر پوشیده در تمامی رخساره‌ها فرسایش بادی غالب بوده و بیش‌ترین مساحت منطقه در این تیپ از مناطق مسکونی، اراضی مرتعی و کشاورزی رها شده (56%) تشکیل شده است. از نطر رخساره نیز بیش‌ترین مساحت شامل دشت ریگی ریز و متوسط دانه با تراکم کم تا متوسط و اراضی کشاورزی می‌باشد. با استفاده از کلیه مطالعات منابع پایه یا فیزیکی و مطالعات اجتماعی – اقتصادی که مجموعاً تحت عنوان منابع بیوفیزیکی از آن نام برده می‌شود، نسبت به برنامه‌ریزی در جهت مقابله با بیابان‌زایی در هر یک از رخساره‌های ژئومرفولوژی اقدام خواهد شد.

چکیده خشکسالی یک پدیده طبیعی است که تأثیر قابل توجهی بر حیات بشر دارد و بررسی تغییرات زمانی و مکانی آن می­تواند در مواجهه با اثرات این پدیده مؤثر باشد. هدف این مطالعه بررسی روند خشکسالی هواشناسی با استفاده از شاخص(SPI) و آزمون من­کندال در سطح استان لرستان است. با کاربرد شاخص (SPI) داده­های بارش 9 ایستگاه سینوپتیک و 23 ایستگاه باران­سنجی در دوره آماری (1397-1377) در سطح استان تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان داد به­طورکلی استان در سال 87 و 78 با خشکسالی مواجه بوده است. نتایج آزمون من­کندال نشان داد که روند تغییرات شاخص خشکسالی شهرستان سلسله در سطح احتمال 95 درصد معنی­دار و به صورت افزایشی بوده است و مابقی شهر­­ها فاقد معنی­داری هستند. همچنین با در نظر گرفتن تعداد رده­های خشکسالی در سال­های مختلف برای ایستگاه­های منتخب، خشک­ترین ایستگاه، ایستگاه کوهدشت و مرطوب­ترین ایستگاه، ایستگاه نورآباد معرفی گردید.

چکیده روش ژئو الکتریک در دهه­های اخیر به علت کاربردهای فراوان در توسعه و تقویت آب­های زیرزمینی به یکی از مهمترین روش­های ارزشمند در زمینه مطالعات آب­های زیر زمینی تبدیل شده است. در این پژوهش تعداد 35 سونداژ در مخزن و محور سد زیر زمینی راور انجام شده است و همچنین عمق سنگ کف و توپوگرافی سنگ کف با استفاده از اطلاعات ژئوالکتریک نیز مشخص شده است. نتایج نشان داد که مقطع A نشان دهنده یک مدل دو لایه است و لایه بالایی همان لایه آبرفتی است. مقطع B نیز نشان دهنده یک مدل دو لایه است. ضخامت لایه آبرفتی بین 6 متر در محل سونداژ S29 تا 15 متر در محل سونداژ S8 متغیر است. مقطع C نیز نشان دهنده یک مدل دو لایه است. ضخامت لایه آبرفتی بین 5 متر در محل سونداژ S28 تا 11 متر در محل سونداژ S7 متغیر است. ضخامت آبرفت در طول مقطع H کم است و سنگ کف از نوع مارن و در پیرامون محل سونداژ S28 احتمالاً از نوع کنگلومرا می­باشد. بررسی همزمان مقاطع ژئوالکتریک نشان می­دهد که از نظر عرض تنگه و ضخامت آبرفت، محور پیشنهادی برای احداث سد زیرزمینی در محل مناسبی انتخاب شده است.

چکیده خشک‌سالی یکی از مزمن‌ترین ناپایداری‌های محیطی است که اثرات زیست‌محیطی گسترده دارد. در این پژوهش به ارزیابی نمایه بارش استاندارد شده (SPI) در مقیاس (SPI3, SPI6, SPI12) براساس داده‌های بارش و دما در ایستگاه سینوپتیک کاشان برای دورۀ آماری 1970-2019 پرداخته شده است. به‌منظور بررسی روند از آزمون من-کندال و پتی استفاده شده است. طبق نتایج در ایستگاه کاشان از سال 1992 تا سه ماهۀ اول 1994 با 27 ماه دارای بیش‌ترین تداوم دورۀ ترسالی و سال‌های 2015 تا 2018 دارای بیش‌ترین تداوم خشک‌سالی بود. نتایج آزمون من-کندال برای پارامتر مجموع بارش ماهانه و سالانه، روند نزولی معنی‌دار بارش را در ماه دسامبر نشان داد. برای پارامترهای دمای حداکثر، دمای حداقل و دمای متوسط نیز روند نزولی معنی‌دار میانگین دمای متوسط را در ماه‌های آپریل، اگوست و نوامبر نشان داد. سری‌های زمانی پارامترهای دمای حداقل و دمای حداکثر نتایج مشابهی را نشان داد به‌طوری‌که این پارامترها در اغلب ماه‌ها دارای روند همگن بودند. البته این روند برای سری زمانی دمای حداکثر در ماه مارس ناهمگن و در سطح اطمینان 5 درصد نیز معنی‌دار بود. آزمون پتی برای پارامتر دمای میانگین نتایج متفاوتی را نشان داد و سری‌های زمانی برای این پارامتر در ماه‌های آپریل، ژوئن، ژولای، اگوست، سپتامبر، نوامبر و در مقیاس سالانه روند ناهمگنی داشت. به‌طور کلی می‌توان اذعان نمود آگاهی از روند و ویژگی‌های خشک‎سالی نقش مهمی در مدیریت مناطق خشک دارد.

چکیده بررسی رسوبات به­عنوان اصلی­ترین جاذب آلاینده­های فلزی، دارای اهمیت بسیاری است. در این پژوهش با هدف تعیین غلظت عناصرسنگین (کادمیم، نیکل، سرب و وانادیوم) در رسوبات سطحی میدان نفتی یاران شمالی در تالاب هورالعیظم، تعداد 72 نمونه رسوب سطحی از 6 ایستگاه، با نمونه­بردار گرپ در تابستان سال 1395برداشته شد. جهت تعیین غلظت عناصر سنگین از دستگاه جذب اتمی و برای پردازش آماری داده­ها از نرم­افزارهای SPSS و EXCEL استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین غلظت عناصر کادمیم، سرب و وانادیوم و نیکل به ترتیب 4/1، 87/48، 65/32و 33/87 میلی­گرم بر­لیتر بود. برای مقایسه با حد مجاز آلودگی عناصر در رسوب، از استاندارد های کیفیت رسوب آمریکا ((NOAA و کانادا ((ISQGs استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین غلظت عناصر کادمیم و سرب در مطالعه حاضر نسبت به شاخص های استانداردERL  و TEL بیشتر و از شاخص­های ERM و PEL کمتر است و میانگین غلظت نیکل نسبت به این استانداردها  بیشتر  است. نتایج نشان می دهد که فلز نیکل در مقایسه  با دیگر فلزات آلایندگی بیشتری دارد و این در مطالعات دیگری که در منطقه انجام شده مطابقت دارد. نتایج نشان می دهد که میزان آلایندگی فلزات سنگین مورد مطالعه در پژوهش حاضر در حد خطرناک و بحرانی نیست اما ضروری است با اتخاذ رویکردهای پیشگیرانه، از بالا رفتن سمیت فلزات در محیط­زیست منطقه جلوگیری کرد.

چکیده استان خوزستان دارای دشت‌های حاصل خیز برای کشاورزی است. در سال‌های اخیر تأمین منظم آب دشت ایذه و باغ‌ملک به‌ویژه برای مصارف کشاورزی دغدغه بوده است. آب این مناطق به کمک یک ایستگاه پمپاژ از مخزن سد کارون 3 به ارتفاعات مشرف‌به منطقه رسیده و با گذر از یک تونل به‌صورت ثقلی به‌طرف نقاط تحویل منتقل می‌شود. تراز نرمال سد در دوره بهره‌برداری 840 متر، تراز حداکثر مخزن 845 و تراز تاج آن 850 متر از سطح دریای آزاد هست، همچنین حداقل تراز آبگیری از دریاچه سد کارون 3 برابر با 800 متر هست. هدف از انجام پژوهش حاضر بهینه‌سازی سیستم انتقال آب کشاورزی هست. ازاین‌رو با انجام مطالعات پایه همانند هیدرولوژیکی و با استفاده از نرم‌افزار واترجمز برای دستیابی به هدف پژوهش حاضر که بهینه‌سازی ترازی که آب به آن پمپاژ می‏گردد اقدام شد. محاسبه هزینه مربوط به لوله‌ها به‌عنوان تابع هدف. مطابق بهینه‌سازی‌های انجام شده کمترین هزینه در تراز 970 متر خواهد بود درصورتی‌که در طرح اولیه تراز تونل 1000 متر در نظر گرفته شده است.

چکیده چندین روش فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی برای خارج‌سازی نیترات از آب به کار می‌رود که ممکن است گران‌قیمت باشند و به تولید مواد اضافی و زباله‌های سمی منجر شود و در مقیاس وسیع محدودیت کاربرد داشته باشند. در این تحقیق توانایی کربن فعال به منزله جاذب برای خارج سازی نیترات، آمونیوم و فسفات از آب ارزیابی شد. برای این منظور اثر زمان تماس، غلظت اولیه و pH در جذب نیترات، آمونیوم و فسفات بر کربن فعال بررسی شد. خصوصیات سطحی جاذب‌ مورد مطالعه به‌وسیله طیف سنجی و میکروسکوپ الکترونی و سطح ویژه آن‌ها با روش متیلن بلو مشخص شد. از مدل‌های سنیتیکی مرتبه اول و مرتبه دوم برای توصیف داده‌های سنیتیکی و همچنین مدل‌های لانگمویر و فروندلیچ برای توصیف داده‌های هم‌دمای جذب استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد میزان جذب نیترات، آمونیوم و فسفات با گذشت زمان افزایش یافت و به ترتیب بعد از 60 و 120 دقیقه به حداکثر میزان خود رسید. حداکثر جذب آمونیوم و نیترات کربن فعال در pH=2 و حداکثر جذب فسفات در pH=8 بود. با افزایش غلظت اولیه نیترات، راندمان حذف افزایش یافت و بیشترین راندمان حذف نیترات در غلظت 100 میلی‌گرم بر لیتر برابر با86/88 درصد و بیشترین راندمان حذف آمونیوم در غلظت 5 میلی‌گرم بر لیتر 92 درصد و بیشترین راندمان حذف فسفات در غلظت 7 میلی‌گرم بر لیتر 77 درصد بود. با توجه به نتایج بدست آمده، کربن فعال مورد مطالعه دارای قابلیت بالایی در حذف آلاینده های نیترات، آمونیوم و فسفات بود.

چکیده ﺁﺏﻫﺎی ﺯﻳﺮﺯﻣﻴﻨﻲ یکی از ﺍﺭﺯﺷﻤﻨﺪﺗﺮﻳﻦ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺁبی در کشور ایران بوده که ﻋﻤﺪﺗﺎ ﺗﺤﺖ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﺍﻟﮕﻮﻫﺎی ﺑﺎﺭﺵ ﺩﺭ ﻳﻚ ﻣﻨﻄﻘﻪ ﻗﺮﺍﺭ ﺩﺍﺭﻧﺪ. در پژوهش حاضر از آمار 30 ساله بارش و تراز آب زیرزمینی در سه حوزه آبخیز گالیکش، رامیان و محمدآباد جهت مدل­سازی بارش-تراز آب زیرزمینی استفاده شد. پیش­بینی مقادیر تراز آب زیرزمینی با استفاده از داده­های بارش برای 12 ماه آینده به کمک مدل تابع انتقال با استفاده از نرم­افزارهای MINITAB و SAS انجام شد. اعتبارسنجی مقادیر پیش­بینی شده با استفاده از شاخص­های MAD، RMSE و MAPE انجام شد. نتایج نشان داد با توجه به نمودارهای خودهمبستگی­نگار، در همه سری­های زمانی مورد استفاده روند فصلی با دوره تناوب 12 ماهه وجود دارد. نتایج نمودار خودهمبستگی متقابل نشان داد در حوزه­های آبخیز گالیکش و محمدآباد بارش با سه ماه تاخیر بر تراز آب زیرزمینی تاثیر مستقیم گذاشته است اما در حوزه آبخیز رامیان این تاخیر یک ماهه بود. همچنین مشخص شد مدل تابع انتقال در برازش مقادیر تراز آب زیرزمینی ماهانه در هر 3 حوزه آبخیز مورد بررسی عملکرد مناسبی داشته است.