روح انگیز اختری؛ حمیدرضا حاجی پور؛ مجتبی صانعی؛ محمدرضا غریب رضا
چکیده
پژوهش حاضر با استفاده از مدلسازی فیزیکی مستقیم مسیل سیجان شامل سه بندهای اصلاحی منفرد به بررسی تأثیر این سازهها بر کاهش دبی اوج سیلاب و افزایش زمان تأخیر در رسیدن به پیک جریان پرداخته است. مدل فیزیکی با رعایت اصول تشابه هندسی و دینامیکی و با مقیاس 1:10 در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری کشور ساخته شد. آزمایشها بر اساس دو گروه اصلی ...
بیشتر
پژوهش حاضر با استفاده از مدلسازی فیزیکی مستقیم مسیل سیجان شامل سه بندهای اصلاحی منفرد به بررسی تأثیر این سازهها بر کاهش دبی اوج سیلاب و افزایش زمان تأخیر در رسیدن به پیک جریان پرداخته است. مدل فیزیکی با رعایت اصول تشابه هندسی و دینامیکی و با مقیاس 1:10 در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری کشور ساخته شد. آزمایشها بر اساس دو گروه اصلی از شرایط طراحی شدند: ویژگیهای آبراهه (شامل تعداد بندهای اصلاحی و وضعیت رسوب در بندها) و ویژگیهای جریان ورودی (شامل دبی اوج و پایه زمانی هیدروگراف). زمان پایه هیدروگراف در سه حالت کمتر، برابر و بیشتر از زمان تمرکز در نظر گرفته شد و دبی اوج نیز کمتر از مقدار متناظر با دوره بازگشت دهساله (با توجه به محدودیتهای آزمایشگاهی) انتخاب گردید. در مجموع، 90 آزمایش انجام شد و هیدروگراف خروجی از طریق یک سرریز فشرده مستطیلی در انتهای مدل ثبت گردید. مطالعه حاضر نشان میدهد که اثربخشی اقدامات آبخیزداری در کنترل سیلاب به شدت تحت تأثیر دو پارامتر کلیدی دوره بازگشت سیلاب و زمان پایه هیدروگراف قرار دارد. یافتهها حاکی از آن است که با افزایش دوره بازگشت از 2 به 10 سال، درصد کاهش دبی اوج خروجی در تمامی سناریوها (بدون اقدامات، بندهای خالی از رسوب و بندهای پر از رسوب) به ترتیب از 16% به 5% کاهش مییابد. این روند کاهشی ناشی از غلبه انرژی جنبشی جریان بر مقاومت سازهها در سیلابهای بزرگتر است. در مقابل، تأخیر زمانی رسیدن به دبی اوج رفتار متفاوتی نشان میدهد و در تمام سناریوها بین 17% تا 21% افزایش مییابد که عمدتاً ناشی از ویژگیهای ذاتی حوضه مانند زبری بستر و هندسه مسیل است. نتایج به وضوح نشان میدهد که زمان پایه هیدروگراف تأثیر تعیینکنندهای بر عملکرد سازههای کنترل سیلاب دارد. به طوری که با افزایش زمان پایه از کمتر از زمان تمرکز به بیشتر از آن، درصد تسکین دبی اوج از 17% به 5% و تأخیر زمانی از 35% به 8% کاهش مییابد. این پدیده به دلیل اشباع ظرفیت کنترل سازهها و غلبه جریان ماندگار در سیلابهای با زمان پایه بلند است.مطالعه حاضر با استخراج سه رابطه تجربی مبتنی بر تحلیل ابعادی، موفق به کمّیسازی تأثیر بندهای اصلاحی بر ویژگیهای هیدروگراف سیلاب شده است. روابط تجربی ارائهشده با ضرایب تعیین بالا (۰.۸۱ تا ۰.۹۲) امکان پیشبینی تغییرات هیدروگراف را فراهم میکنند، اما به دلیل وابستگی به شرایط مسیل سیجان، نیاز به واسنجی برای کاربرد در سایر مناطق دارند.
سعید چوپانی؛ پیمان رضائی؛ محمدرضا غریب رضا
چکیده
مقدمهرودخانهها، سامانههای بسیار تغییرپذیر و یکی از مهمترین اکوسیستمهای آبی هستند که نقش مهمی در زندگی بشر و سایر موجودات زنده دارند و به سادگی تحت تاثیر آلودگی قرار میگیرند. بهطور کلى، غلظت فلزات سنگین در رسوبات چندین برابر بدنههاى آبى است و فلزات سنگین در طى فرایندهاى طبیعى، تخریب و تجزیه نمیشوند. ...
بیشتر
مقدمهرودخانهها، سامانههای بسیار تغییرپذیر و یکی از مهمترین اکوسیستمهای آبی هستند که نقش مهمی در زندگی بشر و سایر موجودات زنده دارند و به سادگی تحت تاثیر آلودگی قرار میگیرند. بهطور کلى، غلظت فلزات سنگین در رسوبات چندین برابر بدنههاى آبى است و فلزات سنگین در طى فرایندهاى طبیعى، تخریب و تجزیه نمیشوند. بنابراین، فلزات سنگین میتوانند در رسوبات ذخیره شده و به مدت طولانى در آن باقى بمانند. به همین دلیل، رسوبات سطحى یکى از مخازن اصلى فلزات سنگین و سایر آلایندهها محسوب میشوند. رودخانه کارون نیز از این آلودگیها مصون نمانده است و پسابهای بسیاری از صنایع فلزی، پتروشیمی و نفت، سلولزی و غذایی، فاضلابهای خانگی، بیمارستانی و کشاورزی به این محیط آبی تخلیه میشود. از سویی، این رودخانه تامین کننده آب برای این صنایع و منبع آب آشامیدنی برای شهرستانهایی مانند اهواز، خرمشهر و آبادان است. ماهیهای این رودخانه بزرگ، یکی از منابع اصلی تغذیه مردم منطقه هستند که در نتیجه حضور آلایندهها بهخصوص عناصر بالقوه سمناک در کارون، میتواند باعث آلودگی رسوب، آب و مواد غذایی شوند و چرخه حیات این رودخانه بزرگ را مورد آسیب قرار دهند. با توجه به گستردگی کمی و تنوع فعالیتهای انسانی در دشت خوزستان و ورود انواع پسابها و فاضلابها به رودخانه کارون، بررسی آلودگیها، آلایندهها و سطوح مخاطرات ضرورتی اجتنابناپذیر است. لذا، این پژوهش با هدف تعیین میزان غنیشدگی عناصر، تعیین خطر اکولوژیکی و مخاطره آمیز بودن آلودگیها در مقایسه با استانداردهای کیفیت رسوبات در رودخانه کارون در بازه ویس تا ابتدای شهر اهواز با استفاده از دادههای ژئوشیمیایی و تحلیلهای آماری انجام شده است.مواد و روشهابهمنظور ارزیابی آلودگی رسوبات بستر رودخانه کارون، تعداد 22 نمونه با یک دستگاه شناور (قایق) از عمق صفر تا 10 سانتیمتری و بر مبنای روشهای رایج در زمینشناسی رسوبی از رسوبات ریزدانه برداشت شد. سپس نمونهها در آزمایشگاه آب و خاک پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، برای آزمون دانهبندی و تعیین غلظت عناصر فلزی سمی آمادهسازی شدند. در نهایت، بهمنظور بررسی وضعیت آلودگی رسوبات، غلظتهای بهدست آمده با مقادیر استاندارد شاخص کیفیت رسوب (ISQGs)، سطح اثر شدید (SEL)، سطح اثرات احتمالی (PEL) و مقادیر پایه جهانی مقایسه شد.نتایج و بحثبر اساس نتایج بهدست آمده از دانهبندی، رسوبات بستر رودخانه در بیشتر ایستگاهها دارای بافت دانه ریز و از نوع گل، ماسه گلی و گل ماسهای و بهطور میانگین، دارای 0.62 درصد ماده آلی هستند. نتایج سطح آلودگی نیز نشان داد که غلظت عناصر سمی آرسنیک (As)، نیکل (Ni) و کروم (Cr)، دارای مقادیری فراتر از مقادیر استاندارد ISQGs و PEL هستند. بر اساس مقایسه بین معیارهای کیفیت رسوب با استانداردها، رودخانه کارون در بازه مورد مطالعه دارای رسوباتی پاک از منظر عناصر Cd و Pb است. نتایج محاسبه عامل غنیشدگی نشان داد که عنصر Zn، غنیشدگی متوسط تا قابل توجه دارد. غنیشدگی Cu، Ni و Cr در محدوده آلودگی متوسط قرار داشت. شبه فلز As، در محدوده غنیشدگی کم تا متوسط و دو عنصر Cd و Pb، دارای غنیشدگی کم هستند. میانگین غنیشدگی عناصر بهترتیب Zn>Ni>Cu>Cr>As>Pb>Cd است. بر اساس طبقهبندی ژانگ و لیو، Cr، Ni، Zn، Cu و As، دارای منشا انسانزاد و Pb و Cd منشا زمینزاد دارند. در انتها، نتایج بهدست آمده از شاخص خطر نشان داد که مقادیر شاخص خطر برای همه نمونهها در محدوده خطر کم (RI<150) قرار دارد. بررسی و تحلیل آماری بر روی نمونهها نشان داد که ارتباط معنیدار مثبتی میانCr ، Ni، Cu و AS با رس وجود دارد. پس ذرات رس حامل اصلی عناصر Cr، Ni، Cu و As هستند. ضریب همبستگی بالا بین عناصر نشان از منبع مشترک، وابستگی متقابل و رفتار یکسان در طول حمل و نقل دارد.نتیجهگیریپژوهش حاضر منجر به شناخت کافی از وضعیت ژئوشیمیایی و هرگونه تغییر از شرایط طبیعی و آشکارسازی غنیشدگی موضعی و موضوعی سطح آلودگیها برای آبزیان و بهرهبرداران بهویژه حوزه کشاورزی و چرخه غذایی در رودخانه کارون در بازه ویس تا شهر اهواز شده است. نتایج عامل غنیشدگی، آلودگی کم تا زیاد را برای عناصر انتخابی نشان دادند. مقادیر خطر بالقوه اکولوژیکی کلیه عناصر انتخابی بهجز As در نمونه 21، در محدوده خطر کم قرار دارند و AS در نمونه شماره 21 ( ساحل شرقی کیان پارس) در محدوده خطر متوسط قرار دارد. مقادیر شاخص خطر برای همه نمونهها در محدوده خطر کم قرار دارد. بر اساس مقایسه معیارهای کیفیت رسوب با استانداردها، رودخانه کارون دارای رسوباتی پاک از منظر عناصر Cd و Pb در بازه مورد مطالعه است. بهطوری که 100 درصد نمونهها غلظتی کمتر از ISQG دارند. میانگین غلظت شبه فلز سمی As، زیر کمینه سطح آلودگی ISQG است. Cr با 27 درصد و Ni با 100 درصد، دارای غلظتی فراتر از سطح آلودگی PEL و کلیه مقادیر بهدست آمده برای عناصر Cr و Ni دارای غلظتی فراتر از غلظت کمینه سطح آلودگی ISQG است. بدین ترتیب، احتمال بروز مسمومیت برای آبزیان و بهرهبرداری آب بهوسیله عناصر سمی Ni و Cr وجود دارد. مقایسه غلظت عناصر با استانداردها نشان داد که در ایستگاههای شماره هفت (زیردست پرورش ماهی شیبان)، 21 (ساحل شرقی کیان پارس) و 10 (فاضلاب کورش)، عناصر Cr و Ni دارای غلظتی فراتر از سطح آلودگی PEL داشته و As بیشتر از حداقل سطح ISQG بوده است و آلودهترین ایستگاهها در بازه مورد مطالعه هستند. بهطوری که در ایستگاه شماره هفت، حداکثر غنیشدگی Cr و As هم اتفاق افتاده است. تحلیل خوشهبندی عناصر نشان داد که مواد آلی حامل اصلی عنصر Cu و Zn و ذرات رس، حامل اصلی عناصر Ni و Cr هستند. همچنین، در مورد عناصر Cu و As نیز ذرات رس نقش اصلی را ایفا میکنند. اما فلز سمی Pb، هیچگونه رابطه معنیداری با عناصر دیگر و همچنین مواد آلی و ذرات رس نشان نداده است. در نتیجه عنصر Pb دارای منشا متفاوتی نسبت به عناصر Cu، Zn، Cr، Ni و As است. نتایج تحلیل مولفه اصلی، ضمن تایید ضریب همبستگی و تحلیل خوشهای، در تایید عامل غنیشدگی نشان داد که Cu، Zn، Cr، Ni و As منشا انسانزاد دارند و عناصر Pb و Cd دارای منشا زمینزاد هستند. این مطالعه سهم مهمی در تعیین منشا، آلودگی و خطر اکولوژیکی عناصر بالقوه سمناک دارد و میتواند در شناخت منابع آلاینده و کنترل آلایندهها کمک کند.
