عنوان:درس سمینار کارشناسی ارشد

موضوع: کیفی فرآیند تحلیلی روش شناختی پهنه بندی

در NSF WQIرودخانه ها با استفاده از مدل GISمحیط

استاد راهنما:جناب آقای دکتر مقصودلو

محقق:سیدشکرا... برزگر

دانشجوی کارشناسی ارشد آلودگی های محیط زیست91بهار

دانشگاه ازاد اسالمی -

واحد میبددانشکده کشاورزی و منابع طبیعی

گروه آموزشی کارشناسی ارشد محیط زیست

:اهمیت مطالعه و پایش رودخانه

اهمیت رودخانه از دیدگاه اقتصادی ، اجتماعی ، زیست محیطی:

تهیه آب آشامیدنی1.

آبیاری زمین های کشاورزی )مستقیم و غیر 2.مستقیم(

تولید نیروی برق )سدها(3.

تهیه آب مصارف صنعتی4.

دفع زایدات شهری و صنعتی )آب های پذیرنده(5.

– ماهیگیری – قایقرانی – شنا و ارزش دریانوردی6. چشم انداز

د( طبقه بندی بر اساس نوع کاربرد:

جریان تنظیم شده•جریان تنظیم نشده•

الف( طبقه بندی رودها بر اساس

خصوصیات جریان:رودهای بسیار بزرگ •رودهای بزرگ •رودهای کوچک •نهرها•

ب( طبقه بندی بر اساس رژیم جریان:

(low flowرودهای با جریان کم )•رودهای با جران متوسط •(medium flow)(hiyh flowرودهای با جریان باال )• ج( طبقه بندی بر اساس زمان تداوم

جریان:دائمی •فصلی•

طبقه بندی رودها:

منابع آلوده کننده رودخانه ها:)کارخانه ها و صنایع و نقطه ای الف(

اجتماعات شهری و روستایی() اراضی کشاورزی(غیر نقطه ای ب(

عوامل آلوده کننده آب رودخانه ها:آلودگی شیمیایی ==== مواد آلی و •

معدنیآلودگی فیزیکی ==== بر اساس رنگ ، •

کدورت ، وحرارتآلودگی فیزیولوژیکی ==== بر اساس •

طعم و بوآلودگی زیستی ==== بر اساس باکتری •

ها ، ویروس ها ، گیاهان و حیوانات

رودخانTه و مطالعTه پTایش اصTلی دالیTل ها:

آبی من]ابع وی]ژه ب]ه آبی من]ابع از ص]یانت اهمیت سطحی:ب]ر اس]اس ش]اخص موسس]ه بین المللی آب ، الTف(

ب]ه ش]دت کم آب محس]وب می از کش]ورهای ای]ران شود.طب]ق ش]اخص ه]ای ارزی]ابی من]ابع در جه]ان س]رانه ب(

مترمکعب می باشد.1700آب ایران در ج( بی]نی می ش]ود پیش ال]ذکر ف]وق رون]د براب]ر

س]ال آین]ده( ای]ران ب]ا بح]ران بی آبی 24 )1415س]ال مواجه خواهد شد.

نکته:با درک م]وقعیت کش]ور از نقط]ه نظ]ر امکان]ات من]ابع و اقتص]ادی ش]رایط ، آبه]ا آل]ودگی وض]عیت ، آبی اهمیت ارزی]ابی من]ابع آبی و نب]ود من]ابع قاب]ل توج]ه در این زمین]ه مطالع]ه و پ]ایش رودخان]ه ب]رای تهی]ه برنام]ه

های مدیریتی الزم و ضروری به نظر می رسد.

مراحل پایش و مطالعه یک رودخانه:- بازدید میدانی از منطقه1- تهیه نقشه های پایه از منطقه مورد 2

مطالعه: شامل:الف( نقشه پراکندگی مناطق مسکونی و

صنعتیب( کاربری اراضی: - کشاورزی -

مرتعی - جنگلی- اطالعات مربوط به زمین شناسی و 3

بافت خاک )سازندهای زمین شناسی( منطقه حوضه آبریز

- اطالعات مربوط به حداکثر و حداقل 4دبی در طول سال آبی

- اطالعات مربوط به مساحت حوضه 5آبریز

- اطالعات مربوط به تعیین میزان و نوع 6مصرف آب

متدولوژی پایش:برای متدولوژی پایش یک سری

دستورالعمل ها وجود دارد )سازمان های مختلف(

به عنوان مثال دستورالعمل نشریه شماره معاونت برنامه ریزی و نظارت 522

راهبردی رئیس جمهور- دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا وزارت نیرو

اهمیت تدوین دستوالعمل پایش کیفیت منابع آب:اهمیت پایش و اهداف برنامه پایش1.دامنه کاربرد پایش2.تعیین منابع آالینده3.پارامترهای مورد اندازه گیری در برنامه 4.

پایش

نحوه انتخاب محل - 1

ایستگاه و تعداد آنها

- زمان پایش )هفته ای 2

فصلی (– ماهیانه –

خشک – تر –

- بر آورد هزینه های 3

پایش

تعیین ایستگاههای پایش )براساس دستورالعمل(

عملیات نمونه برداری:روش نمونه برداری1.مشخصات ظرف نمونه برداری و آماده 2.

سازی آنهاروش برداشت نمونه از آب3.چگونگی ثبت مشاهدات میدانی4.روش حمل نمونه ها به آزمایشگاه5.عملیات آزمایشگاهی و اخذ نتیجه و ثبت 6.

مقدار پارامترها در جداول مخصوص

مدل ها و شاخص ای مطالعات پایش:مدل ها و شاخص های متفاوت و زیاد برای

برنامه مطالعه و پایش وجود دارد. از جمله این روش ها:

HORTONروش 1.

PRATIروش 2.

روش اورگان3.

OCONNORروش 4.

LEEروش 5.

ZAKروش 6.

OWENSروش 7.

ISNAL روش 8.

QUAL 2 Eروش 9.NSFWQI روش 10.

QUAL 2 Eمدل •یکی از مدلهای

اکولوژیکی تعیین کیفیت آب است.

برای اولین بار در آمریکا کاربرد داشته در دهه

ارائه گردید.1960بر روی بسیاری از

رودخانه های جهان نتایج رضایت بخش داشته

است. 15این مدل می تواند

جز که بر روی کیفیت آب موثر است را شبیه

سازی کند.

QUAL 2 Eموارد استفاده از مدل

ارزیابی اثرات تخلیه انواع گوناگون و میزان 1.

آالینده در اکوسیستم رودخانه

طراحی ایستگاههای نمونه برداری برای تجزیه و 2.

تحلیل خصوصیات شیمیایی در طول فرآیند

شناسایی مناطقی از رودخانه که غلظت اکسیژن 3.

محلول کمتر از حد اشباه می باشد.

برآورد اثرات تحمیل شده به اکوسیستم4.

QUAL 2محدودیت های استفاده از مدل E

قطعه50قطعه های مورد بررسی حداکثر 1.

و در 20عناصر محاسباتی در هر قطعه بیشتر از 2.

نمی باشد.500کل برنامه بیشتر از

می 9عوامل محاسبات سر شاخه ها حداکثر 3.

باشد.

عامل 50عوامل ورود و خروج فاضالب حداکثر 4.

می باشد.

4 حداقل 1/3این مدل نیاز به کامپیوتر با ویندوز 5.

مگابایت ظرفیت می باشد.10 و Ramمگابایت

یک NSFWQIاز میان مدل فوق الذکر و مدل

روش جامع و کامل می باشد که نسبت به مدل

های دیگر ارجحیت دارد.

:WQIمعرفی مدل

متخصص در 100در ایاالت متحده آمریکا بیش از

زمینه کیفیت آب فرا خوانده شدند تا استانداردی

برای کیفیت آب تدوین کنند.

تهیه گردید و شاخص 1970این استاندارد در دهه

( که water quality indexکیفیت آب نامیده شد. )

عنوان می گردد.WQIبه اختصار

خصوصیات شاخص:

این شاخص یک ابزار ریاضی است.1.

نتایج آزمایشات را به عدد تبدیل می کند.2.

نتایج به صورت کمی و قابل درک و به 3.

صورت ساده بیان می شود.

ارزانی و کارآیی مناسب به سایر مدل ها4.

کاربرد بیشتر نسبت به سایر مدل ها5.

در برداشتن تعداد زیادی از پارامترها6.

موارد استفاده از این مدل:بیان کیفیت آب یک حوضه مانند: دریاچه ، 1.

رودخانه ، نهرمنبع آبی در یک منطقه و یا در 2مقایسه بین 2.

منطق مختلفاین شاخص می تواند مالکی برای سنجش آب 3.

از نظر سالمت باشد. )کلی فرم ها(تعیین توان خودپاالیی رودخانه4.بررسی روند پر غذایی ،) پدیده یوتریفیکاسیون(5.بررسی حیات آبزیان )مثل ماهی ها( با توجه به 6.

DOو درجه حرارت ECبررسی در استفاده در کشاورزی با توجه به 7.

آب

نه پارامتر مورد سنجش قرار WQIدر مدل می گیرد.

شاخص کیفیت آب

100 – 90 عالی

90 – 71 خوب

70 – 51 متوسط

50 – 26 ضعیف

25 -0 بد

:WQIشاخص بندی کیفیت آب با مدل این شاخص یک شاخص کاهشی است.

با افزایش آلودگی شاخص کاهش می یابد. می باشد.100اعداد این شاخص بین صفر تا

)جدول شاخص بندی(

محاسبه شاخص با استفاده از معادله زیر:

Σ Qi Wi

Wi 1 تا 0 = وزن یا درجه اولویت عامل از

Qi 100 تا 0 = کیفیت پارامتر از

WQI 0 = شاخص کیفیت آب که مقدار آن از

متغیر است.100تا

پارامتر های این شاخص دارای وزن هایی هستند به شرح جدول ذیل:

:WQIروش محاسبه و تعیین شاخص مقدار هر پارامتر را از طریق آزمایش بدست می

قرار می دهیم هر Test resultآوریم و در قسمت هستند که از Q-valueکدام از این پارامترها دارای یک

طریق نمودار مخصوص بدست می آیند. ها این نمودار ها ، نتایج آزمایشات با xمحور

واحدهای مخصوص خود هستند. هر پارامتر را مشخص می کند که Q-valueها yمحور

یک عدد بی بعد است. Q-valueاعداد به دست آمده از نمودار در ستون

قرار می گیرد.با توجه به اینکه هر پارامتر دارای ضریب وزنی خالص می باشد اعداد بدست آمده از ضرب این ضرایب در

را مشخص می کند.WQIمقادیر این ستون شاخص

بTا آمTده بدسTت هTای پTارامتر مقTدار تطTبیق استانداردها

در کش]اورزی آب و ش]رب –عم]ده مص]رف ص]نعت مردم می باشد.

آن مص]رف ن]وع اس]اس ب]ر پ]ارامتر ه]ر اس]تاندارد مشخص می شود.

به]ترین منب]ع ب]رای مش]خص نم]ودن اس]تانداردهای کت]اب استاندارد متد می باشد.

انتش]]ار ب]]ه اق]]دام مت]]ولی س]]ازمانهای ای]]ران در استانداردهایی براساس مصارف مختلف نموده اند.

به ط]ور مث]ال: اس]تاندارد آب آش]امیدنی طی مراح]ل آخ]رین آن ب]ا عن]وان وی]ژگی 1376تجدی]د نظ]ر در س]ال

انتش]ار ی]افت و در 1053ه]ای پش]یمانی آب ب]ه ش]ماره می محس]وب کش]ور رس]می اس]تاندارد حاض]ر ح]ال

شود.از بعض]ی ب]رای اس]تانداردهای از تع]دادی مقایس]ه

.پارامترهای کیفی آب .آشامیدنی

GIS:و کاربرد آن در پهنه بندی رودخانه ها جغرافیایی: اطالعات Gographicalسیستم

information systemتعریف:

ی]ک از اس]ت عب]ارت جغرافی]ایی اطالع]ات سامانه داده و اف]زار ن]رم ، اف]زار از س]خت منس]جم نظ]ام ب]ه هاس]ت ک]ه امک]ان می ده]د داده ه]ای وارد ش]ده انتق]ال ، ارزی]ابی و رایان]ه ، ذخ]یره ، تجزی]ه و تحلی]ل ، ای نقش]ه اطالع]ات ص]ورت ب]ه و ش]ده بازی]ابی ج]دولی ، و م]دلی از پهن]ه ه]ای جغرافی]ایی منتش]ر می

شوند.GIS رکن اساسی 4 دارای

است:سخت افزار1.نرم افزار2.داده ها3.کاربر4.

در پهنه بندی رودخانه ها:GISکاربرد

–وضعیت توپوگرافی منطقه: - طبقات شیب 1.

جهت - ارتفاع

کاربری اراضی حوضه آبریز: -پوشش گیاهی - 2.

جنگل مرتع - زراعی و باغی - فعالیت دامپروری

پراکنش مناطق مسکونی3.

پراکنش مناطق صنعتی4.

زمین شناسی و سازنده های زمین شناسی 5.

نوع خاک–حوضه آبریز

:GISابزارهای مورد استفاده در نقشه1.عکس های هوایی2.تصاویر ماهواره ای3. برای طول و عرض جغرافیایی GPSدستگاه 4.

)ایستگاهها(

:GISدالیل استفاده از

پاسخگویی به نیاز کاربران1.

ساماندهی و افزایش بهره وری از منابع 2.

موجود

بهینه سازی سرمایه گذاری ها و برنامه 3.

ریزی ها

ابزاری مفید در جهت تصمیم گیری 4.

مدیران

سرعت و دقت آن باالست.5.

ق ل تلفی

GجدوIS

ص شاخ

با

NSF

WQI

چگTونگی پهنTه بنTدی یTک رودخانTه بTا اسTتفاده

:GISاز

ب]ه ع]دد ش]اخص توج]ه در WQIبا رودخان]ه مس]یر

ایس]تگاههای ب]ا رن]گ ه]ای مختل]ف تفکی]ک می ش]ود

ک]ه ه]ر رن]گ نش]ان دهن]ده وض]عیت رودخان]ه در آن

ایستگاه با توجه به عدد شاخص می باشد.

پ]االیی خ]ود ت]وان ک]ه همچ]نین مش]خص می ش]ود

رودخان]ه در ک]دام پهن]ه بیش]تر و در ک]دام پهن]ه کم]تر

است.

منابع: (، محاسبات خود 1366- خاتمی - سید هادی ، )1

پاالیی رودخانه ها ، انتشارات سازمان حفاظت محیط زیست

(، خودپاالیی 1 386- خاتمی - سیدهادی ، )2رودخانه ها ، انتشارات سازمان حفاظت محیط

زیست.( ارزیابی کیفیت 1390- خاتمی - سیدهادی ، )3

آب )آب های سطحی رودخانه ها( انتشارات شرکت مهندسی توسعه آب آسیا

(، 1390 مهدی -احمدی ، )و- رمضانی - علی 4پهنه بندی کیفی رودخانه گدارخوش با استفاده از

، پایان نامه کارشناسی GIS در محیط QWIشاخص ارشد دانشگاه آزاد اسالمی

( ، ارزیابی و 1390- مخدوم - مجید و همکاران )5برنامه ریزی محیط زیست با سامانه اطالعات

GISجغرافیایی

( ، 1385- سیدمحمد - میرمحمد صادق ، )6 مدل سازی و تجزیه و ArcGISآموزش نرم افزار تحلیل های مکانی

و نبی زاده - رامین ،- کریمیان - آرزو 7 مهران - ،( ، کاربرد سیستم های اطالعات 1386افخمی،)

جغرافیایی در پهنه بندی کیفی رودخانه ها( ، برسی کیفیت آب 1388- رازدار - بابک ، )8

QUAL2Eرودخانه پسیخان با استفاده از مدل - معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رئیس 9

دفتر مهندسی معیارهای فنی آب و آبفا ، –جمهور 522(، نشریه شماره 1388)

دستورالعمل پایش کیفیت آب های سطحی )جاری(- هوشمند - عبدالرحیم ، دلقدسی- مهدی،و 10

( ، پهنه بندی وضعیت 1387حسام - سید کابلی ، ) با WQIکیفی رودخانه کارون بر اساس شاخص

GISبهره گیری از

( ، پهنه 1388- عسکری - محمد سعد و همکاران ، )11بندی کیفیت آلودگی آب رودخانه سیمینه رود بر اساس

GIS با استفاده از NFS WQIشاخص ( ، پهنه بندی 1386- مهردادی - ناصر و همکاران، )12

و WQIکیفی آب رودخانه گرگان رود بر اساس شاخص GIS- رحیمی معظم پور - صغری و همکاران ، 13

( ، پهنه بندی کیفی رودخانه زرد بر اساس 1390) با بهره گیری از سامانه اطالعات WQIشاخص

جغرافیایی( ، بررسی پهنه بندی 1389- نوروزی - جمشید ، )14

GIS رودخانه دیوجین در محیط WQIشاخص کیفیت آب ( ، پهنه 1388- صمدی-محمد تقی و همکاران ، )15

بندی کیفی آب رودخانه دره مرادینگ همدان بر اساس GIS در محیط WQIشاخص

( ، تعییم وضعیت 1387- نازلی مقدم - یکتا ، )16کیفی رودخانه بالخو چای با استفاده از شاخص

NSFWQI و پهنه بندی آن توسط GIS سومین ، کنفرانس منابع آب ایران.

( پهنه بندی 1390- آخوندی - لیال و همکاران ، )17رودخانه قمرود بر اساس شاخص کیفی آب

(NSFWQI با استفاده از )GIS – چهارمین کنفرانس منابع آب ایران

- سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور ، مدیریت 18( ، دستورالعمل نمونه 1383منابع آب ایران ، )

1382برداری آب ، نشریه شماره 19. oguchi , tand jarvie , hp.(2000) , river water guality in hamber catcment t : an interoduction using GIS based mapping and analysis , sci total environ , 20- veerabhadram. K (2001), mapping of water quality index (wqi) using (GIS) as decision supporting system tool.

پایان

با تشکر از توجه شما