بررسی تغییرات کیفی آب رودخانۀ زاینده‌رود با استفاده از منطق فازی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مدیریت بحران پژوهشکده بین‌المللی شاخص پژوه

2 استاد جغرافیا، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

3 استادیار جغرافیای طبیعی پژوهشگاه شاخص پژوه، پژوهشکده جغرافیا

چکیده

رشد فزایندۀ جمعیت و نیاز این جمعیت به محصولات کشاورزی و محدودیت آب برای تولیدات کشاورزی مسألۀ کم‌آبی را به‌گونه‌ای بسیار جدی فرا‌روی کشورمان قرار داده است. آمار بیانگر این است که سرانۀ آب کشور از 4000 تا 5000 مترمکعب در دهۀ30 شمسی به حدود 1431 مترمکعب در شرایط حاضر رسیده است و درصورت تداوم روند کنونی به کمتر از 1000 مترمکعب در سال 1400 خواهد رسید. در صورتی که جمعیت استان اصفهان از 1231204 نفر در سال 1335 به 4879312 نفر در سال 1390 رشد جمعیت داشته است. داده‌های تحقیق، دوازده عنصر کیفی آب شامل شوری، اسیدیته، سدیم، بیکربنات، موادجامد محلول،کلسیم، منیزیم، پتاسیم، نسبت جذب سدیم، کلر، نیترات و سولفات را تشکیل می‌دهند. کاتیون‌ها و آنیون‌ها براساس آمارگیری در هفت ایستگاه آب‌سنجی رودخانۀ زاینده‌رود در استان اصفهان از شرکت آب منطقه‌ای اصفهان اخذ شد. بازۀ زمانی داده‌ها مربوط به سال 1385 و سال‌های 1390 تا 1394 می‌باشند. به‌منظور مشخص‌کردن میزان آلودگی آب رودخانۀ زاینده‌رود، از روش تحلیل طبقه‌بندی فازی استفاده شد. با تشکیل ماتریسی در ابعاد 17×760 سطر و ستون در نرم‌افزار متلب با روابط فازی، خوشه‌بندی فازی انجام شد. درنهایت نقشه‌های طبقه‌بندی‌شده، حد مجاز تا غیرمجاز آب رودخانه با استفاده از نرم‌افزار سامانۀ اطلاعات جغرافیایی ترسیم شدند. نتایج نقشه‌های طبقه‌بندی‌شدۀ آب زاینده‌رود نشان داد، از ایستگاه پل چوم تا تالاب گاوخونی مقدار همۀ عناصر کیفی آب به‌جز کلر و سولفات برای استفادۀ آب آشامیدنی بالا بوده و غیر مجاز می‌باشند و حتی در بعضی ایستگاه‌های نزدیک پایاب رودخانه برای کشاورزی و صنعت نیز آب در حد غیرمجاز اندازه‌گیری شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study on the qualitative changes in water of Zayandeh Rood River using fuzzy logic

نویسندگان [English]

  • Fariba Rahpou 1
  • hasan ali gayoor 2
  • zoreh ragabi 3
1 Financial Planning Manager / Esfahan Regional Water Authority
چکیده [English]

Increasing population growth and the need of this population for agricultural products and water restriction for agricultural products has put the problem of water scarcity very seriously in our country.. Statistics show that per capita water from 4000 to 5000 cubic meters in 1330s has reached to about 1431 cubic meters in the current situation and by continuation of current trends, it would be less than 1,000 cubic meters in 1400. While the population of the province from 1231204 in 1335 had a population growth to 4879312 in 1390. Research data were twelve elements of water quality including salinity, pH, sodium bicarbonate, dissolved solids, calcium, magnesium, potassium, sodium absorption ratio, chloride, nitrate and sulfate. Cations and anions were taken based on a survey of seven hydrometric stations on Zayandeh Rood River in Esfahan regional-water authority. The periods of data are 1385 and 1390 to 1394. Fuzzy classification analysis was used to determine the extent of water pollution in Zayandeh Rood River by forming a matrix in the row and column dimensions of 760 * 17 in MATLAB software, fuzzy clustering was performed by of fuzzy relations. Finally, the classified maps of authorized to unauthorized limit in the river were drawn by GIS software. The results of classified plots from Choom Bridge to Talab-Gavkhooni show that the amount of all elements in water except chloride and sulfate are high for drinking water, and even in some stations near shoal river, these elements are high and unauthorized for agricultural and industrial purposes

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zayandeh Rood river
  • Fuzzy logic
  • qualitative changes in water

منابع

امینی‌پورشیانی. سمانه؛ محسن محمدی؛ محمدرضا خالدیان؛ اعظم‌السادات میرروشندل (1395). ارزیابی کیفیت آب رودخانۀ گاز رودبار با استفاده از شاخص کیفی NSFWQI و شاخص LIOU  فصلنامۀ علمی- پژوهشی اکوبیولوژی تالاب. سال هشتم. شمارۀ 27. صفحات 78- 65.

جمالی، سعید؛ احمد ابریشم‌چی؛ مسعود تجریدی (1384). ساخت مدل‌های پیش‌بینی جریان رودخانه و بهره‌برداری از مخزن سد زاینده‌رود با استفاده از سیستم استنباط فازی، مجله آب و فاضلاب، شمارۀ 64. صفحات 34- 25.

جمشیدی، شروین؛ محمدحسین نیک‌‌سخن (1394). تخصیص بهینۀ بار آلودگی بر‌مبنای الگوی تجارت‌ کیفیت آب در پایین‌دست رودخانۀ سفیدرود، مجله مدیریت‌آب ‌و آبیاری. دورۀ 5. شمارۀ 20. صفحات 259-243.

حسین‌زاده، ادریس؛ حسن خرسندی؛ ناصر رحیمی؛ سامان حسین‌زاده؛ مهدی علیپور (1392). ارزیابی کیفیت آب رودخانۀ آیدوغموش با استفاده از شاخص‌کیفی NSFWQI و شاخص LIOU، مجلۀ پزشکی ارومیه. دورۀ 24. شمارۀ 2. صفحات 162-156.

حاجیان، ناصر (1395). مرجع جامع زاینده‌رود، انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان. چاپ اول. صفحات 57-56 .

زارع‌گاریزی. آرش؛ امیر سعدالدین؛ شیخ واحد بردی؛  عبدالرسول سلمان‌ماهینی(1391).بررسی روند تغییرات بلندمدت متغیّرهای کیفیت آب رودخانۀ چهل‌چای (استان گلستان)، مجلۀ پژوهشی آب‌ایران.سال 6. شمارۀ 10. صفحات 155-165.

سالنامۀ آماری آب (1393). تهران، وزارت نیرو، انتشارات‌دفتر برنامه‌ریزی کلان آب و آبفا- صفحه 15.

شهسواری‌پور، ناهید؛ علی اسماعیلی (1390). بررسی آلودگی میکروبی رودخانۀ هراز و تعیین کاربری‌های‌ مجاز آب ‌رودخانه با توجه به استانداردهای جهانی، مجلۀ علوم و تکنولوژی محیط زیست. دورۀ 13. شمارۀ 4. صفحات 94-81.

عابدی‌کوپایی، جهانگیر؛ زهره نصری؛ خلیل طالبی؛ علیرضا مامن‌پوش؛ علیرضا موسوی (1390). مطالعه کیفیت شیمیایی و آلودگی آب زاینده‌رود در بالادست به دیازینون و توان خودپالایی آن، مجلۀ علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی علوم آب و خاک. سال 15. شمارۀ 56. صفحات 19-1.

 مطالعات‌ جامع حوضۀ ‌آبریز گاوخونی (1386). مهندسین مشاور یکم، بخش محیط زیست. صفحات ‌35-34 .

مؤسسۀ استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران (1388). استاندارد ملی ایران 1053، تجدید نظر پنجم.

یوسفی‌فلکدهی، عذرا؛ غلامرضا گلپرور؛ علیرضا صافدل؛ میراحمد لشت‌نشایی (1391). بررسی آلودگی آب رودخانۀ زیلکی رود در استان گیلان، مجلۀ پژوهش آب ایران. سال 6. شمارۀ 10. صفحات 202-197.

Kauffman G.J. and Bellen A.C (2010). Water quality trends (1970 – 2005) along Delaw are streams in the Delaware and Chesapeake Bay watershed S, USA, Water Air Soil pollut 208: 345-375.

Lotfalizadeh.l.A (1965). Fuzzy, Sets, Information and Control, Vol. 8, PP. 338-358.

Lotfizadeh.l.a (1977). Fuzzy Sets and Their Application to Pattwern Recognition and Clustering Analysis,Classification & Clustering, San Francisco,California,PP.251-299.

Maryna Strokal, LinMa, Zhaohai Bai, Shengji Luan, Carolien Kroeze1, Oene Oenema, Gerard Velthof and Fusuo Zhang (2016).  Alarming nutrient pollution of Chinese rivers as a result of agricultural, Environmental Research letters, IOP, Publishing, 11,PP.1-10.

Protano Carmela ,Loredana Zinna ,Saverio Giampaoli, Vincenzo Romano Spica, Salvatore Chiavarini (2014).  Heavy Metal Pollution and Potential Ecological Risks in Rivers:A Case Study from Southern Italy, Bull Environ Contam Toxicol  92:75-80.

Rosli, N. A., Zawawi, M. H. and Bustami, R. A (2012). Salak River Water Quality Identification and Classification According to Physico-Chemical Characteristics. Procedia Engineering, 50: 69-77

Samantray P, Mishra BK, Panda CR, Rout SP (2009). Assessment of Water uality Index in Mahanadi and Atharabanki Rivers and Taldanda Canal in Paradip Area, India. J Hum Ecol 2009;26(3):153-61.

Wardiatno, R. Y and Effendi, H (2015). Water Quality Status of  Ciambulawung River, Banten Province, Based on Pollution Index and NSF-WQI. Procedia Environmental Sciences, 24: 228-237.

Yang. X and .W (2010). GIS – based spatial regression and prediction of water quality in river networks : A case study in IOWA. J. Environ . Manage . 91 : 1934- 1951.

Yetik . M . K , BERBER . R and karadurmus . E (2009). River water quality model verification through a GIS based software . p1-6 , APCHEM 2009 , IFAC , symposium on. Advanced control of chemical processes , July 12-15 ISTANBUL - Turkey.