حامد نوذري

ورود آلاینده های رنگی و مواد دارویی به منابع آب اثرات زیان باری بر سلامت انسان و محیط زیست دارد. در سالیان اخیر روش های جذب سطحی با استفاده از جاذب های سنتزی جهت حذف آلاینده ها از منابع آب استفاده فراوان پیدا کرده است. نانو ذره نیکل- روی- فریت (Ni0.5Zn0.5Fe2o4) و پلیمر پلی آکریل آمید سولفونه شده اصلاح شده با پنتا آزا تترا اتیلن شبکه ای (PAM-SO3-N5) به عنوان جاذب سنتزی می تواند در حذف آلاینده های فیزیکی و شیمیایی از محیط های آبی موثر باشند. هدف از کار تحقیقاتی حاضر، تعیین پارامترهای بهینه فرآیند جذب سطحی (Adsorption) در حذف رنگ های کالماگیت و دایرکت بلو به وسیله پلیمر پلی آکریل آمید و حذف داروی سیپروفلوکساسین با استفاده از نانوذره نیکل- روی –فریت از آب های آلوده در شرایط آزمایشگاهی است. در این تحقیق، پارامترهای اثرگذار از جمله اثر pH ، زمان تماس واکنش، مقدار جاذب و غلظت اولیه (COD) در فرآیند حذف آلاینده ها با استفاده از روش های one-factor-at-a-time method ، multivariate optimizatioو تئوری بازی ها مورد بررسی و محاسبه قرار گرفت. نرم افزار Designe Expert در بهینه یابی multivariate optimization و طراحی RSM مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از نرم افزار CapdetWorks (به منظور برآورد هزینه های تصفیه)، روش MCDM (تشکیل ماتریس انتقال و شکل گیری تئوری بازی)، نرم افزار GMCRII (به منظور تحلیل مناقشه بین صاحبان صنایع و کارشناسان محیط زیست) و طرح RSM (شبیه سازی شرایط تصفیه و تعیین پارامترهای بهینه بر مبنای تئوری بازی ها) برای بهینه یابی در روش تئوری بازی ها استفاده شد. داده های بدست آمده به منظور حذف کالماگیت، دایرکت بلو و سیپروفلوکساسین به ترتیب با ایزوترم های لانگمیر، فروندلیچ، لانگمیر و سینتیک شبه دوم انطباق بیشتری داشتند. ماکزیمم ظرفیت جذب برای هرکدام به ترتیب 2000 ، 5000 و 5/55 میلی گرم در هر گرم جاذب محاسبه شد.

بسیاری از شبکه های توزیع آب در معرض بحران کمبود منابع آبی، محدودیت های اقتصادی جهت بهره برداری و فرسودگی اجزای خود می باشند. لذا موضوع برنامه ریزی صحیح و مدیریت منابع آب و بهبود و توسعه شیوه های مدیریتی شبکه های آب و فاضلاب، جهت استفاده پایدار از منابع آب موجود و جلوگیری از ضرر اقتصادی شرکت آب و فاضلاب بسیار ضروری است. در این راستا روش پویایی سیستم، یک ابزار مدیریتی آینده نگر و بر اساس رویکرد جامع می باشد. در این تحقیق با استفاده از روش پویای سیستم، شبکه آب و فاضلاب شهر همدان در نرم افزار VENSIM شبیه سازی شد. پس از شبیه سازی، ابتدا دقت مدل در تعیین میزان تغییرات حجم و میزان تأمین آب شرب توسط منبع آب های سطحی و زیرزمینی مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با استفاده از روش ترکیبی پویایی سیستم-ارزش فعلی (SD-NPV)، بهترین زمان جایگزینی لوله های شبکه، بهینه سازی شد. همچنین با استفاده از روش الگوریتم بهینه سازی پاول و به منظور بهبود توازن مالی شرکت آب و فاضلاب شهر همدان، میزان بهینه قیمت آب شرب در قالب سناریو های مختلف تعیین گردیدند. به منظور تجزیه و تحلیل آماری از شاخص های آماری ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، خطای استاندارد (SE) و ضریب تبیین (R2) استفاده شد. بر اساس نتایج اقتصادی، برای شاخص منفعت به هزینه، مقدار RMSE برابر 01/0، SE برابر 03/0 و R2 برابر 993/0 محاسبه شد که با توجه به این نتایج می توان گفت، مدل توسعه داده شده در این تحقیق از دقت بسیار بالایی در شبیه سازی بیلان مالی شرکت برخوردار است. طبق نتایج روش های ارائه شده در این تحقیق، زمان بهینه جایگزینی لوله ها در شبکه آب و فاضلاب شهر همدان، سال 1420 می باشد. نتایج سناریو های این تحقیق نشان داد که تا زمانی که سرانه مصرفی خانوار های پردرآمد ، متوسط و کم درآمد به ترتیب 138، 203، 268 لیتر در شبانه روز برای هر فرد باشد، منطقه با هیچ کمبودی آبی روبه رو نیست و میزان شاخص منفعت به هزینه رو به بهبود می باشد. همچنین با تعیین قیمت بهینه آب شرب با توجه به درآمد خانوار های شهری، می توان بیلان مالی شرکت را افزایش داد و علاوه بر جلوگیری از ضرر دهی شرکت آب و فاضلاب، با افزایش ضریب نوسازی لوله ها، سطح رفاه اجتماعی را نیز بالا برد. در نهایت تجزیه و تحلیل نتایج سناریو های بررسی شده نشان داد که روش تحلیل پویایی سیستم در بهینه سازی و دست یاب

یکی از راهکارهای توسعه کشاورزی، استفاده بهینه از شبکه های آبیاری و زهکشی است که منجر به بهره وری بالاتر و سود اقتصادی بیشتری خواهد شد. در همین راستا بررسی کمی و کیفی زه آب تولیدی از این شبکه ها به منظور مدیریت و کنترل آن امری ضروری می باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از روش تحلیل پویایی سیستم مدلی توسعه داده شد تا بتواند الگوی کشت محصولات شبکه های آبیاری و زهکشی را به همراه میزان دبی و شوری زه آب خروجی از مزارع تمامی این شبکه ها، شبیه سازی نماید. سپس با استفاده از الگوریتم Powell، سودآوری اقتصادی کشت محصولات زراعی درون شبکه ها با در نظر گرفتن شوری و دبی زه آب خروجی از مزارع، بهینه سازی شد. جهت اعتباریابی نتایج مدل از آمار و اطلاعات شبکه آبیاری و زهکشی کوثر واقع در استان خوزستان برای الگوی کشت و مزارع توسعه نیشکر امیرکبیر برای دبی و شوری زه آب استفاده شد. پس از اعتباریابی مدل، الگوی کشت تمامی شبکه های آبیاری و زهکشی اطراف زهکش اصلی WMD شامل شبکه های نواحی عمرانی دشت آزادگان 1، 2، 3 و 4، حمیدیه، جنوب کرخه نور، کوثر، توسعه نیشکر دهخدا، چمران، توسعه چمران، جفیر، توسعه نیشکر امیرکبیر و توسعه نیشکر میرزاکوچک خان واقع در استان خوزستان بهینه سازی و تحت سناریوهای مختلف بررسی گردید. 5 سناریو با هدف 1) بیشینه کردن نسبت سود به هزینه، 2) کمینه کردن شوری زه آب خروجی از شبکه ها، 3) کمینه کردن دبی زه آب خروجی از شبکه ها 4) کمینه کردن توامان شوری و دبی زه آب خروجی از شبکه ها و 5) ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی به صورت همزمان، جهت بهینه سازی الگوی کشت محصولات این شبکه ها با قیود غیر پلکانی و پلکانی در تغییر مساحت مزارع در نظر گرفته شد. مقایسه سطح زیر کشت محصولات زراعی شبکه های آبیاری و زهکشی برای پنج سال متوالی تحت سناریوهای مختلف نشان داد که برخی از محصولات مانند هندوانه، با توجه به هزینه ها، میزان آب مصرفی و قیمت پایین فروش آن، ارزش اقتصادی تولید در منطقه مورد مطالعه را غالبا ندارد و همچنین ملاحظات زیست محیطی را نیز در نظر نمی گیرد. اما محصولاتی مانند گندم شرایط متفاوتی داشته و تولید آن با در نظر گرفتن تمامی سناریوها مناسب می باشد. آنالیز نتایج سناریوهای مذکور نشان داد مدل حاضر در شبیه سازی و بهینه سازی شبکه آبیاری، الگوی کشت آن و تعریف سایر سناریوها از دقت خوبی برخوردار است

جریان در داخل حفره های کناری، دارای گردابه های متنوعی است (گردابه اولیه و ثانویه) که تحت تاثیر عدد رینولدز، شکل حفره و نسبت شکل (W/L) قرار دارند. در مدیریت رودخانه، کنترل میزان تبادل ماده بین رودخانه و نواحی مرده متصل به آن، دارای اهمیت بسیاری است. در این نواحی، با کاهش سرعت جریان و افزایش زمان مانایی، تنوع زیستی گیاهان و جانوران نیز افزایش می یابد. تغییر شکل حفره نیز می-تواند در اندازه زمان مانایی موثر باشد. در پژوهش حاضر برای بررسی تاثیر تغییر شکل حفره تحت تاثیر چهار دبی و عمق آب متفاوت بر زمان مانایی و تعداد گردابه ها، از یک کانال آزمایشگاهی استفاده شد..آلاینده شوری در عرض کانال تزریق شد و برای اندازه گیری غلظت آن از 23 پراب استفاده گردید. خطوط جریان، گردابه های اولیه و ثانویه، شدت تلاطم با استفاده از پردازش تصویر محاسبه شدند. همچنین زمان مانایی و ضریب تبادل از منحنی های رخنه حاصل از پراب ها محاسبه شدند. همچنین توانایی مدل STAR-CCM+ در مدل سازی سه بعدی جریان، در مجموعه-ای متوالی از نواحی مرده مورد بررسی قرار گرفت. برای رسیدن به این هدف، مدل برای تعیین بهترین مدل آشفتگی واسنجی شد و سپس مورد استفاده قرار گرفت. نوآوری پژوهش حاضر به دوصورت زیر است. اول استفاده از مجموعه ای متقارن از پنج حفره متوالی و دوم تغییر شکل حفره ها از حالت منظم به یک حالت نامنظم شبیه به آنچه در طبیعت مشاهده می شود. نتایج نشان داد که نوع گردابه و زمان مانایی تحت تاثیر نسبت شکل قرار ندارند و دو پارامتر شرایط جریان و شکل حفره عامل تاثیرگذار تری هستند. با تغییر شکل حفره، شدت تلاطم بیشینه کاهش پیدا کرد. نتایج نشان داد که تاثیر شکل حفره بر گردابه های ثانویه بیشتر از تاثیر عدد رینولدز است. نتایج نشان داد که شتاب گرفتن جریان در کانال اصلی باعث جدایی بیشتر جریان و افزایش سرعت جریان در نزدیکی گوشه بالادست حفره می شود. با ورود جریان به داخل حفره، سرعت متوسط جریان کاهش پیدا می کند و ناحیه ای با سرعت پایین در داخل حفره شکل می گیرد. نتایج حاصل از مدل سازی عددی نشان داد که، مدل RANS2 دو ناحیه ای در مقایسه با مدل RANS1 تک ناحیه ای عملکرد بهتری دارد. اما در مجموع بهترین عملکرد را مدل LES دو ناحیه ای داشت.

ورود مواد مغذی به دریاچه ها و ایجاد شرایط تغذیه گرایی یک مشکل جدی در تمام مناطق دنیا می باشد که رشد جلبک ها را در آب زیاد می کند. کلروفیلa که جزء بیشتر جلبک ها است به آسـانی قابل اندازه گیری است و معرف مناسـبی بـرای زیسـت تـوده جلبـک می باشد. با تعیین میزان کلروفیلa و تغییرات آن در طی سال، مدیریت برای کنترل بهتر پدیده تغذیه گرایی میسر خواهد بود. اما به دلیل وجود مشکلات متعدد اطلاعات میدانی از این پارامتر مهم غالبا وجود ندارد یا اطلاعات بسیار اندکی از آن موجود می باشد. روش های متدوال نمونه برداری میدانی پرهزینه و زمان بر هستند و نیز نیروی کار ماهر و زیادی را نیاز دارد. یک محدودیت دیگر برای نمونه برداری میدانی این است که برخی از مناطق آب ممکن است غیرقابل دسترسی باشد یا برای روش های متداول میدانی همراه با مخاطره و بسیار مشکل باشد. نمونه رداری میدانی تنها اندازه گیری-های درجا را در نقاط کوچکی به دست می دهد که ممکن است نماینده کل پیکره آبی نباشد. با استفاده از تکنولوژی سنجش از دور می توان مشکلات هزینه بالا، زمان بر بودن و عدم دسترسی را که در روش های متداول نمونه برداری وجود دارد، حل نمود و نیز پوشش گسترده ی از کل پیکره آبی به دست آورد. تصویر ماهواره لندست می تواند یک منبع مناسب باشد زیرا دوره طولانی است که از آن بهره برداری می شود و امکان تحلیل گذشته نگر را دارد. این تحقیق در نظر دارد پدیده تغذیه گرایی را در مخزن با استفاده از سنجش از دور بررسی کند. این مطالعه در دو مرحله انجام شد. مرحله اول شامل جمع آوری و آنالیز داده های میدانی بود. در مرحله دوم از داده های ماهواره های لندست 8 و لندست 7 استفاده شد. جمع آوری داده های میدانی پارامترهای کیفی آب از قبیل غلظت کلروفیلa برای دریاچه سد اکباتان در سه نوبت انجام شد. بخش اول داده ها شامل 30 نمونه می باشد که در تاریخ 24 تیر ماه 1393 جمع آوری شد. بخش دوم داده ها در تاریخ 3 بهمن 1393 جمع آوری شد و شامل 20 نمونه بود. بخش سوم داده ها نیز در تاریخ 28 اردیبهشت 1395 جمع آوری شد که شامل 26 نمونه بود. از این داده ها جهت مدل سازی غلظت کلروفیلa با استفاده از تصاویر لندست 8 استفاده گردید. به منظور مدل سازی غلظت کلروفیلa با استفاده از تصاویر لندست 7 نیز از داده های میدانی جمع آوری شده در سال 1389 استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد در دریاچه

انتخاب یک معادله زهکشی با دقت قابل قبول همواره چالش اصلی طراحان برای طراحی سامانه های زهکش زیرزمینی می باشد. در این پژوهش برای تخمین شدت روزانه و تجمعی زه آب خروجی از مزرعه ای واقع در کشت و صنعت امام خمینی از هفت معادله جریان همگام زهکشی استفاده شد. نتایج ارزیابی عملکرد معادلات زهکشی نشان داد که معادله هوخهات دارای بیشترین دقت در پیش بینی شدت جریان زهکشی و معادله ارنست دارای کمترین دقت در پیش بینی شدت جریان زهکشی می باشد. همچنین از بین معادلات جدید توسعه یافته، تنها معادله یوسفی و همکاران با دقت نسبتا خوبی شدت جریان خروجی از زهکش را پیش بینی نمود و در اولویت دو بعد از معادله هوخهات قرار گرفت. با توجه به معیارهای زیست محیطی و نتایج این پژوهش، برای کاهش تلفات کودی در حد امکان می بایست فاصله زهکش ها افزایش و عمق زهکش کاهش داده شود. بنابراین در این منطقه، تراکم بهینه سیستم زهکشی بطوریکه مجموع تلفات زهکشی نیترات و آمونیوم را به کمتر از 25 کیلوگرم در هکتار کاهش دهد و عملکرد نسبی محصول را به مقدار 90 در صد حفظ کند، عمق و فاصله 1/1 متر و 80 متر می باشد.