بخشی از مقاله
بررسي تغييرات زماني پارامترهاي کمي و کيفي آب رودخانه ي بهمنشير
چکيده
بررسي و مقايسه ي تغييرات دراز مدت پارامترهاي کيفي و کمي يک روش متعارف در زمينه ي شناسايي و بررسي علل آلاينده هاي موجود در رودخانه مي باشد. در اين مقاله با استفاده از داده هاي تراز آب ، سختي آب ، هدايت الکتريکي ، pH، کدورت ، مجموع کاتيونها و مجموع آنيونها در بين سالهاي ۱۳۴۹ تا ۱۳۸۶ در رودخانه بهمنشير، اقدام به مقايسه ي اين پارامترها با استفاده از روشهاي آماري در طول زمان شده است و در ادامه تغيير و يا عدم تغيير اين کميتها در طي اين سالها بررسي شد. نتايج نشان داد ميزان تراز آب رودخانه بهمنشير از گذشته تا به حال تغيير زيادي نداشته است و علت اصلي کاهش کيفيت آب رودخانه مديريت ضعيف زيست محيطي در طول رودخانه بهمنشير مي باشد.
کليد واژه ها : رودخانه بهمنشير - کيفيت آب - رونديابي - آزمون من کندال
۱- مقدمه
شناسايي و بررسي علل آلاينده هاي موجود در رودخانه مهمترين ابزار به منظور مديريت زيست محيطي رودخانه مي باشد بررسي و مقايسه ي تغييرات دراز مدت پارامترهاي کيفي و کمي رودخانه يک روش شناخته شده در اين زمينه بوده است .
تاکنون مطالعات مختلفي در زمينه بررسي کمي و کيفي آب رودخانه ها در ايران انجام شده است که مي توان به عنوان نمونه به چند مورد اشاره کرد. حسيني زارع و سعادتي (۱۳۸۰) با استفاده از داده هاي پنج دهه اخير از کيفيت آب در کل طول رودخانه کارون روند تنزل کيفيت و افزايش شوري رودخانه کارون را در سالهاي اخير و همچنين عوامل اصلي مؤثر بر کاهش کيفيت در سالهاي اخير را مورد بررسي قرار دادند اين عوامل شامل کاهش آبدهي رودخانه در اثر خشکساليهاي مکرر، افزايش حجم آلاينده هاي ورودي به رودخانه ، عدم هماهنگي زماني طرحهاي توسعه منابع آب و بهره برداري از طرحهاي توسعه کشاورزي ، پيشروي آب خليج فارس به درون بهمنشير مي باشند.
بطور مشابهي تولائي نژاد و همکاران (۱۳۸۵) روي منابع آلاينده در مصب کارون مطالعه کردند و ضمن اشاره به اينکه در ۲۵ سال آينده با دو برابر شدن جمعيت سرانه آب از ۲۵۰۰ مترمکعب فعلي به ۱۲۵۰ مترمکعب رسيده و بخشي از آب هاي قابل استحصال توسط فاضلاب هاي مختلف آلوده خواهند شد، اقدام به مطالعه روي کيفيت آب در ۱۹ ايستگاه در مناطق جزر و مدي در مصب کارون و در نواحي مسکوني خرمشهر و آبادان نموده و ميزان اکسيژن محلول ، pH، تغييرات BOD و COD و همچنين فلزات سنگين نظير نيکل ، سرب ، کادميوم و جيوه مخصوصا در ايستگاه بهمنشير را مورد بررسي قرار دادند و روشهاي بهبود مديريت کيفي براي اين مصب ارائه شد.
کرمي و همکاران (۱۳۸۷) اقدام به بررسي کيفيت آب کارون با استفاده از منحني هاي شاخص کيفيت نمودند و با استفاده از اطلاعات يازده ايستگاه بر روي کارون ، با استفاده از نظام شاخص کيفيت آب بر اساس منحني ها و جداول شاخص کيفيت که در سال ۱۹۷۰ توسط بنياد ملي بهداشت آمريکا ارائه گرديده ، شاخص کيفيت سالانه و فصلي براي ايستگاه هاي مختلف را استخراج کردند. کمترين وضعيت کيفي مربوط به ايستگاه آبفا خرمشهر بود و همچنين با توجه به طبقه بندي هاي انجام شده مشخص شد که کليه ايستگاه هاي مورد مطالعه در شرايط ايجاد تغييرات شديد مشخصات آب قرار دادند و اين بدين معني است که کيفيت آب در رودخانه کارون دستخوش تغييرات زماني شديد است و اين حالت ها نياز به چاره انديشي و مديريت صحيح را براي رودخانه کارون و بهمنشير به اثبات مي رساند.
فعال (۱۳۸۸) به منظور بررسي خصوصيات فيزيکي و شيميايي رودخانه بهمنشير از قبيل کل مواد معلق ، دما، نيترات ، نيتريت ، فسفات ، هدايت الکتريکي ، آمونياک، pH،DO ،BOD اقدام به اندازه گيري ماهانه پارامترهاي مذکور از دو عمق (سطح و ۲متري ) در طول آبان ۱۳۸۳ تا مهر ۱۳۸۴ نمود. ايستگاه هاي نمونه برداري شامل ۴ ايستگاه در بهمنشير (يکي در ابتدا، يکي در انتها، يکي در چوئيبده و ديگري بين ابتدا و چوئيبده ) و يک ايستگاه در کانال حفار بود. طبق آناليز هاي آماري انجام شده به اين نتيجه رسيد که ميزان پارامترها در سطح و عمق تفاوت معنا داري ندارد و اين بدين معني است که اساسا اين سيستم يک سيستم کاملا مخلوط در هر منطقه دارد که علت آن شايد اختلاط مدام آب و تلاطم آن بواسطه امواج جزر و مدي باشد.
نوابيان و اسمعيلي ورکي (۱۳۹۰) کيفيت رودخانه قزل اوزن را از سرچشمه تا محل تخليه به سد سفيدرود به صورت مکاني و زماني با استفاده از آزمون من -کندال مورد رونديابي و ارزيابي قرار دادند و نتايج آن جهت برنامه ريزي منابع آب در استان هاي کردستان ، آذربايجان شرقي ، زنجان و گيلان ارائه شد. از ميان ايستگاه هاي داراي داده هاي آماري مناسب ، ايستگاه هاي نساره عليا، بينانلو، هشتاد جفت ، قره گوني ، بنگي کند، ماه نشان ، پلدختر، استور و گيلوان انتخاب شدند. رونديابي مکاني و زماني پارامترهاي کيفي شامل هدايت الکتريکي (EC)، نسبت جذب سديم (SAR)، اسيديته (pH)، کلر(Cl) و بي کربنات به دليل تاثيرگذاري بر مصارف کشاورزي ، شرب و صنعت انجام پذيرفت . رونديابي زماني هر يک از ايستگاه ها با داده هاي آماري مربوط به سالهاي ۸۵-۷۵ و رونديابي مکاني ايستگاه هاي مسير رودخانه با استفاده از داده هاي آماري سال ۸۵ انجام شد نتايج رونديابي زماني صورت گرفته در هر ايستگاه ، نشان داد که روند معني داري در هيچ يک از ايستگاهها وجود ندارد. در رونديابي مکاني صورت گرفته ، اگرچه پارامترها در سطح ۵ درصد داراي روند معني داري نبودند اما پارامترهاي شوري ، نسبت جذب سديم و کلر به طور نسبي روند افزايشي داشتند. به طور کلي رونديابي ها نشان داد که مقادير پارامترهاي مورد بررسي در اين تحقيق در رودخانه قزل اوزن در سطح ۵ درصد داراي روند مشخصي نمي باشند و اين مسئله دشواري مطالعات ، پايش و مديريت اين رودخانه را بيان مي کند به طوريکه در چنين رودخانه اي ، مدلسازي در بازه هاي طولاني از دقت مناسبي برخوردار نبوده و جهت پايش نياز به نمونه برداري هاي متعدد زماني و مکاني مي باشد.
از حدود ۴۰ سال قبل رودخانه هاي کارون و بهمنشير دچار افت کيفيت شدند (آذري ، ۱۳۸۵). وجود لوله هاي انتقال نفت آبادان _ ماهشهر که از روي رودخانه بهمنشير مي گذرد گاهي بدليل شکستگي ها (روزنامه کيهان شماره ۱۹۶۵۱، ۸۹.۳.۲) و همچنين ورود فاضلاب بسياري از مناطق مرکزي آبادان به رودخانه بهمنشير، آب شرب را آلوده مي کند زيرا داراي شبکه جمع آوري فاضلاب مناسبي نمي باشد و فاضلاب آنها به شکل نامناسبي وارد بهمنشير مي شود (ايسنا، ۸۸.۵.۲۰). بيشتر از فاضلاب شهري ، فاضلاب هاي صنعتي و کشاورزي وارد اين رودخانه شده است به نحويکه از کيفيت آب آن به شدت کاسته شده است (ايسنا، ۸۸.۵.۲۸) از طرفي از سال ۱۹۲۵ دخول آب شور دريا از خليج فارس به دلتاي اروند- بهمنشير- کارون مشاهده شده است . اين موضوع همواره باعث نگراني مصرف کنندگان آب شيرين مثل شرکت هاي نفت ايران ، شهرهاي آبادان و خرمشهر و صاحبان نخيلات در کل منطقه بوده است . پس از احداث سدهاي چند منظوره روي رودخانه هاي کارون و در بالادست رودخانه اروند در عراق ، اين دو رودخانه دچار کاهش آب شدند. کاهش آب رودخانه ها، دخول آب شور دريا به رودخانه ها و کاهش افت کيفيت رودخانه ها شرايط نامساعدي از کيفيت و کميت آب بهمنشير را براي نيازهاي آبي منطقه ايجاد کرده است و کيفيت و شوري پائين مورد نياز نخل ها از سوي ديگر، اهميت بررسي و مطالعه وضعيت کمي و کيفي اين رودخانه در گذشته و مدلسازي کمي و کيفي آن براي بررسي سناريوها و پيش بيني هاي لازم براي آينده را آشکار مي سازد.
لذا در اين تحقيق تغييرات کمي و کيفي آب بهمنشير مورد مطالعه قرار مي گيرد.
۲- منطقه مطالعاتي
منطقه مورد مطالعه ، طول رودخانه بهمنشير است . در شکل ۱ محدوده منطقه مطالعاتي نمايش داده شده است رودخانه کارون در قسمت انتهايي خود در نزديک شهر خرمشهر در محلي به نام سه شاخه حفار، در قسمت جنوب غربي استان خوزستان به دو شاخه منشعب شده است . يک بخش از آن ، رودخانه بهمنشير را ايجاد نموده است که تا خليج فارس ادامه يافته و در پائين دست به ناحيه شمال غربي خليج فارس منتهي مي شود. طول رودخانه بهمنشير حدود ۷۵ کيلومتر است . بخش ديگر آن از طريق کانال حفار به طول ۳.۴ کيلومتر به رودخانه اروند مي پيوندد. سه عامل مختلف در گذشته روي آورد رودخانه بهمنشير موثر بوده اند. يکي آورد آب کارون ، دوم اثر جزر و مد خليج فارس روي بهمنشير و سوم اثر جزر و مد خليج فارس روي رودخانه اروند که از طريق کانال حفار اثرات جزر و مدي اعمال شده روي اروند رود به سه شاخه حفار و سپس به بهمنشير و کارون اعمال مي شود.
به منظور بررسي افق کمي و کيفي آب بهمنشير، ايستگاه طره بخاح (مختصات UTM : ۳۳۵۱۰۸۷ و ۲۵۴۶۷۸) (کد ايستگاه : ۲۱۳۲۱) که ايستگاه پايش کيفي سازمان آب و برق خوزستان مي باشد و داراي سري زماني طولاني مدت از کيفيت و کميت آب بوده و همچنين تقريبا در قسمت مياني رودخانه واقع شده است انتخاب مي شود.
از طرفي مي دانيم که آب بهمنشير از لحاظ کمي و کيفي اساسا وابسته به رودخانه کارون است . لذا در اين تحقيق لازم بنظر مي رسد که منبع آب بهمنشير نيز مورد مطالعه از ديدگاه کمي و کيفي قرار بگيرد. بدين منظور نزديکترين ايستگاه پايش کيفي سازمان آب و برق خوزستان ابتداي کارون انتخاب مي شود که داراي سري زماني طولاني مدت کافي نيز باشد. ايستگاه سلمانيه (مختصات UTM : ۳۳۸۸۲۶۷ و ۲۴۷۲۸۴) (کد ايستگاه : ۲۱۳۱۳) اين خصوصيات را دارد.
نظر به اينکه دو ايستگاه ذکر شده ( طرح بخاح و سلمانيه ) فقط تراز آب را اندازه گيري مي کنند لذا اقدام به انتخاب يک ايستگاه در کارون که نزديکترين ايستگاه به ابتداي بهمنشير است و اندازه گيري دبي در آن بطور پيوسته در دراز مدت انجام شده است بايستي انتخاب شود که تغييرات زماني دبي آب کارون را مورد ارزيابي قرار دهد. ايستگاه انتخابي براي اين مهم ، ايستگاه اهواز (مختصات UTM : ۳۴۶۸۸۶۳ و ۲۷۹۵۸۲) (کد ايستگاه : ۲۱۳۰۹) است . اين ايستگاه داراي سري زماني ماهانه و سالانه دبي از سال ۱۳۳۰ به بعد مي باشد.
۳- روش کار
۳- ۱- نحوه بررسي توزيع نرمال
بسياري از تستها و آناليزهاي آماري وابسته به تابع توزيع داده ها هستند و بسياري از آنها تنها وقتي قابل استفاده هستند که داده ها تابع توزيع نرمال داشته باشند. در اين تحقيق از سه آزمون مشهور جارکو-برا (Bera -Jarque )، کولگوموروف - اسميرنوف (Kolmogorov-Smirnov)، ليليفورس (Lilliefors) براي بررسي نرمال بودن داده ها استفاده مي شود. تمامي آزمون ها در شرايط سطح معني داري ۵% که مقدار متداول در مطالعات مهندسي است انجام مي شوند.
چنانچه داده ها از توزيع نرمال پيروي کنند پارامتر H برابر صفر و در غير اين صورت برابر يک خواهد شد همچنين سطح معني داري که در آن سطح مي توان فرض وجود توزيع نرمال را پذيرفت با عدد P نشان داده مي شود چنانچه P بالاتر از ۵% باشد فرض وجود توزيع نرمال پذيرفته مي شود.
۳-۲- نمودار جعبه اي
يکي از بهترين روش هايي که مي توان در آن بطور خلاصه تا حدودي تمامي پارامترهاي اساسي آماري يک مجموعه داده را به نمايش گذاشت نمودار جعبه اي (Box-Whisker Plot) مي باشد. اين پلات شامل يک جعبه (Box) است که ابتدا و انتهاي جعبه نشان دهنده مقدار چارک اول و چارک سوم داده ها مي باشد و خط وسط آن بيانگر ميانه (چارک دوم ) داده ها است . محدوده اي که جعبه داراي فرورفتگي است محدوده ميانه با سطح اطمينان ۹۵% است در امتداد جعبه دو رشته خط نمايش داده مي شود که به آنها ويسکر(Whisker) گفته مي شود. اين ويسکرها يکي تا مينيمم و يکي تا ماکزيمم داده ها امتداد مي يابد البته چناچه ماکزيمم و يا مينيمم داده از ۱.۵ برابر فاصله بين چارکي ( Interquantile range) (فاصله بين ابتدا و انتهاي Box يا فاصله بين چارک اول و سوم ) از انتها و ابتداي Box بيشتر فاصله داشته باشد و داده هاي پرت در خارج از محدوده ويسکرها قرار مي گيرند.
۳-۳- آزمون من -کندال
براي بررسي وجود و يا عدم وجود روند در داده ها از آزمون مشهور من -کندال (Mann-Kendall) استفاده مي شود در اين آزمون به منظور بررسي روند زماني پارامتر Y، ابتدا اقدام به محاسبه X مطابق روابط ۱ الي ۳ مي شود.
