بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی محیط زیست بر کیفیت و چرخه طبیعی اثر میگذارد و پیآمدهای زیان باری برای زندگی انسان، حیوان و گیاه دارد. کودها از جمله مهمترین آلایندههای آب و خاک هستند که با روانابهای سطحی، از طریق فرسایش خاکهای زراعی و جریانهای برگشتی مجدداً وارد رودخانهها میگردند و مقداری نیز به صورت نفوذ عمقی به آبهای زیرزمینی میپیوندند. در این تحقیق جهت شبیهسازی فرسایش و رسوب و بررسی کیفیت زیست محیطی حوضه سد قشلاق، از مدل پیوسته و نیمه توزیعی SWAT استفاده شد. این مدل قابلیت اتصال به سامانه اطلاعات جغرافیایی - GIS - میباشد.
در این تحقیق مدل برای داده سالهای 1987 تا 2012 به صورت ماهانه و روزانه اجرا شد. از دادههای 1993 الی 2003 برای واسنجی مدل با استفاده از دادههای مشاهدهای و دادههای مشاهداتی سال های 2004 تا 2008 برای اعتبار سنجی مدل با استفاده از الگاریتم SUFI-2 استفاده گردید. در واسنجی رسوب ماهانه ضرایب R2، NS، r-factor و P-factor در ایستگاه چهلگزی به ترتیب 0/66، 0/61، 0/89 و 0/75و در ایستگاه خلیفه ترخان و 0/68، 0/63، 0/74و 0/60 برآورد شد. به طور کلی در هر دو مرحله واسنجی و اعتبارسنجی ضرایب قابل قبول میباشند. همچنین نتایج تغییرات سالانه نیتروژن و فسفر کل در خروجی حوزه آبخیز سد قشلاق نیز نشان داد که به طور کلی نیتروژن نسبت به فسفر سهم قابل توجهتری را در آلودگی زیست محیطی حوضه به خود اختصاص داده است.
مقدمه
خاک به عنوان منبع طبیعی تجدید ناپذیر، سرمایه ملی و بستر حیات، نقش اساسی در استقرار و رشد جوامع بشری و نیز سایر مخلوقات دارد و در واقع بخشی از زنجیره غذایی انسان و سایر حیوانات می باشد. در سالهای اخیر مواد شیمیایی خطرناک شامل مواد شیمیایی صنعتی، سموم و کود های شیمیایی در بخش های مختلف فعالیت های صنعتی، کشاورزی و خدماتی بکار گرفته شده و به عنوان یکی از نگرانی های سالیان اخیر در حوزه محیط زیست و بهداشت خاک و آب مطرح شده است - ادموند و همکاران . - 2003
فرسایش خاک در انتقال منابع هیدروشیمیایی آب سهیم بوده و بعنوان یکی از اصلیترین مسئله زیست محیطی آب در نظر گرفته میشود، که با بارندگی، رواناب، کاربری اراضی منطقهای و تغییرات در عملیات کشاورزی و الگوهای کشت تغییر میکند - نینگ و همکاران .1 - 2006 کنترل هیدروشیمیایی کیفیت آب و خاک در مدیریت حوزه آبخیز بسیار پیچیده بوده و نیازمند اطلاعات جزئی و ملاحظات دخالت کننده وسیع میباشد. بدین منظور در تحقیق حاضر نیز از مدل نیمه توزیعیSWAT2 ارزیابی کیفیت آب استفاده شده است.
این مدل قابلیت اتصال به سامانه اطلاعات جغرافیایی - GIS - را دارا بوده و برای استفاده در حوضههای پیچیده و با وسعت زیاد گسترش یافته است - لنهارت3 وهمکاران2003، نیچ و همکاران . - 2002 چن4 و همکاران - 2014 - ، در مقالهی خود تحت عنوان شبیهسازی تأثیر مدیریت حوزه آبخیز برای حفظ کیفیت آب سطحی و کاهش بار نیتروژن غیرآلی، از مدل SWAT برای مقایسه اثرات انواع اقدامات مدیریتی بر جابجایی رسوبات و مواد مغذی در یکی از انشعابات اصلی رود ژیانگجیانگ استفاده کردند .
نتایج مطالعه تأیید میکند که مناطق کشاورزی منابع اصلی مواد مغذی و رسوبات در آبخیز بوده و یک نوار فیلتر گیاهی میتواند به طورقابل توجهی آلودگی آب سطحی را کاهش دهد. نتایج نشان داد که هر 5 سناریوی کاربردی به کار رفته در تحقیق، کاهش بار آلودگی در خروجی آبخیز را به میزان بیش از %10 امکانپذیر میکند. همچنین این مطالعه اهمیت ترکیب تئوری با عمل در تسهیل و اجرای اقدامات مؤثرتر و معقولتر برای بهبود کیفیت آب را نشان میدهند. لاروس5 و همکاران - 2011 - ، از مدل SWAT برای تخمین میزان آلودگی فسفر در حوضه آبخیز سدارکریک در شمال شرق ایالت ایندیانا در امریکا استفاده کردند. آنها بیان کردن که کالیبراسیون مدل برای فسفر در حد قابل قبول بوده ولی مقادیر اعتبارسنجی در حد قابل قبول نبوده است.
مغربی - 1387 - ، در مقالهای تحت عنوان مدلسازی سیر و حرکت باکتری کلیفُرم در رودخانه جاجرود با استفاده از مدل SWAT، دینامیک مرتبط با زوال و سیر باکتری کلیفرم موضوعی در مقیاس حوزهای را مورد بررسی قرار دادند و سپس با شناخت کامل وضعیت میکروبی منطقه عوامل آلاینده میکروبی رودخانه جاجرود به خوبی شناسایی و کمی میگردد.
نتایج مدلسازی نشاندهندهی تأثیر بسیار زیاد فاضلاب انسانی جمعیت مستقر در منطقه در امر آلودگی میکروبی رودخانه را دارد، از این رو سناریوهای مرتبط با فاضلاب انسانی به عنوان راهکارهای مدیریتی مطرح و تأثیر هر کدام از سناریوها در بهبود وضعیت میکروبی رودخانه بررسی شده است. آبابایی و سهرابی - 1388 - ، مدل SWAT را در حوضه زاینده رود با وسعت 41500 کیلومتر مربع مورد استفاده قرار دادند.
نتایج آنها نشان داد که مدل ابزار مناسبی برای شبیه سازی شدت جریان رودخانه میباشد و استفاده از این مدل به علت کاهش هزینه عملیات صحرایی - به منظور اندازه گیری پارامتر های مرتبط با کیفیت آب - و به ویژه کاهش زمان مورد نیاز برای تحلیل مسائل، میتواند جز راهکارهای مناسب به منظور ارتقای سطح مدیریت منابع آب و حفظ محیط زیست قلمداد گردد.
با توجه به قرار گرفتن حوضه آبخیز سد قشلاق در بالادست سد و اهمیت اقتصادی، اجتماعی و زیستمحیطی سد قشلاق در تأمین نیازهای آبی شهر سنندج، شبیهسازی آلودگی زیستمحیطی رودخانههای منتهی به سد ضروری است. از این روهدف از این تحقیق شبیهسازی آلودگی زیست محیطی ناشی از کودهای فسفر و نیتروژن در آب حوضه سد قشلاق با استفاده از مدل SWAT و سیستم اطلاعات جغرافیایی میباشد.
مواد و روش ها خصوصیات منطقه مورد مطالعه
محل انجام تحقیق در این پژوهش حوزه آبخیز سد قشلاق در استان کردستان میباشد که در شمال غربی ایران و در فاصله 12 کیلومتری شمال شهر سنندج واقع شده است. این حوضه بین مختصات جغرافیایی 46 درجه و 46 دقیقه تا 47 درجه و 20 دقیقه طول شرقی و 35 درجه و 24 دقیقه تا 35 درجه و 43 دقیقه عرض شمالی واقع شده است. روانابهای سطحی این حوضه از طریق دو رودخانه اصلی چهلگزی و خلیفهترخان وارد دریاچه سد قشلاق میشود.
روش انجام تحقیق در این تحقیق ابتدا اقدام به جمعآوری نقشههای مربوط به حوضه قشلاق مشتمل بر اطلاعات و نقشههای پوشش گیاهی،خاک، و کاربری اراضی مربوط به سازمان جنگلها و مراتع و آبخیزداری، مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات خاک و آب و مرکز تحقیقات آبخیزداری و منابع طبیعی استان کردستان شد. و همچنین داده های اقلیمی مورد نیاز در مدل ArcSWAT شامل؛ بارش - برف یا باران - ، درجه حرارت، میزان تشعشع نور خورشید، سرعت باد و رطوبت نسبی میباشند که بسته به روش مدلسازی برای محاسبه میزان تبخیر و تعرق استفاده میشود.
به طور کلی دو نوع ورودی برای دادههای اقلیمی در مدل ArcSWAT در نظر گرفته شده است، دسته اول به صورت دادههای روزانه بوده که طبق دادههای ایستگاههای بارش، دما، سرعت باد و ... به صورت جدولهای پایگاه داده به مدل وارد میشوند. دسته دوم به صورت دادههای ماهانه شامل متوسط درجه حرارت ماگزیمم و مینیمم هر ماه، انحراف معیار استاندارد درجه حرارت ماکزیمم و مینیمم برای هر ماه، متوسط مقدار بارش و انحراف معیار استاندارد و ضریب چولگی آن برای هر ماه، احتمال یک روز تر به دنبال یک روز خشک و همچنین احتمال روز تر به دنبال روز تر، متوسط درجه حرارت شبنم برای هر ماه، متوسط سرعت باد برای هر ماه و پارامترهای مختلف دیگر مورد نیاز میباشد.
