بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی آب مهمترین معضل زیست محیطی است که از آن به عنوان اولین چالش جامعه ی جهانی یاد می شود. هدف از این پژوهش شبیه سازی غلظت SO4 در سفره های آب زیر زمینی با استفاده از متغییرهای pH ،1TDS،2 Ec به عنوان ورودی و متغییر SO4 به عنوان خروجی و بهره جستن از مدل منطق فازی به روش ممدانی و روشهای آماری - رگرسیون خطی چند متغیره - در شهرستان تیران وکرون بود. همچنین متغییرهای موثر بر تغییرات SO4 در منطقه ی مورد مطالعه با استفاده از دو روش مشخص شد. برای بررسی کارایی مدلها، نیز از شاخص های آماری نظیر ضریب همبستگی، میانگین خطای تخمین - - MEE3 ، میانگین مربعات خطا - MSE4 - ، بین مقادیراندازه گیری شده و شبیه سازی استفاده شد.
نتایج نشان می دهدکه مدل منطق فازی طراحی شده برای تخمین پارامتر شبیه سازی شده دارای کارایی بسیار بالاتری نسبت به روش رگرسیونی مرسوم بودند. مقادیرr، مدل منطق فازی طراحی شده در قناتهای مادر شاه، حسن آباد علیا، و کرد علیا ، برای شبیه سازی SO4 به ترتیب برابر0.513 , 0.454 , 0.433 و مقادیر MEE به ترتیب 0.083, 0.566 -0.42 ومقادیر MSE به ترتیب 0.316, 12.83 , 6.95 می باشد.
این در حالیست که مقدار شاخص ضریب همبستگی - r - برای مدل رگرسیونی برازش شده به ترتیب برابر0.444 0.246, 0.151 ,و مقادیر MEE به ترتیب برابر با 0.060 , -0.140- , -0.66 ومقادیر MSE برابر با 0.854,-0.145,17.85 می باشد. بنابرین به نظر می رسد که مدلسازی بر اساس، سیستم منطق فازی دقت قابل قبولی در شبیه سازی و مدلسازی SO4 که یکی از متغییرهای کیفی آب در منطقه ی مورد مطالعه است را داشته باشد. متغییرهای در نظر گرفته شده هم به عنوان مهمترین متغییرهای شبیه سازی SO4 درسفره های آب زیز زمینی معرفی شدند.
همچنین سیستم منطق فازی علاوه بر روابط خطی، روابط غیر خطی را در نظر می گیرند ودارای قابلیت بیشتری نسبت به روشهای رگرسیونی مرسوم بوده اند.
.1 مقدمه
آب یک ماده حیات بخش ، برای زندگی انسان و موجودات زنده می باشد. و آلودگی آب یکی از مهمترین دغدغه های جامعه ی بشری در حال حاضر می باشد. بنابرین تخمین آلودگی می تواند به برنامه ریزی و مدیریت هر چه بهتر سلامت انسانها کمک کند. تشخیص و تخمین صحیح شدت آلودگی آبها تاثیر مهمی در تخصیص، استفاده حفاظت و مدیریت منابع آبی دارد زیرا ضمن ایجاد ساختاری برای تصمیم گیری و برنامه ریزی منابع آبی، مانع آلودگی محیط آبی می شوند
در سده اخیر با توجه به رشد صعودی تکنولوژی و افزایش نرخ جوامع انسانی و توسعه صنایع و سهم ویژه ای که هر یک از این منابع در آلودگی منابع آب دارند با عث توجه و اهمیت به آلاینده های زیست محیطی و کنترل منابع آب شده است. در دهه اخیر نیز، کاهش میزان بارندگی و خشکسالی و استفاده نادرست جوامع بشری، باعث افت شدیدمنابع آّب سطحی گردیده است. بنابرین استفاده از سفره های آب زیر زمینی به دلیل استعداد آلودگی کمتر و ظرفیت بالای ذخیره نسبت به منابع آب سطحی، به عنوان یکی از مهمترین منابع تامین کننده آب در مرکز توجه قرار گرفته است. که با استفاده بیش از حد از این آب ها در طی سالهای اخیر و ورود آلایندهها به این منابع از طریق زبالههای جامد شهری و صنعتی، هیدروکربنهای نفتی، آلودگی ناشی از فلزات سنگین مانند آرسنیک، زبالههای رادیواکتیو و نیترات و حلالیت مواد معدنی در آب، مشکلات فراوانی برای این منابع به وجود آمده است
یکی از آلاینده های طبیعی آب، که هم انسان و هم فرایندهای طبیعی در ایجاد آن دخالت داشته سولفات است. سولفات ترکیبی از اکسیژن و سولفور است. سولفات به طور طبیعی در بسیاری از مواد معدنی وجود داشته و به طور تجاری به ویژه در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. و از طریق پساب های صنعتی و از فروریزه های جوی به آب تخلیه می شود. بیشترین مقادیر در آب های زیر زمینی وجود داشته و ناشی ازانحلال تدریجی و دراز مدت سنگها و خاک است که وارد آبهای زیر زمینی شده و سهم عمده ای در سختی دائم یا غیر کربناتی این آبها دارد و همچنین باعث طعم نامطلوب آن شده و بر سلامت انسان و موجودات زنده تاثیر می گذارد و باعث آلودگی منابع آب زیر زمینی شده است.
استانداردهای آژانس حفاظت محیط زیست - EPA5 - برای آبهای آشامیدنی دو نوع طبقه بندی را در نظر گرفته است استانداردهای اولیه، که برای سلامت بشرلازم است و شامل سه دسته از آلاینده های سمی مانند - پاتوژنها، عناصر رادیو اکتیو و مواد شیمیایی - می باشد. و استانداردهای ثانویه، که شامل - مزه ، بو ، رنگ ، خاصیت خورندگی ، خاصیت کف کنندگی و رنگ زایی آب است.
سو لفات به عنوان یکی از آلاینده های ثانویه آب، با سطح حداکثر آلایندگی SMLC6 قرار می گیرد SMLC برای سولفات در آب آشامیدنی 250 میلی گرم در لیتر است. که ما با استفاده از روشهای آزمایشگاهی می توانیم به اندازه گیری و برآورد این پارامترهای آلاینده زیست محیطی بپردازیم. برای تخمین سولفات از - روش توربیدیمتری، روش وزنی با خشک کردن پس مانده، و کدورت سنجی و حجمی - استفاده می شود که وقت گیر و هزینه بر و غیر قابل پیش بینی می باشد. اما در سالهای اخیر، علاوه بر روشهای آزمایشگاهی، برای شبیه سازی فرایندهای محیطی به علت عدم قطعیت و متغایر بودن این عوامل از هوش مصنوعی استفاده شده است. که این روشهای سهل الوصول و کم هزینه ، قادر به پیش بینی این متغییرها در کمترین زمان ممکن می باشند
در بین این سیستمها ، منطق فازی دارای کارایی بهتری نسبت به سایر سیستم ها می باشد. استفاده از مدل فازی در مدلسازی، کمی نتایج را به صورت روابط ریاضی مبتنی بر نظریه های کارشناسانه ارائه می کند - کرد و همکاران . - 1394 بنابرین هدف از انجام این پژوهش، بررسی تغییرات سولفات در آبهای زیر زمینی منطقه - شهرستان تیران و کرون - وهمچنین مقایسه روش رگرسیون خطی مرسوم و روش نوین منطق فازی برای شبیه سازی سولفات از دیگر اهداف این پژوهش می باشد.
.2مواد و روشها
شهرستان تیران و کرون با مساحت1768/8 کیلو متر مربع بین 50 درجه و33 دقیقه تا 51 درجه و 14 دقیقه طول شرقی و 33 درجه و 1 دقیقه تا 33 درجه و 4 دقیقه عرض شمالی و از شمال وشرق به شهرستان نجف آباد و از جنوب به شهرستان لنجان و استان چهارمحال و بختیاری و از غرب به شهرستان فریدن محدود می گردد. دارای آب وهوای بیابانی ونیمه بیابانی با تابستانهای گرم وخشک و زمستانهای سرد است میزان بارندگی سالانه شهرستان 256 میلیمتر درسال است.
بیشترین نم نسبی درزمستان 78درصد و در تابستان 13 درصد می باشد. تعداد قناتهای مورد استفاده آن 10 عدد می باشد که بیشتر این قناتها مورد استفاده در بخش کشاورزی می باشد سولفات ازطریق محصولات کشاورزی وارد چرخه غذایی مردم آن منطقه شده و بر سلامت آنها اثر می گذارد. سولفات دارای اثر ضد یبوست بوده و می تواند منجر به اسهال و از دست دادن آب بدن، بویژه در کودکان شود. باکتریهای اکسید کننده سولفور نیز به عنوان خطری برای سلامت انسانها می باشند.
برای انجام این پژوهش از آمار و اطلاعات - داده ها - سفره های آب زیر زمینی شهرستان تیران و کرون که بصورت سالانه توسط سازمان آب منطقه ای استان در دوره زمانی 19 ساله از سال - 1996-2015 - 1393-1374 ثبت شده استفاده شد. پارامتر های مورد استفاده ی pH - Ec - TDS و SO4 به ترتیب با استفاده از دستگاههایMeter pH و هدایت سنج و از طریق وزن سنجی یا توربیدیمتری اندازه گیری شده وثبت گردیدند. داده ها پس از جمع آوری مورد بازنگری قرار گرفتند و بر اساس استفاده در مدل تنظیم شدند.
تجزیه و تحلیل آماری داده ها
پس از گردآوری داده ها و تنظیم آنها برای استفاده در مدلسازی، برخی خصوصیات آماری داده ها نظیر حداقل ، میانگین ، حداکثر با استفاده از نرم افزار SPSS تعیین شد.
