درسال های اخیر توجه روز افزون به ایمن نگاه داشتن شبکه های آب شهری از خطرات احتمالی طیف وسیعی از مطالعاتی را به دنبال داشته است که مهم ترین هدف آن ها، کمینه کردن اثرات مخرب این خطرات بر سلامت عموم بوده است. یکی از مهم ترین خطرات تهدید کننده شبکه های آب شهری، حملات عمدی به منظور آلوده کردن آب شبکه با آلاینده های شیمیایی است. به دلیل اهمیت بروز آلودگی در شبکه آب شهری بر سلامت مردم وهمچنین زمان بسیار مهم از هنگام تشخیص و تایید آلودگی تا شروع فعالیت-های واکنشی در کاهش اثرات مخرب آلودگی بر سلامت مردم ضروری است اقدامات مناسبی در این خصوص اندیشیده شود. از جمله اقدامات انجام شده در این تحقیق ایزوله کردن ناحیه آلوده شده توسط شیرهای موجود در شبکه به منظور جلوگیری از گسترش آلودگی و تخلیه آب آلوده از طریق شیرهای آتش نشانی می باشد. این مسیله با استفاده از الگوریتم ژنتیک بررسی شد. نتایج نشان داد که با انتخاب تعداد جمعیت 30 و نسل 150، نرخ تزویج 85/0 و جهش 15/0 کمترین آلودگی در شبکه مصرف شده است. در این تحقیق آنالیز حساسیت بر روی زمان شروع مدیریت پیامد از ساعت 11 الی 16 انجام شد که نتایج نشان داد، کاهش زمان شروع مدیریت پیامد درکاهش آلودگی نقش بسزایی دارد.

نوشتار حاضر اختصاص دارد به معرفی نرم افزار PDM2، که مدلی دو بعدی از توزیع آلودگی در رودخانه های دارای هندسه متغیر است. نرم افزار PDM2 از قابلیت های گوناگونی شامل مدل سازی رودخانه با عرض، عمق و مسیر متغیر، تولید شبکه و آماده سازی داده های اولیه و پردازش نتایج خروجی برای نمایش گرافیکی برخوردار است. فرمول بندی مدل در مختصات منحنی الخط بوده و معادله دوبعدی جا به جایی/ انتشار حاکم با استفاده از روش تفاضل های محدود حل می شود. گسسته سازی معادله حاکم دارای دقت درجه 2 در زمان و مکان بوده و به طور غیر مشروط پایدار است. با توجه به عدم اطلاع کافی ما نسبت به فیزیک مساله اختلاط و خطاهای زیادی که در روابط پیشنهادی وجود دارند، در مدل از فرضیات ساده کننده یی استفاده شده است که به نحو قابل توجهی حجم داده های ورودی را کاهش می دهد. تحلیل توزیع آلودگی در نرم افزار به صورت غیر دایمی صورت می پذیرد ولی جریان رودخانه دایمی فرض می شود. در این نوشتار، فرمول بندی و ساختار نرم افزار به همراه نمونه یی از کاربرد آن ارایه می شود.

مقدمه و هدف: سیستم های توزیع آب به دلیل ماهیت گسترده جغرافیایی، نسبت به ورود آلودگی های عمدی و یا تصادفی بسیار آسیب پذیر هستند. وجود چنین تهدیدهایی می تواند اعتماد عمومی نسبت به سیستم توزیع آب را تحت تأثیر قرار دهد. سیستم هشدار آلودگی شامل استقرار حسگرهایی در شبکه توزیع آب است که باعث قطع شبکه آب رسانی در زمان وقوع آلودگی می شوند. با توجه به هزینه زیاد خرید، نصب و نگه داری چنین حسگرهایی، باید نسبت به انتخاب محل نصب آن ها دقت شود، به نحوی که نصب حسگرها باعث کاهش شدت تلفات و خسارات احتمالی شود. محاسبه محل استقرار این حسگرها بر اساس یکی از اهداف کاهش زمان تشخیص آلودگی، افزایش پوشش حسگرها، کاهش حجم آب آلوده مصرف شده و یا چند هدف همزمان، می تواند انجام شود. مواد و روش ها: در این پژوهش با استفاده از مدل بهینه سازی چند هدفه الگوریتم جستجوی هماهنگ به محاسبه محل استقرار بهینه حسگرهای تشخیص آلودگی بر اساس دو معیار الف-کاهش زمان تشخیص آلودگی و ب-افزایش پوشش حسگرها پرداخته شده است. با اتصال نرم افزار EPANET و نرم افزار MATLAB، اقدام به تشکیل مدل یکپارچه شبیه سازی-بهینه سازی انتشار آلاینده شد و مثال دوم نرم افزار EPANET به عنوان مطالعه موردی بررسی شد. یافته ها و بحث: نتایج منحنی بهینه پارتو نشان می دهد درحالی که زمان تشخیص آلودگی از حدود 13000 ثانیه تا حدود 26000 ثانیه در تغییر است، مقدار پوشش شبکه از حدود 15000 تا 36000 گالن بر دقیقه تغییرمی کند. به عبارت دیگر 100% افزایش زمان تشخیص آلودگی منجر به افزایش 140% در پوشش شبکه خواهد شد. همچنین با استفاده از روشهای انتخاب نقطه بهینه نهایی، زمان بهینه تشخیص آلودگی 19296 ثانیه و پوشش بهینه 26494 گالن در دقیقه محاسبه شد. نتیجه گیری: نتایج نشان داد در شرایطی که دو هدف از اهمیت یکسان برخوردار باشند یکی از حسگرها درمکانی پر ازدحام به منظور کاهش زمان تشخصی آلودگی و دیگری در وسط شبکه به منظور افزایش پوشش شبکه قرار می گیرد.

برای ارزیابی سیستم های آبیاری سنترپیوت اطلاع از نحوه پخش آب توسط سیستم ضروری است. یک مدل جدید و برنامه رایانه ای جهت محاسبه عمق آب پخش شده و ضریب یکنواختی آن برای سیستم آبیاری سنترپیوت تهیه شد. این مدل از الگوی توزیع آب اسپری نازل منفرد به عنوان ورودی استفاده نموده و الگوی توزیع آب سراسری سیستم را پیش بینی می نماید. بدین منظور دو شبکه مربعی استاتیکی و دینامیکی درنظر گرفته شد. شبکه استاتیکی از تقسیم کل زمین تحت پوشش به قطعات مربعی و تشکیل یک شبکه ساکن منطبق بر کل زمین حاصل گردید. شبکه دینامیکی از انطباق یک شبکه متشکل از اجزای مربعی بر روی الگوی توزیع اسپری نازل منفرد به دست آمد و همراه آن بر روی سیستم سنترپیوت حرکت نمود. با منظور نمودن حرکت شبکه دینامیکی روی شبکه استاتیکی و شدت پخش آب هر جزء از شبکه دینامیکی بر روی اجزای شبکه استاتیکی برای تمام اسپری نازل ها و مدنظر قرار دادن هم پوشانی بین اسپری نازل ها، مقادیر آب جمع شده در اجزای شبکه استاتیک تعیین گردید. خروجی های مدل، عمق آب دریافت شده در سراسر شبکه زمین تحت آبیاری و ضریب یکنواختی پخش آب بودند. به منظور صحت سنجی و ارزیابی دقت مدل آزمایش های میدانی در شرایط واقعی انجام گردید سپس مدل برای همان شرایط اجرا شد. مقایسه نتایج مدل با مشاهدات حاصل از آزمایش ها دقت خوب مدل را در پیش بینی عمق آب پخش شده و ضریب یکنواختی در شرایط مختلف نشان داد.

ورود آلودگی به سیستم های منابع آب مانند شبکه های توزیع آب شرب شهری در اثر وقوع پدیده مکش، می تواند خسارات جبران ناپذیری به سلامت انسان وارد کند. آگاهی و شناخت از منابع ورود آلاینده و نحوه حرکت آن باعث مدل سازی مناسب این پدیده و انجام یک مدیریت بحران مناسب در زمان نفوذ این آلاینده ها به شبکه می گردد. به منظور شبیه سازی حرکت نیترات در خاک، معادله انتقال-پخش آلودگی خاک در MATLAB کد نویسی گردید. سپس شبکه توزیع آب شرب شهر زاهدان بعنوان منطقه مطالعاتی مدنظر قرار گرفته و نقاط مستعد با غلظت بالای آلاینده در شبکه شناسایی گردیدند. سناریو شبیه سازی 24 ساعته شبکه پس از وقوع دوساعته آلودگی، با استفاده از نرم افزارهای WATERGEMS،EPANET و EPANET-BAM مورد مدل سازی قرار گرفت. دو ابزار کارآمد و مقرون بصرفه زمان ماند و جریان رقیق ساز بمنظور مدیریت کیفی شبکه مورد استفاده واقع شدند. برای شبیه سازی ابزار زمان ماند، شبکه به چهار منطقه نزدیک، میانه، دور و خیلی دور تقسیم گردید. نتایج شبیه سازی حرکت آلاینده در خاک، غلظت غیرمجاز نیترات در مجاورت لوله با مقدار بیش از 50 میلی گرم بر لیتر را نشان داد. نتایج تحلیل کیفی شبکه بیانگر این بود که زمان ماند موردنیاز گره های ناحیه میانه، دور و خیلی دور نسبت به حالت نزدیک به ترتیب بین 33 تا 50، 58 تا 62/5 و 75 درصد کاهش می یابد. در ادامه تأثیر مثبت و کارآمد جریان رقیق ساز به عنوان یک راهکار مدیریت و کنترل کیفی شبکه توزیع به اثبات رسید. مقدار جریان رقیق ساز لازم به منظور بهبود وضعیت کیفی آب شبکه، بین10/6 تا 15/9 درصد دبی پایه لوله محاسبه گردید.

با توجه به افزایش جمعیت و توسعه جوامع شهری و روستایی، بررسی کیفیت آب شرب شهری، اهمیت بسیار بالایی دارد. حوزه آبخیز بهارستان تأمین کننده بخش اعظم آب شرب شهرستان آستارا با جمعیت 91257 نفر می باشد. در این تحقیق براساس مطالعات آزمایشگاهی و برنامه ایمنی آب WSP اقدام به بررسی تغییرات ناخواسته کیفیت آب و ارزیابی سیستم آب رسانی این شهرستان شد. برای این منظور پس از بازدید میدانی، نقاط نمونه برداری تعیین شده و در سه فصل بهار، تابستان و پاییز برداشت نمونه با روش انتگراسیون عمقی انجام شد. در نقاط نمونه برداری پارامترهای کیفیت آب شامل سدیم، منیزیم، کلسیم، فسفات، نیترات، نیتریت، بی کربنات، منگنز، آهن، اکسیژن خواهی شیمیایی، اکسیژن خواهی بیولوژیکی، کلی فرم گوارشی، اکسیژن محلول، میزان اسیدیته، هدایت الکتریکی و سختی کل، تعیین شدند. باتوجه به نتایج به دست آمده، شاخص کیفیت آب (IRWQI) منطقه محاسبه شد. نتایج کیفیت سنجی آب در مناطق نمونه برداری نشان داد که آب این رودخانه از لحاظ آب شرب مشکلی ندارد. پارامتر آهن (Fe) با ارزش 6/88 میلی گرم بر لیتر در سرشاخه مشند که دارای بیشترین منابع آلودگی است، بیشتر از حد مجاز بود که نشان دهنده اولویت انجام اقدامات کنترلی و اصلاحی در این سرشاخه است. ارزش شاخص IRWQI برابر با 60/33 به‎ دست آمد که نشان دهنده وضعیت به نسبت خوب آب منطقه می باشد. همچنین بررسی نتایج WSP نشان داد که تشکیل تیم با امتیاز 65 درصد دارای بیشترین امتیاز بوده و امتیاز متوسط این برنامه در شهرستان آستارا 33/64 می باشد که با تکمیل برنامه WSP و ممانعت از ورود آلودگی به آب رودخانه، می توان آب آشامیدنی با کیفیت تر را در اختیار شهروندان قرار داد.

نیترات یکی از شایع ترین و عمده ترین آلاینده های غیرمتمرکز منابع آبی است. یکی از منابع اصلی تولید آن فعالیتهای کشاورزی و استفاده از کودهای ازته می باشد. به دلیل وفور فعالیتهای کشاورزی در دشت زیدون واقع در جنوب شرق استان خوزستان، غلظت نیترات در منابع آبی این دشت مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، نمونه برداری از منابع آب در دو فصل خشک و تر انجام شد، و نمونه ها مورد آزمایش قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل نتایج تجزیه نمونه ها با استفاده از روشهای ترسیمی و آماری با کاربرد نرم افزارهای ArcGIS و SPSS صورت گرفت. مقایسه نتایج به دست آمده با معیار آب شرب مشخص کرد که اندازه این یون در بخشی از دشت مورد مطالعه بالاتر از حد استاندارد بوده، و از نظر زمانی نیز در فصل خشک، نسبت به فصل تر فزونی می یابد. درصد بالایی از این آلودگی حاصل فعالیتهای شدید کشاورزی، استفاد بیش از حد از کودهای شیمیایی، حیوانی و همین طور آبیاری برنج، گندم و جو می باشد. همچنین، از نظر گسترش مکانی در بخش های شمالی و مرکزی به علت وفور زمینهای زراعی، و نیز وجود فاضلابهای روستایی، بیشترین غلظت نیترات مشاهده می شود. بنابراین، توجه به الگوی کشت در نواحی دارای مقادیر زیاد نیترات جهت جلوگیری از آلودگی بیشتر ضروری است.

یکی از راه های مهم انتقال بیماری به انسان آب آلوده می باشد. سوابق نشان می دهد که در جوامع شهری آب آشامیدنی آلوده بیشترین همه گیری بیماری هایی نظیر التور را به دنبال داشته است. با استفاده گسترده ای که امروزه از شبکه توزیع آب آشامیدنی شهری می شود، کنترل کیفیت آب شبکه توزیع ضرورت می یابد؛ لذا به منظور تعیین آلودگی میکروبی آب آشامیدنی شبکه توزیع آب شهر کرمانشاه در سال های 78-1377 این بررسی انجام گرفت.تحقیق به روش توصیفی صورت گرفت. نمونه های آب بر اساس هر 5000 نفر یک نمونه در ماه برداشت و مطابق استاندارد آب آشامیدنی ایران طبقه بندی شدند. نمونه ها از 20 کانون در سطح شهر کرمانشاه از سطح شبکه توزیع آب شهر گرفته شدند. نحوه آزمایش های میکروبی به روش آزمایش احتمالی و تکمیلی بود. طبق تعریف هر گونه آب ضدعفونی شده ای که در داخل شبکه توزیع وارد می شود، بایستی دارای MPN=0 باشد، در غیر این صورت آب نامطلوب و آلوده به حساب می آید. نتایج با استفاده از آمارهای توصیفی ارایه گردید. در کل تعداد 3087 نمونه در سال 1377 و 3902 نمونه در سال 1378 از سطح شبکه توزیع آب شهر کرمانشاه برداشت شد. یافته های آزمایشگاهی حضور اشرشیاکلی، انتروباکتر، سیتروباکتر، کلبسیلا و پسودوموناس را در نمونه های آلوده نشان داد. تعداد نمونه های آلوده در سال های 1377 و 1378 به ترتیب 85 و 86 نمونه بود. متوسط درصد آلودگی در سال 1377 برابر 2.7 و در سال 1378 معادل 2.2 بود. آلوده ترین ماه در سال 1377 ماه شهریور با 7.2 درصد و در سال 1378 ماه خرداد با 5.6 درصد آلودگی میکروبی در نمونه ها بوده است. آلودگی دائمی در نقاط مختلف شبکه توزیع آب شهر و حضور کلیفرم های گرماپای در نمونه های آب آشامیدنی نشان دهنده آلودگی های مدفوعی در شبکه توزیع آب آشامیدنی شهر کرمانشاه است. درصد آلودگی در دو سال تحقیق تقریبا برابر بوده است. به نظر می رسد که عیوب شبکه توزیع (احتمال شکستگی لوله یا کاهش فشار) باعث این آلودگی شده باشد. پیشنهاد می شود برای کاهش و حذف آلودگی، شبکه قدیمی توزیع آب بازسازی شود.