برآورد بار آلودگی نیترات و فسفات اراضی شالیزاری با استفاده از مدل WASP و تصاویر ماهواره‏ای (مطالعه موردی: رودخانه پسیخان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی گروه مهندسی آب دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

تخلیه پساب‏های شهری، کشاورزی، بهداشتی و صنعتی به رودخانه‏ها نه تنها باعث کاهش کیفیت آب می‏شود، بلکه تأثیر جبران ناپذیری بر اکوسیستم آن می‏گذارد. برآورد بار آلودگی ناشی از آلاینده‏های مختلف در برنامه‏ریزی کمی و کیفی منابع آب اهمیت به سزایی دارد. رودخانه پسیخان یکی از رودخانه‏های مهم استان گیلان است و به دلیل همجواری با مناطق مسکونی، استخرهای پرورش ماهی و اراضی شالیزاری و نیز تخلیه زهکش‏های این مزارع به آن، از نظر آلودگی در معرض تهدید است. در پژوهش حاضر راهکار جدید کاربرد هم‏زمان مدل شبیه‏سازی کیفی و تصاویر ماهواره‏ای برای برآورد بار آلودگی ناشی از کشاورزی حاشیه رودخانه پسیخان مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از مدل WASP برای شبیه‏سازی روند تغییرات مکانی و زمانی نیترات و فسفات رودخانه پسیخان استفاده شد. به­منظور واسنجی و اعتبارسنجی مدل اقدام به نمونه­برداری کیفی از رودخانه در سال 1390 شد. مدل در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی توانست نیترات و فسفات را به­ترتیب با ضریب تعیین بین 84/0 و 89/0 شبیه‏سازی نماید. پس از تعیین سطح زیر کشت اراضی شالیزاری در محدوده مورد مطالعه و با استفاده از نقشه‏های طبقه ارتفاعی بار آلودگی نیترات و فسفات ورودی به رودخانه با استفاده از مدل واسنجی شده برآورد شد. مقایسه بار آلودگی مشاهداتی ناشی از زه‏آب اراضی کشاورزی (16 و 68/1 کیلوگرم بر هکتار) و تخمین مدل (18/14 و 40/1 کیلوگرم بر هکتار) به ترتیب برای نیترات و فسفات نشان داد، روش مورد بررسی از دقت مناسبی جهت برآورد بار آلودگی بخش کشاورزی برخوردار است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Predicting nitrate and Phosphate Load from Paddy field Using WASP Model and Remote sensing (Case study: Pasikhan river)

نویسندگان [English]

  • Maryam Navabian 1
  • Zahra Mohamadpor 2
  • Majid Vazifeh Doost 1
  • Mehdi Esmaeili Varaki 1
  • Kobra Shaykhi Garakoee 2
1 Assistant Professor of Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan., Rasht., Iran
2 MSC Student of Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan., Rasht., Iran
چکیده [English]

Discharges of urban, hospital, industrial and agricultural drainage wastes into rivers not only reduce the quality of river, but also it has irreversible effect on ecosystems. Estimation of pollution loads from various contaminants is important in quality and quantity planning of water resources. Pasikhan River is one of the major rivers of Guilan that is at risk of pollution due to adjoining to residential areas, fish ponds and paddy fields and their discharge of drains. In this research a new approach include of simultaneous application of water quality model and satellite images were studied to estimate the loading of pollution from agricultural activities in Pasikhan River. For this purpose, the WASP model was used to simulate spatial and temporal trend of nitrate and phosphate in Pasikhan River. For model calibration and validation, the quality of the river including of nitrate and phosphate was analyzed in 1390. The model simulated nitrate and phosphate with a determination coefficient 0.84 and 0.89 respectively. After determining the cultivation area of paddy fields in the study area and using the DEM map, nitrate and phosphate pollution loads into the river was estimated by calibrated model. Comparing observed pollution load (16.0 and 1.68 kg/ha) and model estimation (14.18 and 1.40 kg/ha) in terms of nitrate and phosphate, show appropriate accuracy of method for estimating pollution in agricultural land.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surface water
  • Non point pollution
  • Run off
  • Agricultural waste
  • land use
اسفندیاری،پ. 1385. بررسی منابع آلاینده رودخانه جاجرود و ارائه راه حل برای کاهش یا حذف آن‏ها. پایان­نامه کارشناسی ارشد محیط‏زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات.
باقرزاده،آ.، پیروز،ب و ثابت رفتار،ع. 1388. اثرات منابع آلاینده شهری، صنعتی و کشاورزی بر کیفیت آب رودخانه گوهررود در شهرستان رشت- استان گیلان- هشتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، بهمن ماه 1388.
حسینیان،م. 1381. مصارف مجدد فاضلاب­های تصفیه شده در کشاورزی، پرورش ماهی و تغذیه مصنوعی آب­های زیرزمینی. انتشارات علوم روز، 240 صفحه.
رزاق منش،م. 1383. بررسی اثر منابع آلاینده بر کیفیت آب رودخانه کر به وسیله مدل WASPو GIS. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده‏ی کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس.
گزارش مطالعات طرح نیاز آبی شرب، صنعت و کشاورزی استان گیلان، کیفیت منابع آب سطحی استان گیلان. 1391. معاونت پژوهشی دانشگاه گیلان.
ملکی،ر.، سامانی،ج.م. و محمدی،ک. 1385. بررسی اثر زهکش‏ها بر کیفیت آب رودخانه پسیخان به وسیله مدل WASP6. همایش ملی مدیریت شبکه‏های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، 13 الی 14 اردیبهشت ماه.
مهدی‏نیا،م و نیک روش،ش. 1381. بررسی میزان آلودگی شبکه توزیع آب شرب شهر دامغان به نیترات در بهار سال 1380. فصلنامه آب و فاضلاب اصفهان، 43، ص 63-60.
نیک آئین، و.، ناصری،س. 1386. ارزیابی کاربرد فلز آهن بر حسب آلوده کننده نیترات. مجله آب و فاضلاب. شماره 60، ص 21-15.
Chong,Z., Wei,Y and Zhifeng,Y. 2010. Environment flows management strategies based on the spatial distribution of water quality, a case study of  Baiyangdian Lake, a shallow freshwater lake in china. Procedia Environment Sciences Journal. 2: 896-905.
Cox,B.A. 2003. A review of currently available in stream water quality models and their applicability for simulating dissolved oxygen in lowland rivers. 314: 335- 337.
Ferrier,R.C., Edwards,A.C., Hirst,D., Littlewood,I.G., Watts,C.D and Morris,R. 2001. Water quality of Scottish rivers: spatial and temporal trends. The Science of the Total Environment Journal. 265: 327-342.
Fischer,H.B., List,E.J., Koh,R.C.Y., Imberger,J., Brooks,N.H.1979. Mixing in Inland and Coastal Waters. Academic Press, New York. 483.
Franceschini,S and ChristinaT. 2010. Assessment of uncertainly sources in water quality modeling in the Niagara river. Advances in Water Resources Journal.33: 493-503.
Lai,Y.C., Yang,C.P., Wu,C.Y and Kao,C.M. 2011. Evaluation of non-point source pollution and river water quality using a multimedia two-model system. Journal of Hydrology. 409: 583-595.
Liu,A., Ming,J and Ankumah,R. 2005. Nitrate contamination in private wells in rural Alabama, United States. Science of the Total Environment Journal. 346: 112-120.
Menendez,A.N., Natale,P and Jaime,O. 2001. Nutrient balance in the Rio de la Plata river using mathematical modeling. Journal of Environment Management. 61: 123-132.