بررسی تاثیر عناصر شهری و تغییرات کاربری شهری بر کیفیت رواناب (مطالعه موردی کلانشهر تهران)

جغرافیا و توسعه فضای شهری

دوره 10، شماره 3 - شماره پیاپی 22، آذر 1402، صفحه 111-128   

نوع مقاله: پژوهشی-مطالعه موردی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jgusd.2022.75116.1169

نویسندگان

صادق پرتانی^{* 1}؛ آسیه نوروزی کهنه قوچان²؛ روح اله نوری³؛ کریستووائو وینسته اسکاپولاتمپو فرناندس⁴

¹عضو هیئت علمی گروه آموزشی مهندسی عمران ، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه بجنورد

²گروه آموزشی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد مشهد

³گروه محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران

⁴دپارتمان هیدرولیک و بهداشت، دانشگاه فدرال دو پارانا، پارانا، برزیل

چکیده

یکی از عوامل مهم در آلودگی منابع آب‌های سطحی و زیرزمینی، رواناب‌های سطحی هستند. هدف از این تحقیق ایجاد یک رابطه کاربردی برای تخمین کیفیت رواناب‌ شهری در گذر از انواع کاربری‌های اراضی مختلف شهری بوده است. این پژوهش بر مبنای روش تحقیق تلفیقی میدانی و عددی انجام شده است. سه مسیر مطالعاتی شامل زمین‌هایی با کاربری‌های مختلف شهری در شهر تهران انتخاب و مطابق با نقشه‌ها و سازه‌های زهکش شهری نقاط نمونه‌گیری تعیین شدند. پس از ۱۰ دقیقه از شروع بارش نمونه‌برداری از رواناب، در نقاط مشخص شده صورت پذیرفت و نمونه‌ها برای اندازه‌گیری مشخصات کیفیت آب از جمله کل جامدات معلق، کل جامدات حل شده، اکسیژن خواهی شیمیایی و بیوشیمیایی، نیترات و سرب به آزمایشگاه انتقال داده شدند. پارامترهای اسیدیته، دما، اکسیژن محلول، هدایت هیدرولیکی ویژه نمک، توسط ابزارهای اندازه‌گیری در محل نمونه برداری تعیین شده‌اند. نتایج بیان‌گر ارتباط موثر بین کاربری اراضی و متغیرهای کیفیت آب (رشد متناسب صعودی 29 درصدی) بوده است. طبق نتایج این پژوهش فضای سبز اولین عامل تاثیرگذار در بالا بردن مقادیر TDS، DO، EC و شوری است بطوریکه مقادیر آنها نسبت به کاربری‌های دیگر نزدیک به دو برابر بالاتر هستند. بیش‌ترین میزان تاثیر معادل 51 درصد میانگی برای متغیرهای کیفی TSS، NO₃، BOD₅، COD و Pb مربوط به درصد مساحت فضای کاربری اداری بوده و رواناب مناطق با کاربری اداری دارای بیشترین آلودگی شیمیایی (COD=307ppm) است. نتایج حاکی از آن است که فضای سبز با سهم 34 درصدی از عوامل موثر بر جامدات آب و نیترات، حمل و نقل با سهم 29 درصدی از عوامل موثر بر جامدات آب و سرب و متغیرهای آلی غیرقابل تجزیه توسط میگروارگانیسم‌ها و دینامیک جمعیت و کاربری اراضی بر دما و میزان اکسیژن محلول رواناب، اثرات مستقیمی دارند. این تحقیق مدیران شهری و محققان را به سمت استفاده مجدد از رواناب شهری به صورت محلی و قبل از ملحق شدن به جمع کننده‌های منطقه‌های دیگر سوق می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

اراضی شهری؛ پارامترهای کیفی؛ تغییرکاربری اراضی؛ رواناب شهری؛ کیفیت رواناب

مراجع

1. اسکندری دامنه، ح.، زهتابیان، غ.، سلاجقه، ع.، قربانی م. و خسروی، ح. (2018). تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر کمیت و کیفیت منابع آب زیرزمینی حوضۀ غرب تالاب جازموریان. مرتع و آبخیزداری، 71(3)، 563-578.‎
2. بحرینی، ح. (1392). تئوری شکل شهر. چاپ چهارم. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
3. بوژآبادی، ز.، حافظی مقدس، ن.، و غفوری م. (۱۳۹۳). بررسی کیفیت روان آب شهر نیشابور از لحاظ مصارف کشاورزی، شرب و صنعت. اولین کنفرانس ملی آسیب‌شناسی محیط‌زیست و آلودگی‌های شهری.
4. ترنجیان، ا.، و معروفی، ص. (1399). تحلیل آلودگی ناشی از نیکل و روی موجود در رواناب شهری با استفاده از توابع توزیع‌ احتمال (مطالعه موردی: شهر همدان). علوم و مهندسی آبیاری، 43(3)، 33-43.
5. حامدی، ح.، مبرقعی­دینان، ن.، رسولی، ع.، و رازقی، ن. (۱۳۹۱). آلودگی روان­آب‌های شهری و ارائه مناسب‌ترین اقدامات مدیریتی در کنترل آن‌ها. تهران: همایش ملی جریان و آلودگی آب.
6. خراسانی، ن.، شهبازی، ا.، سرتاج، م.، و نصرتی، ک. (1383). کاربرد مدل های رگرسیونی در برآورد بار آلودگی رواناب شهری. منابع طبیعی ایران، 57(3)، 479-490.
7. رازی، پ.، و تائبی، ا.، (1383). شست و شوی اولیه آلاینده ها توسط رواناب های سطحی. آب و فاضلاب، 4 (52)، 12-19.
8. رضوی‌زاده، س.، محسنی ساروی، م.، و سلاجقه، ع. (1392). بررسی تأثیر تغییر کاربری اراضی بر کیفیت آب رودخانه طالقان. پژوهش آب ایران، 7(1)، 213-217.
9. شمشیرساز، ع.، و نظری‌ها، م. (۱۳۹۳). اثر تغییر اقلیم بر کیفیت روان آب شهری (مسیل زرگنده)، دومین همایش منطقه‌ای تغییر اقلیم و گرمایش زمین، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه گاوازنگ، زنگ.
10. عالی پور اردی، م.، و جباریان، ب. (1400). بررسی تأثیر ترکیب کاربری سرزمین و سنجه‌های ساختار سیمای سرزمین در مدل‌سازی کیفیت آب رودخانه‌ها (مطالعه موردی: استان اردبیل). نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، 2(103)، 83-93.
11. عینلو، ف.، سلاجقه، ع.، ملکیان، آ.، و احدنژاد، م. (1395). بررسی اثر توسعه شهری بر تغییرات حجم رواناب با استفاده از مدل بارش-رواناب SWMM (مطالعه موردی: آبخیز شهری زنجان). مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 10(33 )، 37-47.
12. فروغی، م.، حاجیان نژاد، م.، امین، م.، و طاهری، ا. (1391). بررسی کارایی نانو ذرات اکسید آهن به همراه میدان مغناطیسی در حذف آلاینده های رواناب شهری سنتتیک. سلامت و بهداشت اردبیل، 3(3)، 27-18.
13. میرزایی، م.، سلگی، ع.، و ماهینی عبدالرسول، س. (1395). بررسی ارتباط بین پارامترهای کیفی آب و تغییرات کاربری اراضی (حوزه آبخیز زاینده رود) ‏. مدیریت آب و آبیاری، 6(2)، 175-192.
14. یزدانبخش، ا. ر.، و رضایی س. (۱۳۹۳). بررسی مشخصات روان آب‌های سطحی شهر تهران و مقایسه با استاندارد آب کشاورزی. اولین همایش یافته‌های نوین در محیط‌زیست و اکوسیستم‌های کشاورزی.

 

15. Al Masum, A., Bettman, N., Read, S., Hecker, M., Brinkmann, M., & McPhedran, K. (2022). Urban stormwater runoff pollutant loadings: GIS land use classification vs. sample-based predictions. Environmental Science and Pollution Research, 1-15.
16. Charters, F. J., Cochrane, T. A. & Abd O'Sullivan, A. D. (2016). Untreated runoff quality from roof and road surfaces in a low intensity rainfall climate. Science of the Total Environment. 550, 265-272.
17. Charters, F. J., Cochrane, T. A. and O'Sullivan, A. D. (2021). The influence of urban surface type and characteristics on runoff water quality. Science of The Total Environment, 755, 142470.
18. He, H., Zhou J., Wu Y., Zhang, W., & Xie, X. (2008) Modelling the response of surface water quality to the urbanization in Xian, China. Environmental Management, 86, 731-749.
19. Müller, A., Österlund, H., Marsalek, J. & Viklander, M. (2020). The pollution conveyed by urban runoff: A review of sources. Science of the Total Environment, 709, 136125.
20. Müller, A., Österlund, H., Nordqvist, K., Marsalek, J., & Viklander, M. (2019). Building surface materials as sources of micropollutants in building runoff: A pilot study. Science of the Total Environment, 680, 190-197.
21. Nix S. J. (1994). Urban stormwater modeling and simulation. Boca Raton, Florida: Lewis Publishers.
22. Oluseyi, O.F. (2006). Urban land use change analysis of a traditional city from remote sensing data: The case of Ibadan metropolitan area, Humanity & Social Sciences Journal, 1(1), 42-64.
23. Pirnia, A., Solaimani, K., Habibnejad roshan, M., & Besalatpour, A. (2017). Investigating the contribution of climate variability and land use change in water quality changes of Haraz River (Mazandaran Province). Iranian Journal of Ecohydrology, 4(4), 1151-1163.
24. Razmkhah, R., Abrishamchi, A. and Torkian, T., (2010). Evaluation of spatial and temporal variation in water quality by pattern recognition techniques: A case study on Jajrood River (Tehran, Iran)., Environmental Management, 91(4), 852–860.
25. Regier, P. J., González-Pinzón, R., Van Horn, D. J., Reale, J. K., Nichols, J., & Khandewal, A. (2020). Water quality impacts of runoff from monsoon storms on arid-land rivers: Comparing urban and non-urban pulses in the Rio Grande. Science of The Total Environment, 138443.
26. Sayahi, A., Ardestani, M. and Partani, S. (2021). Developing a New Matrix Model to Estimate the Urban Run-Off Water Quality. Pollution, 7(1), 1-15.
27. Sun, G. and Caldwell, P. (2015). Impacts of Urbanization on Stream Water Quantity and Quality in the United States. Water Resources IMPACT, 17 (1): 17-20
28. Tom, M., Fletcher, T.D., & McCarthy, D.T. (2014). Heavy metal contamination of vegetables irrigated by urban stormwater: a matter of time? PlOS one, 9(11). 112441.
29. Valtanen, M., Sillanpaa, N., & Setala, H. (2014). The Effects of Urbanization on Runoff Pollutant Concentrations, Loadings and Their Seasonal Patterns Under Cold Climate. Journal of Water Air Soil Pollut, 225, 1–16.
30. Vuai SAH, I., & Mungai N.W. (2013). Influence of land use activities on spatial and temporal variation of nutrient deposition in Mwanza region: implication to the atmospheric loading to the Lake Victoria. Atmospheric and Climate Sciences, 3(2): 224
31. Yang, Y., and Toor, G.S. (2018). Stormwater runoff driven phosphorus transport in an urban residential catchment: Implications for protecting water quality in urban watersheds. Scientific reports, 8(1), 1-10.