آلودگی منابع آب زیرزمینی و به طور کلی خاک ها، در سالهای اخیر تبدیل به یکی از جدی ترین مشکلات زیست محیطی در سراسر جهان شده است. از مهمترین این آلوده کننده ها، آلاینده های نفتی و به طور کل فرآورده هایی می باشند که در اثر نشت و یا تراوش در حین ذخیره سازی و یا انتقال، با نفوذ به خاک زیر سطح زمین، منابع آب زیرزمینی را آلوده می سازند. پتانسیل ورود گسترده این ترکیبات به خاک های زیرسطحی و منابع آب زیرزمینی، بررسی خصوصیات گسترش آنها را تبدیل به موضوعی حائز اهمیت نموده است. موفقیت در ارائه طرحی جهت احیاء و اصلاح محل های آلوده، بستگی به درک رفتار و توانایی پیش بینی گسترش این آلاینده ها در خاک زیر سطح زمین دارد. هدف از این تحقیق، بررسی فاکتورهای مهم و تاثیر گذار بر میزان گسترش آلودگی های نفتی در خاک های غیر اشباع و همچنین سفره های آب زیرزمینی و نیز بکارگیری موفق یک مدل عددی جهت شبیه سازی انتقال آلاینده های نفتی در آب و خاک زیر سطح زمین می باشد. جهت انجام تحقیق، از رویکرد مدلسازی عددی استفاده شده است. نتایج حاصل از مدلسازی های متعدد انجام گرفته نشانگر حساسیت قابل توجه جواب ها نسبت به تغییرات پارامترهایی همچون تاثیر مقادیر هدایت هیدرولیکی، گرادیان هیدرولیکی جریان در، ضرایب پخش و پراکندگی و ... می باشد. از نتایج بدست می توان در پیش بینی نحوه و میزان گسترش آلودگی نفتی ناشی از نشت و تراوش از یک منبع ذخیره و یا خطوط انتقال این فرآورده و همچنین اهمیت میزان تاثیر پارامترهای مختلف موثر بر انتشار آلودگی بهره جست. در نهایت نیز برخی راهکاری ژئوتکنیکی به منظور آلودگی زدایی از مناطق آلوده شده به آلودگی های نفتی مورد بررسی و کارایی آنها مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در کنار مسائل و موضوعات گوناگون شهری، مخاطرات زیست ¬محیطی ناشی از سوء مدیریت پسماندها همواره یکی از مشکلات عدیده کشور بوده است. یکی از مشکلات مراکز دفن زباله، مساله آلودگی آب زیرزمینی در اثر نفوذ شیرابه زباله است. در سال¬های اخیر آلودگی آبهای زیرزمینی باعث شروع تلاش¬هایی در جهت برآورد حجم شیرابه تولیدی لندفیل، کنترل و تصفیه شیرابه و همچنین تعیین لایه¬بندی مناسب برای محل دفن شده است. مدلhelp یک مدل دو بعدی است که برای ارزیابی هیدرولوژیکی محل دفن زباله (لندفیل) مورد استفاده قرار می¬گیرد. داده¬های مورد نیاز help شامل اطلاعات هواشناسی، مشخصات خاک و فرضیات طراحی می باشد. برای انجام محاسبات اثرات مربوط به تجمع آبهای سطحی (جریان سطحی)، تراوش، تبخیر و تعرق، رطوبت ذخیره شده در خاک و زهکشی جانبی در نظر گرفته می¬شود. خروجی این برنامه بصورت میزان نشت از لایه¬های درونی لندفیل و همچنین عمق اشباع شده شیرابه در کف لندفیل می¬باشد. با اجرای مدل برای منطقه زابل و در نظر گرفتن تمام اطلاعات آن منطقه می¬توان اقدام به کالیبراسیون مدل نمود.

خلیج گرگان در جنوب شرقی دریای خزر واقع شده است و آب دریای خزر وارد خلیج می شود. خلیج گرگان دارای مساحتی حدود 450 کیلومتر مربع می باشد که تنها مرز باز این خلیج، مرز آشوراده در قسمت شمال شرقی خلیج است که خلیج را به دریای خزر متصل میکند. اختلاف تراز آب در خلیج گرگان ناچیز است و جزر و مدی نمی باشد. در این مطالعه، خلیج گرگان از لحاظ کمی و کیفی مدلسازی شده و رفتار آن تحت سناریوهای کیفی مختلف ارزیابی شده و کیفیت آب خلیج گرگان طی 29 سال آینده مورد بررسی قرار میگیرد. در این مطالعه از نرمافزار مایک 21 برای انجام مدلسازیها به صورت دو بعدی استفاده میشود. ابتدا مدلسازی هیدرودینامیکی خلیج انجام شد. یکی از ملزومات مدلسازی هیدرودینامیکی، عمق اب است که از طریق انجام عملیات هیدروگرافی در خلیج گرگان محاسبه شد. در ادامه، شوری خلیج گرگان مورد مدلسازی قرار گرفت. نظر به اینکه شوری پارامتری پایدار است لذا از زیربرنامه tm در مایک که قابلیت مدلسازی فرآیند پهن رفت-پخشیدگی را داراست استفاده شد و با کالیبره نمودن مدل شوری بطور همزمان، مقدار ضریب مانینگ و ضریب پخش رودخانه به ترتیب برابر 025/0 و 50 (d: متر مربع بر ثانیه) محاسبه شدند. نتیجه صحت سنجی مدل شوری بیانگر درصد خطای میانگین حدود 3 درصد میباشد. نحوه پخش آلودگی در خلیج، با اعمال منبع آلودگی پایدار بصورت نقطه ای در 6 نقطه مختلف از خلیج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که 9/99 درصد آلودگی تا فاصله 100 متری از خلیج توسط فرآیند ترقیق کم می شود. سپس مدلسازی اکسیژن محلول، آمونیاک، نیتریت و نیترات با استفاده از زیربرنامه ecolab در مایک انجام شد. به منظور انجام مدلسازی، ابتدا آنالیز حساسیت روی پارامترهای مدل انجام شد و پارامترهای مهم جهت کالیبراسیون مدل انتخاب شدند و مدل کالیبره و صحت سنجی شد. نتیجه صحت سنجی بیانگر درصد خطای میانگین پارامترهای اکسیژن محلول، آمونیاک، نیتریت و نیترات به ترتیب حدود 3، 4، 3/6 و 37 درصد بود. سپس مدلسازیها تحت 4 سناریوی مختلف بار آلودگی ناشی از آبزی پروری در خلیج گرگان (سناریو1: ابزی پروری در 6 ماهه اول سال، سناریو 2: آبزی پروری در 6 ماهه دوم سال، سناریو 3: آبزی پروری در طول سال و سناریو 4: پرورش فیل ماهی طی 3 سال) انجام شد و کیفیت آب خلیج طی 29 سال آینده تحت سناریوهای مختلف ابزی پروری و مقادیر مختلف آبزی پروری در هر سناریو مورد بررسی قرار گرفت. مکانهای اعمال آلودگی شامل مکانهای مناسب آبزی پروری در هر سناریو بود که قبلا توسط مطالعات انجام شده در خلیج تعیین شده بودند. در نهایت رفتار خلیج گرگان تحت هر سناریو تعیین شد.

خلیج گرگان با وسعتی حدود 450 کیلومتر مربع در جنوب شرقی دریای خزر واقع شده است. این خلیج از پهنه های آبی با اهمیت کشور است و بزرگترین خلیج کرانه دریای خزر به شمار می آید. در این مطالعه به منظور مدلسازی توزیع مکانی پارامترهای کیفی آب خلیج، نمونه گیری و آنالیز ماهانه پارامترها شامل نیترات، فسفات، نیتریت، قلیائیت، سختی، آمونیاک، شوری، ec، ph، do، tds و دمای آب از 19 نقطه مختلف خلیج انجام شد. نمونه برداری به صورت ماهانه و در 12 ماه سال 1390 صورت گرفت. سپس داده های ماهانه با استفاده از نرم افزارsurfer 9.0 مورد درونیابی توسط روشهای درونیابی مختلف (کریجینگ، عکس فاصله، رگرسیون چند جمله ای، چندجمله ای موضعی و اسپلاین) قرار گرفتند. روشهای ذکر شده با بکارگیری روش اعتبار سنجی متقابل بر اساس معیار ارزیابی جذر میانگین مجموع مربعات خطا مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج برتری روش رگرسیون چند جمله ای را نسبت به سایر روشها نشان داد. روش عکس فاصله و کریجینگ نیز به ترتیب به عنوان گزینه های بعدی می توانند مطرح باشند. نقشه های توزیع مکانی ماهانه پارامترهای مورد مطالعه خلیج با استفاده از روش رگرسیون چند جمله ای و نرم افزارهایmatlab 7.10 و surfer 9.0 استخراج شدند. در ادامه با انتخاب 4 گونه ماهی (کپور دریایی، ماهی آزاد، قزل آلا و فیل ماهی)، قابلیت آبزی پروری در خلیج گرگان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مقایسه میانگین پارامترهای کیفی آب خلیج با استانداردهای زیستی ماهیان مورد نظر، مناسب بودن خلیج برای پرورش آنها را نشان داد. از اینرو برای تعیین نقاط مناسب خلیج برای پرورش ماهیان مذکور، نقشه های توزیع مکانی شش ماه اول، شش ماه دوم و کل سال پارامترها با ترکیب نقشه های توزیع مکانی ماهانه پارامترها که به ترتیب منطبق بر دوره پرورش ماهیان گرمابی (کپور دریایی)، سردآبی ( ماهی آزاد و قزل آلا) و فیل ماهی می باشد تهیه شد. از طرفی با انجام عملیات هیدروگرافی در خلیج گرگان، نقشه عمق آب خلیج تهیه شد و نقشه سرعت آب در خلیج نیز از دیگر مطالعات انجام شده در خلیج استخراج شد. با بکارگیری نقشه های پارامترهای کیفی، عمق و سرعت آب خلیج و با استفاده از روش مکانیابی فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (ahp)، عملیات مکانیابی آبزی پروری بر روی خلیج گرگان انجام شد. برنامه روش ahp در محیط نرم افزار matlab 7.10 نگارش و اجرا شد. تعیین تعداد و چیدمان بهینه استخرهای پرورش و توزیع مزارع پرورش، با در نظر گرفتن فاصله اطمینان 100 متری مزارع و با تکیه بر دستیابی به بیشترین مساحت قابل استفاده خلیج با استفاده از برنامه ای که در محیط نرم افزار matlab 7.10 نگارش شده بود انجام شد. مساحت مناسب برای پرورش برای ماهیان گرمابی، سردآبی و فیل ماهی به ترتیب 235/9، 833/3 و 673/2 کیلومترمربع محاسبه و میزان مطلوبیت هر نقطه نیز تعیین شد. از آنجاییکه آبزی پروری در خلیج ممکن است منجر به افزایش آلودگی آن شود، با در نظر گرفتن توان خودپالایی خلیج، تحت 4 سناریوی "پرورش ماهی گرمابی در 6 ماهه اول"، "پرورش ماهی سردآبی در 6 ماهه دوم"، "پرورش ماهی گرمابی و سردآبی در 6 ماهه اول و دوم سال" و "پرورش فیل ماهی بطور 3 ساله"، تعداد استخرها، چیدمان مزارع، مساحت پرورش و مقدار پرورش برای 2 فاصله متفاوت مزارع محاسبه شد. بطورخلاصه خلیج گرگان تحت سناریو اول قابلیت پرورش 6/249 و 222 تن ماهی در سال به ترتیب برای فواصل 800 و 900 متری مزارع، تحت سناریو دوم قابلیت پرورش 285 و 300 تن ماهی در سال به ترتیب برای فواصل 700 و 800 متری مزارع، تحت سناریو سوم قابلیت پرورش 2/281 و 6/288 تن ماهی در سال به ترتیب برای فواصل 800 و 900 متری مزارع و تحت سناریو چهارم قابلیت پرورش 224 و 67/234 تن ماهی در سال به ترتیب برای فواصل 500 و 600 متری مزارع را داراست. واژگان کلیدی: خلیج گرگان، مدلسازی توزیع مکانی، رگرسیون چند جمله ای، مکانیابی، ahp، آبزی پروری