دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشکده منابع طبیعی
اثر سد زاینده رود بر کیفیت آب و غنای درشت بیمهرگان کفزی
رودخانه زاینده رود
پایان نامه کارشناسی ارشد بوم شناسی آبزیان شیلاتی
هاجر ابراهیمی دستگردی
استاد راهنما
دکتر عیسی ابراهیمی درچه
1393
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
رودخانهها به عنوان یکی از مهمترین منابع آبی، نسبت به فعالتهای انسانی بسیار آسیبپذیر هستند. ایجاد مخازن و سدها یکی از قدیمیترین اشکال دخالت انسان در اکوسیستمهای آبی است. سدها با وجود مزایای زیاد (تولید انرژی برقآبی، کنترل سیلاب و تنظیم سطح آب) پتانسیل تغییر جمعیت موجودات آبزی را نیز دارند. احداث سدها تغییرات مهمی را در رژیم جریان، حمل و انتقال ذرات معلق، مورفولوژی رودخانه، درجه حرارت آب و شرایط شیمیایی به خصوص در پایین دست رودخانهها ایجاد می کنند. درشت بیمهرگان کفزی تحت تأثیر تغییرات ایجاد شده در زیستگاه قرار میگیرند. اثر سدها بر جوامع بیمهرگان کفزی به خاطر نقشی که در عملکرد اکوسیستم رودخانهای ایفا می کنند، بسیار مهم است. رودخانه زاینده رود یكی ازبزرگترین رودخانههای ایران و مهمترین رودخانه جاری درفلات مركزی ایران است که رژیم جریان آن تحت تاثیر سد زاینده رود قرار دارد. به منظور ارزیابی اثر اکولوژیکی ناشی از احداث سد زاینده رود بر جوامع زیستی و کیفیت آب رودخانه زاینده رود، تعداد 6 ایستگاه (ایستگاههای خرسونک و اورگان قبل از سد، ایستگاه چادگان درفاصله نزدیک زیردست سد و ایستگاههای حجت آباد، مارکده و هوره در پاییندست سد) انتخاب و وضعیت کیفی آب و کفزیان رودخانه به روش کمی از تیر ماه 1392 تا خرداد 1393 مورد بررسی قرار گرفت. نمونه برداری از آب و کفزیان رودخانه در هر ایستگاه با 3 تکرار و در تناوبهای زمانی 45 روزه ( هر فصل دو بار) انجام شد. پارامترهای دما، اکسیژن محلول، نیترات، فسفات، BOD5، COD، EC و pH نمونههای آب به روش استاندارد اندازه گیری شد. شاخصهای زیستی شامل غنای تاکسونی، BMWP و ASPT و همچنین شاخصهای تنوع شانون، سیمپسون و مارگالف برای جوامع کفزی محاسبه شد. نتایج حاصل در مجموع نشان داد که خصوصیات فیزیکی وشیمیایی آب رودخانه (به جز دما) بین مناطق بالادست و پاییندست تحت تاثیر ساختار سد نبوده و بیشتر متاثر از تغییرات فصلی است. همچنین شاخصهای تنوع شامل غناء، شاخصهای تنوع شانون، مارگالف و سیمپسون کاهش معنی داری را به خصوص در ایستگاه زیردست سد و کاهش قابل توجهی را در ایستگاه های پاییندست سد نشان دادند که می تواند تحت تاثیر سازه سد باشد. تراکم بسیاری از خانوادههای کفزیان در ایستگاه سد کاهش قابل توجهی را نشان داد. در ایستگاههای پاییندست سد نیز علاوه بر کاهش تراکم، نوع موجودات نیز تغییر کرده و با نمونههای سازگار با شرایط جدید جایگزین شدند. همچنین شاخصهای زیستی BMWP و ASPT به ترتیب وضعیت کیفی آب را در ایستگاه زیر دست سد مشابه آبهای آلوده و مشکوک به آلودگی تا آلودگی متوسط احتمالی نشان داد. این افت کیفیت ناشی از آلودگیهای آلی نبوده و بیشتر در اثر تغییر در تراکم و تنوع خانوادههای کفزیان حاصل شده است.
کلمات کلیدی: سد، زایندهرود، شاخصهای زیستی، درشت بیمهرگان کفزی، کیفیت آب.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فهرست مطالب………………………………………….. هشت
فهرست اشکال…………………………………………… ده
فهرست جداول………………………………………… یازده
فهرست پیوستها……………………………………… دوازده
چکیده…………………………………………………. 1
فصل اول: مقدمه
مقدمه…………………………………………………. 2
فصل دوم: تعاریف و مرور منابع
2-1 اثر سد بر کیفیت آب………………………………….. 7
2-2 پیامدهای اکولوژیک سدها………………………………. 9
2-3 تأثیر سد بر تنوع ژنتیکی آبزیان……………………….. 11
2-4 اثرات فیزیکی احداث سدها……………………………… 11
2-5 پارامترهای کیفی آب………………………………….. 13
2-5-1 دما…………………………………………. 13
2-5-2 اکسیژن محلول آب………………………………. 13
2-5-3 اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (BOD5)……………… 14
2-5-4 اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)…………………. 14
2-5-5 نیترات………………………………………. 15
2-5-6 pH………………………………………….. 15
2-5-7 هدایت الکتریکی……………………………….. 15
2-5-8 فسفات……………………………………….. 16
2-6 استفاده از بیمهرگان درشت کفزی جهت بررسی وضعیت کیفی آب رودخانهها 16
2-7 شاخصهای تنوع……………………………………….. 19
2-7-1 شاخص تنوع شانون- وینر…………………………. 20
2-7-2 شاخص تنوع سیپمسون…………………………….. 20
2-7-3 شاخص تنوع مارگالف…………………………….. 21
2-7-4 غنای آرایهها…………………………………. 21
2-8 شاخصهای زیستی………………………………………. 21
2-8-1 شاخص زیستی BMWP……………………………… 22
2-9 سابقه و اهمیت تحقیق در جهان………………………….. 24
2-10 سابقه و اهمیت تحقیق در ایران………………………… 26
2-11 معرفی رودخانهی زاینده رود…………………………… 27
2-12 معرفی دریاچهی سد زاینده رود…………………………. 27
فصل سوم: مواد و روشها
3-1 انتخاب ایستگاههای نمونه برداری……………………….. 29
3-2 روش نمونه برداری……………………………………. 31
3-2-1 نمونه برداری از آب……………………………. 31
3-2-2 نمونه برداری از کفزیان رودخانه…………………. 31
3-3 اندازه گیری فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی آب……………… 31
3-4 شناسایی نمونههای بیمهرگان کفزی ………………………. 32
3-5 تحلیل داده ها ………………………………………. 32
3-5-1 محاسبهی شاخصهای غنا و تنوع درشت بیمهرگان کفزی……. 32
3-5-2 شاخصهای زیستی BMWP و ASPT……………………… 32
3-5-3 بررسی روند تغییرات زمانی و مکانی داده ها…………. 32
3-5-4 بررسی همبستگی بین داده ها………………………. 33
فصل چهارم: نتایج و بحث
4-1 بررسی روند تغییرات مکانی و زمانی پارامترهای کیفی آب رودخانه 34
4-1-1 دمای آب……………………………………… 34
4-1-2 اکسیژن محلول…………………………………. 36
4-1-3 BOD5………………………………………… 36
4-1-4 COD…………………………………………. 38
4-1-5 نیترات………………………………………. 38
4-1-6 pH………………………………………….. 39
4-1-7 هدایت الکتریکی……………………………….. 40
4-1-8 فسفات……………………………………….. 41
4-2 بررسی روند تغییرات مکانی و زمانی شاخصهای غنا و تنوع درشت بیمهرگان کفزی 42
4-2-1 تعداد خانواده………………………………… 42
4-2-2 شاخص تنوع شانون………………………………. 44
4-2-3 شاخص تنوع مارگالف…………………………….. 45
4-2-4 شاخص تنوع سیمپسون…………………………….. 4۵
4-3 بررسی روند تغییرات مکانی و زمانی شاخصهای زیستی…………. 46
4-3-1 شاخص BMWP…………………………………… 46
4-3-2 شاخص ASPT……………………………………. 47
4-4 همبستگی بین داده ها………………………………….. 48
4-4-1 همبستگی بین پارامترهای کیفی آب رودخانه………….. 48
4-4-2 همبستگی بین پارامترهای کیفی آب و شاخصهای محاسبه شده. 48
4-4-3 همبستگی بین شاخصهای محاسبه شده…………………. 49
فصل پنجم: بحث و نتیجهگیری
5-1 نتیجه گیری…………………………………………. 52
5-2 پیشنهادات………………………………………….. 54
منابع………………………………………………… 55
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 3-1 موقیت ایستگاههای نمونه برداری…………………….. 30
شکل 3-2 نمونه ای از نمودار باکس- ویسکرپلات………………….. 33
شکل4-1 تغییرات دمای آب رودخانه در ایستگاههای مورد مطالعه در فصول مختلف 35
شکل4-2 تغییرات میزان اکسیژن محلول آب رودخانه در ایستگاههای مورد مطالعه در فصول مختلف ………………………………………………… 36
شکل 4-3 تغییرات میزان BOD5 درماههای مختلف …………………. 37
شکل 4-4 تغییرات میزان BOD5 در ایستگاههای نمونه برداری ………. 37
شکل 4-5 تغییرات COD در ایستگاههای نمونه برداری در فصول مختلف سال 38
شکل 4-6 تغییرات نیترات در ایستگاههای نمونه برداری در فصول مختلف سال 39
شکل 4-7 تغییراتpHدر ایستگاههای نمونه برداری در فصول مختلف سال . 40
شکل 4-8 تغییرات هدایت الکتریکی در ایستگاههای نمونه برداری در فصول مختلف سال 41
شکل 4-9 تغییرات فسفات در ایستگاههای نمونه برداری در فصول مختلف سال 41
شکل 4-10 روند تغییرات تعداد خانوادههای بیمهرگان درشت کفزی در ایستگاههای نمونه برداری ……………………………………………….. 43
شکل 4-11 درصد فراوانی راستههای Ephemeroptera و Trichoptera در ایستگاههای نمونه برداری 44
شکل 4-12 نسبت نمونههای حساس بی مهرگان کفزی به شیرونومیده در ایستگاههای نمونه برداری …………………………………………………….. 44
شکل 4-13 تغییرات شاخص تنوع شانون در ایستگاههای نمونه برداری … 45
شکل 4-14 تغییرات شاخص تنوع مارگالف در ایستگاههای نمونه برداری . 45
شکل 4-15 تغییرات شاخص تنوع سیمپسون در ایستگاههای نمونه برداری . 46
شکل 4-16 تغییرات شاخص زیستی BMWP در ایستگاههای نمونه برداری .. 47
شکل 4-17 تغییرات شاخص ASPT در ایستگاههای نمونه برداری ……… 48
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول2-1 طبقه بندی کیفیت آب بر اساس شاخص شانون- وینر ……….. 20
جدول2-2 طبقه بندی کیفی آب بر اساس امتیاز کلی شاخصBMWP ……… 23
جدول 2-3 گروه بندی بر اساس ASPT………………………….. 23
جدول 3-1 موقعیت جغرافیایی ایستگاههای نمونه برداری …………. 30
جدول 4-1 ضرایب همبستگی پیرسون بین پارامترهای کیفی آب ………. 49
جدول 4-2 ضرایب همبستگی پیرسون بین شاخصهای محاسبه شده و پارامترهای کیفی آب 50
جدول 4-3 ضرایب همبستگی پیرسون بین شاخصهای محاسبه شده ………. 51
فهرست پیوستها
عنوان صفحه
پیوست۱
جدول 1-1 استاندارد خروجی فاضلابها ………………………… 60
جدول 1-2 استاندارد کمیسیون اروپایی برای آبهای مورد استفاده در تولید آبهای آشامیدنی …………………………………………………….. 62
پیوست2
جدول 2-1 آمار ماهیانه ی دبی ایستگاه های هیدرومتری سازمان آب منطقه ای در زمان نمونه برداری ………………………………………………. 64
جدول 2-2 آمار دبی ایستگاه های هیدرومتری سازمان آب منطقه ای در زمان نمونه برداری 64
شکل 2-1 نمودار بارندگی ماهیانه در ایستگاه هواشناسی کوهرنگ در استان چهارمحال و بختیاری ……………………………………………… 65
شکل 2-2 نمودار بارندگی ماهیانه در ایستگاه هواشناسی سامان در استان چهارمحال و بختیاری ……………………………………………… 65
پیوست3
جدول 3-1 امتیازهای هر خانواده در سیستم BMWP ……………… 66
جدول 3-2 معرفی گونههای شناسایی شده در ایستگاههای نمونه برداری . 69
جدول3-3 تراکم و فراوانی نمونههای شناسایی شده در تاریخ 22 تیرماه 1392 70
جدول 3-4 تراکم و فراوانی نمونههای شناسایی شده در تاریخ 2 شهریور ماه 1392 71
جدول 3-5 تراکم و درصد فراوانی نمونههای شناسایی شده در تاریخ 20 مهر ماه ۱۳۹۲ 72
جدول 3-6 تراکم و درصد فراوانی نمونههای شناسایی شده در تاریخ 5 آذر ماه 1392 73
جدول 3-7 تراکم و درصد فراوانی نمونههای شناسایی شده در تاریخ 20 دی ماه ۱۳۹۲ 74
جدول 3-8 تراکم و درصد فراوانی نمونههای شناسایی شده در تاریخ 3 اسفند 1392 75
جدول 3-9 تراکم و درصد فراوانی نمونههای شناسایی شده در تاریخ 23 فروردین 1393 76
جدول 3-10 تراکم و درصد فراوانی نمونههای شناسایی شده در تاریخ 10 خرداد 1393 77
شکل 3-1 نمودار میانگین میزان BOD اندازه گیری شده در ایستگاههای مورد مطالعه در فصول مختلف ……………………………………………….. 78
شکل 3-2 نمودار میانگین میزان شاخص تنوع شانون محاسبه شده در ایستگاههای مورد مطالعه در فصول مختلف ………………………………………… 78
شکل 3-3 نمودارمیانگین میزان شاخص تنوع سیمپسون محا
سبه شده در ایستگاههای مورد مطالعه در فصول مختلف 78
مقدمه
آبهای جاری یا رودخانهها از مهمترین منابع آب هستند که نقش مهمی در تأمین آب مورد نیاز فعالیتهای مختلف کشاورزی، صنعت، شرب و تولید برق دارند. آگاهی از کمیت وکیفیت منابع آب یکی از نیازهای مهم در برنامه ریزی و توسعه منابع آب، حفاظت و کنترل آن است. بدیهی است برای آگاهی ازكیفیت منابع آب وتولید اطلاعات جامع و کامل باید پایشهای دائمی انجام شود. چرا كه داشتن اطلاعات جامع، صحیح وقابل اطمینان با دوره های زمانی مناسب می تواند عامل مهمی در تصمیم گیریها و سیاستگذاریها باشد [13].
رودها نه تنها آب بلکه مقدار زیادی رسوب، کانیهای محلول و پودههای غنی از مواد غذایی حاصل از پسماند گیاهان و جانوران زنده و مرده را به پایین دست حمل می کنند. تغییرات یک رودخانه نه تنها وابسته به سرزمینهای گوناگونی است که از آنها میگذرد، بلکه به تغییرات فصلی و تفاوت میان سالهای خشک و تر نیز مربوط میشود. تغییرات سالانه و فصلی حجم آب، رسوبات و مواد مغذی شسته شده در یک حوزه آبخیز ممکن است بسیار زیاد باشد، به ویژه در مناطق خشک که بخش بزرگی از بارش سالانه در چند طوفان میبارد [24].
رودخانههای یک حوضه آبخیز به عنوان شریانهای حیاتی به شمار میروند که هر گونه فعالیت بشری به طور مستقیم یا غیر مستقیم بر آنها تأثیر گذار است. امروزه وارد شدن انواع فاضلابهای صنعتی، شهری، خانگی و کشاورزی و دفع غیر اصولی آنها از یک سو و ایجاد سدها، تغییر مسیر رودخانهها و انتقال آب بین حوضههای آبی از سوی دیگر سبب بروز مشکلات فراوانی در حوضه های آبخیز میشود که مرگ و میر آبزیان، آلوده شدن منابع آب زیر زمینی، آلودگی آب رودخانهها و دریاچهها از پیامدهای محیط زیستی آن است [28، 58]. بهره گیری از منابع طبیعی تا حد تحمل محیط زیست، آسیب جبران ناپذیری بر اکوسیستم وارد نمی کند اما منجر به تغییرات حتمی در آن میشود [34].
گستردگی کشور، تنوع شرایط اقلیمی، توزیع نامناسب عرصههای سکونت و فعالیت، نگاه فیزیکی تصمیم گیران کشور به پدیدهها، گرایش توجه عمومی به منافع کوتاه مدت و مانند آن، همه دست به دست هم داد تا مدیران و افکار عمومی را متقاعد سازد که تنها راه مبارزه با خشکسالی و کم آبی، ایجاد سدهای متعدد بر روی تمامی جریانهای آبی کشور است. ایجاد سدهای مخزنی و سایر سازههای آبی از جمله فعالیتهایی است که با وجود منافع اقتصادی و اجتماعی می تواند خسارتهای جبران ناپذیری بر منابع زیستی و زیست بومهای آبی وارد نماید [59].
از آنجایی که هر رودخانه به دلیل الگوی خاص جریان خود، سرزمینی که در آن جاری است و نیز گونههایی که به آن وابستهاند، یک پدیده ویژه و منحصر به فرد است، طراحی و الگوی بهره برداری از سد و همچنین پیامدهای آن بر رودخانه و اکوسیستمهای پیوسته به آن نیز ویژه و منحصر به فرد است. تعداد زیادی از سدهای بزرگ و نیز همه سدهای مهم جهان در 6 دهه گذشته تکمیل شده اند در حالی که پیامدهای محیط زیستی یک سد تا صدها سال پس از ساخت آن نیز ممکن است پدیدار نشود [24]. یک سد را میتوان یک تجربه محیط زیستی بزرگ و برگشت ناپذیر و بدون کنترل تلقی نمود. یک سد، همه شبکه به هم پیوسته حیات در دره رودخانه را از هم میگسلد. سدها مهمترین عامل به خطر افتادن یا انقراض یک پنجم از ماهیهای آب شیرین جهان هستند. سدها زندگی ماهیها، دوزیستان، حلزونها، حشرات، پرندگان آبزی و سایر گونههای حیات وحش رودخانهای و تالابی را به خطر میاندازند [79]. سد به عنوان یک مانع در بستر رودخانه خصوصیات فیزیکی و شیمیایی در پایاب را تحت تأثیر قرار میدهد. ساختمان سد به عنوان یک مانع در مقابل حرکت و عبور اجزاء شناور باعث اختلال در رژیم طبیعی رودخانه شده و آثاری چون تجمع رسوبات در مخزن، تأثیر بر منابع آب زیرزمینی، خشک نمودن تالابها، باتلاقها، ایجاد امواج بلند و سیلهای خطرناک ناشی از رهاسازی جریان، ایجاد زلزلههای القایی، تجمع مواد مغذی در آب دریاچه و بروز پدیده پر مغذی شدن آب، لایهبندی حرارتی و … را در پی دارد [9]. مهمترین پیامد از میان هزاران اختلال زیست محیطی پیچیده و به هم پیوسته سدها آن است که اکوسیستم رودخانه را پراکنده و تکه تکه کرده، جمعیت گونههای موجود در بالا دست و پایین دست سد را دست خوش انزوا ساخته، مهاجرت ماهیها یا جابجایی سایر گونهها را متوقف کرده [60] و بی گمان باعث کاهش شمار گونههای موجود در آبخیز کمک میشود. کاهش سودمندیهای ناشی از انتقال مواد مغذی در اثر طغیان رودخانهها ممکن است به تنهایی بزرگترین پیامد اکولوژیک زیان آور یک سد باشد [24].
ایجاد سدها، از طریق تأثیر بر رژیم آبی و بستر جریان در ناحیه زیر دست سد تغییرات شگرفی را بر غلظت مواد مغذی، بار مواد آلی و معدنی حمل شده به وسیله رودخانه، میزان اکسیژن محلول، تغییرات شرایط دمایی و … ایجاد نموده و از این طریق بر تنوع جوامع زیستی و غنای گونهای تأثیر گذاشته و گاه خسارتهای جبران ناپذیری را بر زیست بوم رودخانه وارد می کند [54].
بیمهرگان کفزی از جمله موجوداتی هستند که به دلیل قدرت تحرک ناچیز، وابستگی و تأثیر پذیری شدید از شرایط فیزیکی، شیمیایی و زیستی محیط رودخانه میتوانند اثرات ناشی از تخریب زیستگاه و تغییرات کوتاه مدت یا بلند مدت آن را نشان دهند. تغییر در پارامترهای زیستگاه از جمله شیب، جنس بستر، سرعت جریان آب، دمای آب و تغییرات اقلیمی میتوانند کمیت و کیفیت جوامع زیستی یک زیست بوم آب جاری را تغییر دهند، ارزیابی تغییرات ایجاد شده در ویژگیهای جمعیتی این موجودات می تواند تأثیر هر یک از پارامترهای فوق را روشن سازد [40، 68].
به نظر میرسد ساختن سد روی رودخانهها و ایجاد مخازن در حال حاضر یکی از مهمترین علل از بین رفتن زیستگاهها و تغییرات هیدرولوژیک در آبهای جاری است. اگر چه بیش از نیمی از سیستمهای رودخانهای بزرگ جهان متأثر از سد سازی هستند، اما مطالعات زیستی که سیستم رودخانهای را قبل و بعد از احداث سد مقایسه کند بسیار کم است[80].
رودخانه زاینده رود یكی ازبزرگترین رودخانههای ایران و مهمترین رودخانه جاری درفلات مركزی ایران است که رژیم جریان آن تحت تاثیر سد زاینده رود قرار دارد. این تحقیق به منظور بررسی اثر سد زاینده رود بر ویژگیهای کیفی آب و جوامع درشت بیمهرگان کفزی بستر رودخانه زاینده رود در ناحیه بالا دست و پایین دست سد صورت گرفت.
تعداد صفحه :
قیمت :14700 تومان
