تأثیر جنس پشت بام و زمان استحصال بر کیفیت آب باران استحصال شده از سطوح آبگیر منازل مسکونی شهری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد ژئومورفولوژی دانشکده علوم زمین دانشگاه شهید بهشتی

2 دکتری ژئومورفولوژی دانشکده علوم زمین دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

جنس پشت‌بام و زمان استحصال آب دو عامل موثر بر کیفیت آب استحصال شده می‌باشد. هدف از این پژوهش بررسی پارامترهای کیفی و تعیین تفاوت اثر جنس پشت بام و زمان استحصال آب بر کیفیت آب استحصال شده در منطقه 8 تهران می­باشد. به این منظور30 نمونه رواناب سطحی در سال 1391 و 1392 از دو پشت بام با جنس­های ایزوگام و موزاییک برداشت شد. پارامترهای pH، هدایت الکتریکی، کربنات، بیکربنات، کلسیم کربنات، کل مواد محلول، کل مواد معلق، نیتروژن، نیترات، فسفات، فسفر و سولفات نمونه‌های رواناب اندازه­گیری شد. به منظور بررسی اثر جنس پشت‌بام و زمان استحصال بر کیفیت آب از آزمون t و من‌ویتنی استفاده شد. جهت بررسی ارتباط متغیرها و گروه­بندی آن‌ها به ترتیب از تحلیل همبستگی و تحلیل خوشه‌ای استفاده شد. نتایج نشان داد که مهم­ترین پارامترهای تأثیر گذار بر کیفیت آب، نیتروژن و نیترات می­باشد. نتایج همچنین نشان داد جنس متفاوت پشت بام­ها باعث تغییر در میزان برخی پارامترهای کیفی رواناب می­شود. جنس ایزوگام در مقایسه با جنس موزاییک بر روی پارامترهای نیتروژن و نیترات تأثیر بیش­تری دارد که می‌تواند به دلیل مواد اولیه تشکیل دهنده موزاییک و ایزوگام باشد. همچنین تمامی پارامترهای کیفیت آب به جز pH تحت تاثیر زمان استحصال آب (رواناب اولیه و نهایی) قرار دارند و بخش عمده بار آلودگی در رواناب اولیه وجود دارد. نتایج  تحلیل خوشه‌ای نشان داد که گروه‌بندی متغیرها بر اساس نوع آلاینده و ویژگی‌های موثر بر آن به ۴ گروه تقسیم می‌گردد. نتایج این مطالعه پیشنهاد می‌نماید که بخش نخست رواناب تولیدی حاصل از بارش  به دلیل کیفیت نامناسب ذخیره نگردد اما آب استحصال شده زمان‌های بعدی بارندگی می‌تواند راهکاری در تامین آب با کیفیت مناسب در مناطق خشک و کم‌آب کشور باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of roof type and harvesting time on the quality of water harvested from impervious surfaces in urban residential areas

نویسندگان [English]

  • Kazem Nosrati
  • Parisa Malian 1
  • Khabat Derafshi 2
1 M.Sc. Graduated Student, Department of Physical Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Ph.D. of Geomorphology, Department of Physical Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Over recent decades, fresh water resources have been exposed to pollution meaning that in some areas, available supplies are now scarce. It is necessary, therefore, to harvest precipitation water in order to help control and manage flood and supply waters in urban areas. Roof material type and the timing of water harvesting are two main controls on harvested water. The main objectives of this study were therefore to investigate rainwater quality and to identify the effect of roof material type and harvesting time (first flush and posterior roof runoff) on harvested water quality in district 8, Tehran city, Iran.  To address these objectives, 12 water quality parameters (pH, electrical conductivity, carbonate, bicarbonate, calcium carbonate, total dissolved solid, total suspended solids, nitrogen, nitrate, phosphate, phosphorous and sulfate) were measured in 30 runoff samples collected from two mosaic tile and bitumen roofs during 2013-14. T-tests and the Mann Whitney U-test were used to assess the effect of roof material type and harvesting time on the harvested water quality. Correlation and cluster analysis were used to the relationships among, and clusters of, roof runoff water quality parameters, respectively. The most important parameters affecting water quality were nitrogen and nitrate. The results also showed that the roof material types change the roof runoff water quality parameters. The bitumen roof compared to the mosaic tile roof had the most substantial effect on water quality. All roof runoff water quality parameters, except pH, were affected by harvesting time for the runoff (first flush and posterior roof runoff). The results of cluster analysis showed that the roof runoff water quality controls classified into four clear clusters. The results of this case study suggest that first flush runoff cannot be stored for water supply because of its unsuitable quality, but that posterior roof runoff can provide a means to supply water of acceptable quality in arid regions and in areas with water scarcity issues

کلیدواژه‌ها [English]

  • Urban Runoff
  • flood
  • Rain water harvesting
  • roof
  • Cluster analysis

دستورانی، م. (1387). ارزیابی روش های نوین و پایدار در تأمین آب برای توسعه فضای سبز، سومین همایش ملی فضای سبز و منظر شهری، ویژه نامه شماره 27، صفحه 264.

Bucheli, T.D., Muller, S.R., Heberle, S. and Schwarzenbach, R.P. 1998. Occurrence and behavior of pesticides in rainwater, roof runoff, and artificial stormwater infiltration, Environmental, Science and Technology, vol32 (22): 3457-3464.

Carey, D.I. and Stickney, J.F. 2001. County Ground-Water Resources in Kentucky, Series XII, 2001, Cited December 2002, http://www.uky.edu/KGS/water/library/webintro.html.

Chang, M. and Crowley, C.M. 1993. Preliminary observations on water quality of storm runoff from four selected residential roofs, Water Resources Bulletin, 29 (5): 777-783.

Chapman, H.D. and Pratt, P.F. 1961. Methods of analysis of soils, plants and aters, university of California, division of Agricultural Sciences.

García- Robledo, E., Corzo, A, and Papaspyrou, S.. 2014. A fast and direct spectrophotometric method for the sequential determination of nitrate and nitrite at low concentrations in small volumes, Marine Chemistry, 62: 30-36.

Gray, J.R., Glysson, G.D., Turcios, L.M. and Schwarz, G.E. 2000. Comparability of Suspended-Sediment Concentration and Total Suspended Solids Data, U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations, Report 00-4191, 14 p.

Huston, R., Chan, Y.C., Chapman, H., Gardner, T, and Shaw, G., 2012. Source apportionment of heavy metals and ionic contaminants in rainwater tanks in a subtropical urban area in Australia, Water Research, 46: 1121-1132.

Jones, M.P. and Hunt. W.F. 2008. Rainwater Harvesting: Guidance for Homeowners (AGW-588-11), Online: http://www.bae.ncsu.edu/stormwater/PublicationFiles/WaterHarvestHome2008.pdf.

Larson, T.E. and Henley, L.M. 1955. Determination of low alkalinity or acidity in water, Anal. Chem, 27: 842-851.

Li, Z., Boyle, F, and Reynolds, A. 2010. Rainwater harvesting and greywater treatment systems for domestic application in Ireland, Desalination, 260: 1-8.

Lye, Dennis J. 2009. Rooftop runoff as a source of contamination: A review. Science of the Total Environment, 407: 5429-5434.

Mendez, C.B., Afshar, B.R., Kinney, K., Barrett, M.E. and Kirisits, M.J. 2010. Effect of Roof Material on Water Quality for Rainwater Harvesting Systems, Texas Water Development Board, P.O. Box 13231, Capitol Station Austin, Texas 78711-3231, pp. 46.

Mendez, C.B., Klenzendorf, J.B., Afshar, B.R., Simmons, M.T., Barrett, M.E., Kinney, K.A, and Kirisits, M.J. 2011. The effect of roofing material on the quality of harvested rainwater, Water Research, 45(5): 2049-2059.

Paella, A., Gnecco, I., Lanza, L.G, and La Barbera, P. 2012. Performance analysis of domestic rainwater harvesting systems under various European climate zones, Resources, Conservation and Recycling, 62: 71-80.

Winter, J.A. and MIDGETT, M.R. 1969. FWPCA Method Study 1. Mineral and Physical Analyses, Federal Water Pollution Control Admin., Washington, D.C.

Yaziz, M.I., Gunting, H., Sapari, N, and Ghazali, A.W. 1989. Variations in rainwater quality from roof catchments. Water Research, 23(6): 761-765