مدل‌سازی کیفیت آب رودخانه با استفاده از مدل QUAL2Kw(مطالعه موردی: رودخانه شاهرود)

الموضوعات :

رزیتا آریایی نژاد ¹ , مهدی سرائی تبریزی ² , حسین بابازاده ³

1 - کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران
2 - استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران*(مسئول مکاتبات)
3 - دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

تاريخ الإرسال : 29 الأربعاء , ذو الحجة, 1438 تاريخ التأكيد : 11 الأربعاء , ربيع الأول, 1439 تاريخ الإصدار : 24 الإثنين , محرم, 1441

الکلمات المفتاحية: رودخانه شاهرود, صحت‌سنجی, مدل QUAL2Kw.5.1مدل‌سازی کیفیت آب, واسنجی,

ملخص المقالة :

زمینه و هدف: مدل‌سازی کیفیت آب رودخانه‌ها می‌تواند به‌عنوان یکی از مؤثرترین ابزارها در جهت مدیریت کیفیت آب رودخانه‌ها و کاهش تبعات مسایل محیط زیستی ناشی از ورود آلاینده‌ها به آن مورد استفاده قرار گیرد. هدف از مقاله حاضر استفاده از مدل معتبر QUAL2Kw.5.1 در راستای مدل‌سازی کیفیت آب در رودخانه شاهرود می‌باشد. روش بررسی: در مقاله حاضر ازمدل QUAL2Kw.5.1 برای مدل‌سازی هفت پارامتر کیفیت آب شامل اکسیژن محلول، اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی، قلیاییت، کل مواد جامد محلول، هدایت الکتریکی، فسفر کل و نیتروژن کل در چهار دوره زمانی در رودخانه شاهرود استفاده شده است. به منظور واسنجی مدل از داده‌های آبان 1386 و تیر 1387 و برای صحت‌سنجی مدل از داده‌های شهریور 1387 و مهر 1387 استفاده شده است. واسنجی خودکار ضرایب مدل با استفاده از الگوریتم ژنتیک موجود در مدل انجام شده است. به منظور مقایسه نتایج شبیه‌سازی شده مدل با داده‌های مشاهداتی از دو پارامتر آماری شامل ضریب تبیین و میانگین قدرمطلق خطا استفاده شده است. یافته‌ها: مهم‌ترین ضرایب واسنجی شده در مدل مربوط به مواد جامد معلق، اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی، نیتروژن و فسفر می‌باشد. مدل در شبیه‌سازی پارامترهای pH و هدایت هیدرولیکی با مقادیر میانگین قدرمطلق خطای 19/0 و 89/163 در مرحله صحت‌سنجی به‌ترتیب بیش‌ترین و کم‌ترین دقت را از خود نشان داد. به طور میانگین حداقل و حداکثر اکسیژن محلول اندازه‌گیری شده در رودخانه شاهرود در شهریور 1387 و مهر 1387 و به‌ترتیب برابر 93/6 و 99/9 میلی‌گرم بر لیتر اندازه‌گیری شده است. همچنین بیش‌ترین و کم‌ترین دقت مدل در شبیه‌سازی این پارامتر مربوط به تیر و مهر 1387 با میانگین قدرمطلق خطای برابر 86/0 و 29/1 می‌باشد. همچنین نتایج نشان داده که مدل‌سازی هیدرولیکی دقیق از تغییرات پارامترهای هیدرولیکی رودخانه و جریان در طول رودخانه تأثیر زیادی در مدل‌سازی کیفیت آب رودخانه دارد. بحث و نتیجه‌گیری: نتایج مقاله حاضر دقت مناسب مدل QUAL2Kw.5.1را در شبیه‌سازی پارامترهای کیفیت آب رودخانه شاهرود نشان می‌دهد. از طرف دیگر دقت شبیه‌سازی هر پارامتر با توجه به مقدار تغییرات آن در طول رودخانه متغیر می‌باشد. به نحوی‌که هر چه تغییرات یک پارامتر در طول رودخانه و در بازه‌های مختلف کم‌تر باشد، دقت مدل در شبیه‌سازی این پارامتر بیش‌تر خواهد بود.

المصادر:

1. Hashemi, S. H., Ghasemi Ziarani, E., 2011. Contamination of load input from sub-basins to Samadirkabir reservoir by using QUAL2K model. Journal of Environmental Studies; 37 (57): 1-8 (in Persian).


2. Shokri, S., Hooshmand, A., Moaz, H., 2015. Qualitative simulation of ammonium and nitrate in the Gregor River using the QUAL2KW model. Journal of Wetland Ecobiology; 7 (68): 23-57 (in Persian).


3. Khodam Mohammadi, M., Boustani, F., 2016. Assessment of self-healing power and the role of dissolved oxygen in the quality of water in the river of Khor (Case
   study: Droodzan Dam down to Lake Tashkh-Bakhtegan). Journal of Water Resources Engineering; 7 (27): 85-98 (in Persian).


4. Hosseini, P., Ildoromi, A.R., Hosseini, Y., 2016. The Study of Qual2kw Model Efficacy on River Self-purification (A Case Study of Karun River at Interval of Zargan to Kute Amir). Journal of Environmental Science and Technology; 18 (4): 103-122 (in Persian).


5. Hosseini, P., Hosseini, Y., 2017. Investigating the variation of self-propagation power of Karun River in 87 and 92 years using QUAL2KW model in Ahvaz city. AmirKabir Journal of Civil Engineering; 49 (1): 35-46 (in Persian).


6. Ashegh Moalla, M., Karimi, S., Malek Mohammadi, B., Jafari, H. R., 2015. Procedure of a comprehensive water quality management in rivers. Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology (JMEST); 2(2): 4-8.


7. Mehrasbi, M. R., Farahmand Kiaa, Z., 2015.Water Quality Modeling and Evaluation of Nutrient Control Strategies Using QUAL2K in the Small Rivers. Journal of Human, Environment and Health Promotion; 1(1): 1-11.


8. Zolfagharipoor, M. A., Ahmadi, A., 2016.A decision-making framework for river water quality management under uncertainty: Application of social choice rules.Journal of Environmental Management; 183(1):152-163.

Sharma, D., Kansal, A., Pelletier, G., 2017. Water quality modeling for urban reach of Yamuna River, India (1999–2009), using QUAL2Kw. Applied Water Science; 7(3): 1535–155