مدل سازی کمی و کیفی رودخانه‌ بهمنشیر و کانال های آب رسان

محورهای موضوعی : آلودگی محیط زیست (آب و فاضلاب)

نوید دولت آبادی فراهانی ¹ (کارشناسی‌ارشد مهندسی عمران و محیط زیست، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.)
حمید طاهری شهر آیینی ² (استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران.)
محسن ناصری ³ (دکتری، مهندسی عمران، پردیس فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران.)
مسلم قاسمی ⁴ (کارشناسی ارشد، آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.)

تاریخ دریافت : 1392/05/13 تاریخ پذیرش : 1394/01/18 تاریخ انتشار : 1396/06/01

کلید واژه: ‌مدل‌سازی هیدرولیکی, ‌ مدل‌سازی‌ ‌شوری, مدل‌سازی کیفی, رودخانه بهمنشیر, کانال‌های آب‌رسان, نرم‌افزار‌.MIKE11,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: رودخانه بهمنشیر یکی از منابع مهم آب در جنوب غرب ایران می باشد که دخول شوری و سایر آلاینده ها، این رودخانه را تحت تاثیر قرار داده است در این مطالعه، مدل سازی کمی و کیفی رودخانه بهمنشیر به همراه کانال های آب رسانی مجتمع پرورش میگوی چوئبده با استفاده از نرم افزار MIKE11 انجام یافته است. روش بررسی: ابتدا با مدل سازی هیدرولیکی یکپارچه رودخانه و کانال های آب رسان، عدد مانینگ برای این رودخانه برابر با 018/0 برآورد گردید. سپس اقدام به مدل سازی شوری با استفاده از حل معادله همرفت- پخش شد و ضریب پخش طولی رودخانه مورد کالیبراسیون و صحت سنجی قرار گرفت و ضریب پخش طولی برای این رودخانه برابر با تعیین شد. در ادامه به مدل سازی پارامترهای کیفی نظیر اکسیژن محلول، نیترات، آمونیاک، BOD و دما در طول رودخانه و کانال های آب رسان با استفاده از زیر برنامه ECOLAB پرداخته شد. با آنالیز حساسیت پارامترهای مختلف مدل، پارامترهای مهم مدل مشخص و کالیبره شدند و مدل کالیبره شده مورد صحت سنجی قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد رفتار کانال های آب رسان از نوع راکتور اختلاط کامل می باشد و با محاسبه ضرایب تبدیل پارامترهای مختلف رودخانه به کانال، تغییرات غلظت شوری و دیگر پارامترهای کیفی در کانال ها محاسبه و مقدار متوسط شوری، اکسیژن محلول، آمونیاک و نیترات در کانال ها حدود 27000 ، 3 ، 3 و 5 ppm تعیین شد. این پارامترها در رودخانه به ترتیب 5300، 2/2، 2/1 و 11 ppmتعیین شدند. مدلهای هیدرولیکی، شوری، اکسیژن محلول، دما، آمونیاک و نیترات توسعه داده شده در مرحله صحت سنجی به ترتیب دارای ضریب همبستگی 95/0 و درصد خطای مطلق به ترتیب برابر 9/7، 12، 2/1، 79/0و 34/0 بود. بحث و نتیجه‌گیری: نتایج مدل سازی، قابلیت مدل MIKE11 در شبیه سازی کمی و کیفی آب در رودخانه های تحت شرایط جزر و مدی را به اثبات رساند.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Bahmanshir River is one of the main water resources in southwest Iran. Salinity intrusion and other pollution sources have influenced the water quality in this river. In this study, quantitative and qualitative modeling of Bahmanshir River and the water channels of Choebdeh shrimp culture is performed using MIKE11 software. Method: First, manning number of the river is estimated as 0.018 by integrated hydraulic modeling of the river and its water channels. Then, dispersion factor of the river is calculated as  (v: velocity) by solving Advection-Dispersion equation. Modeling of water quality parameters, such as dissolved oxygen, nitrate, ammonia, BOD and temperature, is performed using ECOLAB module in the MIKE11 software. The major parameters in the water quality model are determined using sensitivity analysis. These parameters were calibrated and the calibrated model is verified. Findings: The results showed that the water channels behave as complete mix systems. Conversion coefficients of water quality parameters are calculated, and then the average values of salinity, dissolved oxygen, ammonia and nitrate in the channels are calculated as 27000, 3, 3 and 5 ppm, respectively. In addition, these parameters in the river are about 5300, 2.2, 1.2 and 11 ppm, respectively. The correlation coefficient of developed hydraulic model in verification step is 0.95 and the percent of absolute error of verified salinity, dissolved oxygen, temperature, ammonia and nitrate models are 7.9, 12, 1.2, 0.79 and 0.34, respectively. Conclusion: The results demonstrated the capability of MIKE11 for water quality and quantity modeling in tidal rivers.

منابع و مأخذ:

1-   آذری، اردوان. « مبانی زهکشی در اراضی جزر و مدی جزیره آبادان (مطالعه موردی در ساحل رودخانه بهمنشیر)». چهارمین کارگاه فنی زهکشی و محیط زیست،1385، تهران، ایران.

2-      SWECO-MAHAB, 1976. Abadan Island and Khorramshahr water supply and irrigation project hydraulic condition and salt water mathematical model studies. Prepared for Khuzestan water and power Organization, Technical Report.

3-      Harleman D. R.F. 1966. Salinity intrusion in estuaries in: Ippen. A.T. (ed.), Estuary and costline hydrodynamics. McGrawHill, pp.598-629.

4-      مظاهری، سعید. « بررسی رفتار هیدرولیکی رودخانه بهمنشیر توسط مدل ریاضی MIKE11 » مهندسین مشاور سازه پردازی ایران، 1375.

5-   مهندسین مشاور سازه پردازی ایران، « مطالعات هیدرولیک ( پروژه مدلهای ریاضی و فیزیکی رودخانه بهمنشیر) » گزارش سوم، وزارت جهاد سازندگی،1376 الف.

6-   مهندسین مشاور سازه پردازی ایران،« مطالعات شوری ( پرژه مدلهای ریاضی و فیزیکی رودخانه بهمنشیر) ». گزارش دوم، وزارت جهاد سازندگی،1376 ب.

7-   مهندسین مشاور سازه پردازی ایران. « مطالعات مرحله شناخت پرورش میگو شرق بهمنشیر». گزارش نهایی، وزارت جهاد کشاورزی، اداره کل شیلات خوزستان، 1380.

8-   تولائی نژاد، محمود.، میری، محمد علی.، لوافیان نژاد، بهرام.، رنگزن، کاظم. «شناسائی آلاینده های کیفی در مصب رودخانه کارون بزرگ و ارایه راه حلهای مدیریتی در جهت بهبود کیفیت آن ». هفتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، 1385، اهواز، دانشگاه شهید چمران.

9-   سامانی، ح. م. و. « مدل ریاضی تحلیلی یک بعدی انتقال و انتشار شوری در رودخانه ها با در نظر گرفتن شرایط جزر و مدی دریا». محیط شناسی، 1381، شماره 31، ص37.

10- جعفرزاده حقیقی، نعمت. اله.، توسلی، محمد.، باروتکوب، علی. « بررسی تغییرات کیفیت آب رودخانه کارون با کاربرد برنامه Qual2E ». تحقیقات منابع ایران، 1384، سال یکم، شماره 2، ص 85 تا 96.

11-  Parsa, J., Etemad-Shahidi A., Hosseiny S. Yeganeh-Bakhtiary A., 2007. Evaluation of computer and empirical models for prediction of salinity intrusion in the Bahmanshir estuary. Journal of Coastal Research, Vol. 50, pp. 658-662.

12-  Van Der Burgh, p., 1972. Ontwikkeling Van een Methods Voor het Voorspellen van Zoutverde-Lingen in Estuaria. Kanalen en Zeeen. Rijkswaterstaat Report, pp. 10-72.

13- وهابیان، م. سامانی، ح. م. و. « مدل ریاضی – عددی یک بعدی انتقال و انتشار شوری در رودخانه شاخه ای کارون، بهمنشیر و حفار با در نظر گرفتن شرایط جزر ومدی» سومین کنفرانس مدیریت منابع آب،1387، 23-25مهر، دانشگاه تبریز، تبریز.

14- فعال، زینب. « بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب رودخانه بهمنشیر » مجله علمی شیلات ایران، 1388، سال هجدهم، شماره 1، ص 167 - 172.

15- هوشمند، حسین.، سید مرتضایی، سید. رضا.، آهنگرزاده، مینا. « بررسی کیفیت باکتریایی آب رودخانه بهمنشیر و استخرهای پرورش میگوی منطقه چوئبده – آبادان » مجله دامپزشکی ایران،1388، دوره پنجم، شماره 4، ص 52 - 58.

16- مهندسین مشاور دز آب. « طرح تعیین حریم و بستر رودخانه های کارون، اروند و بهمنشیر ». مطالعات هیدرولیک رودخانه و فرسایش و رسوب، قسمت الف (گزارش اصلاحی نهایی)، سازمان آب و برق خوزستان، جلد ششم، 1389.

17-  ابریشمی، جلیل. و حسینی، سید محمود. « هیدرولیک کانال های باز»، انتشارات دانشگاه امام رضا،1376.

18-  DHI, 2007. MIKE11 Reference Manual. DHI Software.

19-  Doulgeris, C., Georgiou, P., Papadimos, D., Papamichail, D., 2012. Ecosystem approach to water resources management using the MIKE 11 modeling system in the Strymonas River and Lake Kerkini. Journal of environmental management, Vol. 94(1), pp. 132-143.

20-  Cox, B. A., 2003. A review of currently available in-stream water-quality models and their applicability for simulating dissolved oxygen in lowland rivers. Science of the Total Environment, Vol. 314, pp. 335-377.

21-  Thompsona, J.R.; Refstrup Sørensonb, H.; Gavina, H.; Refsgaardb, A., 2004. Application of the coupled MIKE SHE/MIKE 11 modelling system to lowland wet grassland in southeast England. Journal of Hydrology, Vol. 293, pp. 151–179.

22-  Le Ngo, L., Madsen, H., Rosbjerg, D., PEDERSEN, C., 2005. Application of MIKE 11 in managing reservoir operation. International Conference on Reservoir Operation and River Management Guangzhou & Three Gorges, China, September 17-23.

23-  Water Quality Institute, 1984. Biological degradation of waste water in recipient Water (In Danish: Biologisk Nedbrydning af Spildevand i Havvand). Report to Sukkerfabriken Nykøbing, Denmark.

24-  Nyholm, N., Bach, H., Birkelund, J., Jensen, T. L., Kusk, K. O., Schleicher, O. and Schrøder, H., 1991. Environmental studies of a marine wastewater discharge from a sulphite Pulp-Mill example of a general study approach for marine industrial discharges. Water Science & Technology. Vol. 23, pp. 151-161.