Sensitivity analysis of Qual2kw model in the modeling of water quality parameters of Sefidrud

Document Type : Original Article

Authors

1 Arak University

2 Department of Irrigation and Reclamation Engineering, University of Tehran

Abstract

Rivers are always one of the most important sources of water. In recent years, due to droughts and the entry of various pollutants, there have been many concerns about river quality conservation. Evaluation of the effective factors on the quality of river water quality management component is the first step of the rivers modeling. The aim of this paper is to evaluate the amount of Dissolved oxygen changes in the Sefidrud River by changing the parameters affecting it. To achieve this goal, after calibration and verification the results of simulation of water quality parameters using the Qual2kw model, the sensitivity analysis of this model was performed using YASAIw software. The data used in the present paper consists of the hydraulic data (depth, Velocity, Discharge), quality and pollutants input to a range of 110 kilometers in sefidrud River during December 2007, July, October and November 2008 and February, April, June and August 2011 at 12 sampling stations. The results showed that the minimum and maximum of normalized root mean square error (nRMSE) for calibration and validation phases for the pH parameter was 0.06 and 0.04 respectively, and for the total phosphorus parameter was 1.08 and 0.96, respectively. Also, the results of the sensitivity analysis of the model showed that the Dissolved oxygen in the Sefidrud River showed the highest sensitivity to the reaeration coefficient, the flow depth power and the decay rate of biochemical oxygen demand, respectively.

Keywords

References

انصاری‌پور، ا. ح.، ابراهیمی، ک.، امید، م. ح. 1392. بررسی خودپالایی جریان‌های رودخانه‌ای با توسعه و کاربرد مدل‌های ریاضی مطالعه موردی: رودخانه پسیخان-گیلان. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی. 14. 21: 42-31.
بوستانی، ف.، گوهرگانی، ا. 1393. شبیه‌سازی کیفیت آب رود بشار در محدوده‌ی شهر یاسوج با استفاده از شبیه‌سازی QUAL2K. مجله مهندسی منابع آب. سال هفتم. زمستان 1393. صفحات 98-85.
پورآباده‌ای، م. 1386. بررسی تأثیر زبری موضعی بر ضریب اختلاط عرضی آلودگی در یک کانال مستطیلی. پایان نامه کارشناسی ارشد. سازه های آبی. گروه مهندسی آبیاری و آبادانی. دانشگاه تهران.
حسینی، پ.، حسینی، ی. 1396. بررسی تغییرات توان خودپالایی رودخانه کارون در سال های 2008 و 2014 با استفاده از مدل QUAL2KW در محدوده شهر اهواز. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر. دوره 49. شماره 1. 45-35.
خدام محمدی، م. م.، بوستانی، ف. 1395. ارزیابی توان خودپالایی و نقش اکسیژن محلول در کیفیت آب رودخانه کر (مطالعه موردی: پایین دست سد درودزن تا دریاچه طشک- بختگان. مجله مهندسی منابع آب. سال نهم. شماره 30. 102-87.
خوب، ن.، امین‌نژاد، ب.، امیدی، ا. 1396. پایش کیفی و تعیین سهم رودخانه‌های واریزی بر افزایش شوری رودخانه قزل اوزن در محدوده استان زنجان با استفاده از نرم افزار عددی Qual2k. مجله مهندسی منابع آب. سال دهم. شماره 32. 44-33.
عاشق‌معلا، م.، محمدی فاضل، ا.، حمامی، م. 1393. نقش توان خودپالایی رودخانه‌ها در تعیین حدود مجاز پارامترهای کیفی پساب‌ها. مجله علوم و مهندسی محیط زیست. سال اول. شماره 4. 49-37.
مقیمی‌نژاد، س.، ابراهیمی، ک.، کراچیان، ر. 1396. مطالعه تغییرات فصلی خودپالایی رودخانه کارون. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، دوره 49 ، شماره 4. 634-621.
میرمشتاقی، س. م.، امیرنژاد، ر.، خالدیان، م. ر. 1390. بررسی کیفیت آب رودخانه سفیدرود و پهنه‌بندی آن با استفاده از شاخص‌های کیفی NSFWQI و OWQI. فصلنامه علمی- پژوهشی تالاب. سال سوم. شماره 9. 34- 23.
نوروزی، ح.، رادمنش، ف.، پورحقی، ا.، سلگی، ا. 1397. بهینه‌سازی چندهدفه در تعیین جریان‌های زیست‌محیطی رودخانه. پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز. سال نهم. شماره 17. 25-14.
Chapra, S.C. and Pelletier, G.J. 2003. QUAL2 K: a modeling frame- work for simulating river and stream water quality (beta version): documentation and users manual. Civil and Environmental Engineering Department. Medford: Tufts University.
Leopold, L.B. and Maddock, T.J. 1953. The hydraulic geometry channels and some physiographic implications. Geological survey professionals. paper 252, United States Goverment Printing Office, Washington, 57p.
Pelletier, G.J. and Chapra, S.C. 2008. QUAL2Kw theory and documentation (version 5.1), a modeling framework for simulating river and stream water quality. Washington: Department of ecology.
Santos, S., Vilar, V. J., Alves, P., Boaventura, R. A. and Botelho, C. 2013. Water quality in Minho/Miño River (Portugal/Spain). Environmental monitoring and assessment, 185.4: 3269-3281.
Sharma, D., Kansal, A. and Pelletier, G. 2017. Water quality modeling for urban reach of Yamuna river, India (1999–2009), using QUAL2Kw. Applied Water Science. 7:1535–1559.
Tayfur, G. and Singh, V. 2005. Predicting longitudinal dispersion coefficient in natural streams by artificial neural network. Journal of Hydraulic Engineering, 131. 11: 991-1000.
Vieira, J., Fonseca, A., Vilar, V.J., Boaventura, R.A. and Botelho, C.M. 2013. Water quality modelling of Lis River, Portugal. Environmental Science and Pollution Research. 20.1: 508-524.
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 13, Issue 5 - Serial Number 77
November and December 2019
Pages 1233-1245

Files

Share

How to cite

Statistics