استفاده از شاخص IRWQISC در ارزیابی کیفیت آب مخازن سدها (مطالعه موردی: مخزن سد گلابر زنجان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی-گروه مهندسی عمران-دانشگاه زنجان-ایران.

2 دانشیار گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان.زنجان، ایران

3 استادیار گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

امروزه، بررسی کیفیت منابع آب با استفاده از مدلهای عددی و شاخص های کیفی مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. در این پژوهش، پدیده لایه‌بندی حرارتی و کیفی مخزن سد گلابر واقع در استان زنجان مورد بررسی قرار گرفته و همچنین کیفیت آب در مکانهای مختلف مخزن و در زمانهای مختلف با استفاده از شاخص IRWQISC (IRan water quality index) ارزیابی ‌شده است. به این منظور، از مدل دوبعدی CE-QUAL-W2برای شبیه‌سازی هیدرودینامیک و پارامترهای اکسیژن محلول و کل مواد جامد محلول برارارتی تابسی یک دوره یک‌ساله از سال 1393 تا 1394 استفاده ‌شده است. نتایج شبیه‌سازی حاکی از وجود یک دوره لایه‌بندی حتانه از اواخر فروردین تا اواخر شهریورماه می‌باشد. ارزیابی کیفیت آب بر اساس شاخص IRWQISC نشان می‌دهد که کیفیت آب مخزن در رولایه و در شش.ماهه گرم در کلاس کیفی خوب (شاخص در حدود 75) قرار دارد. در این مدت، کیفیت آب در زیرلایه از رده‌بندی خوب (شاخص در حدود 75) به رده‌بندی نسبتاً بد (شاخص در حدود 40) افت پیدا می‌کند. همچنین در شش ماهه سرد سال، کیفیت آب از رده‌بندی متوسط (شاخص در حدود 46 ) در ابتدا به رده‌بندی خوب (شاخص در حدود 77) ترقی می‌یابد. بطور کلی، بررسی مکانی و زمانی کیفیت آب مخازن سدها با استفاده از شاخص های مختلف کیفی آب از جمله شاخص IRWQISC می‌تواند کمک مؤثری در تعیین کیفیت آب، ارائه راهکارهای مدیریتی در زمینه تعیین رقوم آبگیر و برداشت، استفاده بهینه از آب و ارائه راهکارهای علاج بخش برای افزایش کیفیت آب مخازن ارائه نماید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of IRWQISC Index in the Water Quality Evaluation of Dam Reservoirs (Case Study: Golabar Dam Reservoir, Zanjan)

نویسندگان [English]

  • Shadi Rasouli 1
  • Jalal Bazargan 2
  • Seyyed Mohammad Shoaei 3
1 civil engineering department,university of Zanjan.
2 Associate Professor, Civil Engineering Department, Zanjan University, Zanjan, Iran
3 Assistant Professor, Civil Engineering Department, Zanjan University, Zanjan, Iran
چکیده [English]

The Evaluation of the quality of water resources using numerical models and qualitative indices has recently been considered by many researchers. In the present study, the thermal and qualitative stratification of the Golabar Dam reservoir, located in Zanjan, Iran, was investigated. In addition, the water quality was evaluated at different points of the reservoir at different times using the IRWQISC (Iran Water Quality Index) index. For this purpose, the 2-D CE-QUAL-W2 numerical model was used for the hydrodynamic as well as the dissolved oxygen and total dissolved solid simulation for the 1-year period of 2014 to 2015. The simulation results indicated a summer thermal stratification period from mid-March to mid-September. The water quality evaluation indicated a good water quality of the top layer of the reservoir during the six warm months of the year with an index of 75. On the other hand, the water quality of the sub-layer dropped from the good with an index of 75 to a rather bad class with an index of about 40/5. In addition, in the six cold months of the year, the water quality improved from the middle class with an index of 46 to the good class with an index of about 77. In general, the spatial and temporal study of the water quality of the dam reservoirs using different water quality indices such as IRWQISC can significantly help in determination of the water quality and providing management strategies for the verification of the water draw-off elevation, optimal water usage as well as providing solutions for improving the water quality in the reservoirs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Golabar storage dam
  • IRWQISC qualitative index
  • thermal stratification
  • CE-QUAL-W2 numerical model
حمزه پور ،ص. 1391. بررسی تأثیر پدیده لایه‌بندی حرارتی و تغذیه گرایی باکیفیت آب مخزن. اولین همایش ملی تصفیه آب و پساب‌های صنعتی. آذر ماه، دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد ماهشهر.
خواجه پور ،م.، کریمی،ل.، شیاسی ارانی،م.، انصاری،ح. 1392. بررسی تغذیه گرایی مخازن سدها با استفاده از مدل CE-QUAL-W2 (مطالعه موردی: سد شیرین دره بجنورد، استان خراسان شمالی). آبیاری و زهکشی ایران. 8 .‎1: 96-107.
خواجه پور ،م.، اقبال زاده، ا.، شیاسی ارانی،م.، افتخاری،م.، جوان،م. 1393. مقایسه مدل‌های CE-QUAL-W2 و DYRESM در شبیه‌سازی توزیع دما در مخزن سد پانزده خرداد. آب ‌و خاک. 28 .2: 343-352.
رضازاده ،ن.، نظری‌ها، م.، سارنگ،ا. 1393. مدیریت کیفیت آب خروجی از مخزن سد کرخه با انتخاب تراز تخلیه مناسب. مجله پژوهش‌هایمحیط‌زیست. 9 .5: 125-136.
شکوهی،ر.، حسین زاده،ا.، روشنایی،ق.، علیپور،م.، حسین زاده،س. 1390. بررسی کیفیت آب دریاچه پشت سد آیدغموش با استفاده از شاخص ملی کیفیت آب (NSFWQI) و تغییرات پارامترهای کیفی آب. فصلنامه سلامت و محیط زیست. 4 .4: 439-450.
صمدی ،ج. 1394. بررسی تأثیر مکانی- زمانی کاربری اراضی بر کیفیت آب تالاب چغاخور با استفاده از شاخص IRWQI و روش‌های آماری. مجله تحقیقات منابع آب ایران     .171-159 :3 .11 .
کیانی صدر،م. 1396. شبیه‌سازی لایه‌بندی حرارتی و غلظت اکسیژن محلول با کاربرد مدل) CE-QUAL-W2 مطالعه موردی: سد گرشا) .مجله علمی و پژوهشی اکوبیولوژی تالاب. 9 .2: 39-52.
مفتاح هلقی ،م. 1390. پهنه‌بندی کیفی آب با استفاده از شاخص‌های متفاوت کیفی (مطالعه موردی: رودخانه اترک). پژوهش‌های حفاظت آب ‌وخاک (علوم کشاورزی و منابع طبیعی). 18 .2: 211-220.
نظری‌ها ،م.، دانایی،ع.، هاشمی،ح.، ایزد دوستدار، ا. 1389. پیش‌بینی لایه‌بندی حرارتی سد در دست احداث بختیاری با استفاده از مدل CE-QUAL-W2. مجله محیط شناسی. 54 .36: 11-18.
هاشمی،س.ح.، فرزام پوراسگر،ت.، رمضانی،س.، خوشرو،غ.، 1390. راهنمای محاسبه شاخص کیفیت منابع آب ایران. سازمان حفاظت محیط زیست ایران.
Abbasi, T., and Abbasi, SA. 2012.Water quality indices. Elsevier. P: 363.
Arend, K.K., Beletsky,D., DePINTO,J.V., Ludsin,S.A., Roberts,J.J., Rucinski,D.K., Hook,T.O. 2011. Seasonal and interannual effects of hypoxia on fish habitat quality in central Lake Erie. Freshwater Biology. 56.2:366-383.
Azad, A., Karami,H., Farzin,S., Mousavi,S. F., Kisi,O. 2019. Modeling river water quality parameters using modified adaptive neuro fuzzy inference system. Water Science and Engineering. 12.1: 45-54.
Cole, T.M., Wells, S.A., 2013. CE-QUAL-W2: a Two-dimensional, Laterally Averaged, Hydrodynamic and Water Quality Hydrodynamic and Water Quality Model (3.71 edition). Department of Civil and Environmental Engineering, Portland State University, Portland.
Gamvroula, D., Alexakis,D., Stamatis,G. 2013. Diagnosis of groundwater quality and assessment of contamination sources in the Megara basin (Attica, Greece). Arab J Geosci. 7.6:2367–2381.
Goher, M.E., Hassan,A.M., Abdel-Moniem,I.A., Fahmy,A.H., El-sayed,S.M. 2014. Evaluation of surface water quality and heavy metal indices of Ismailia Canal, Nile River, Egypt. The Egyptian Journal of Aquatic Research. 40.3:225–233.
Hupfer, M., Lewandowski,J. 2008. Oxygen controls the phosphorus release from lake sediments–a long‐lasting paradigm in limnology. International Review of Hydrobiology. 93.4-5:450-532.
Javid, A H., Mirbagheri,S.A., Karimian,A. 2014. Assessing Dez Dam reservoir water quality by application of WQI and TSI indices. Iranian Journal of Health and Environment. 7.2:133-142.
Mortimer, C.H. 1956. The oxygen content of air-saturated fresh waters, and aids in calculating percentage saturation. Internationale Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie: Mitteilungen. 6.1:1-20.
Noori, R., Yeh,H.D., Ashrafi,K., Rezazadeh,N., Bateni,S.M., Karbassi,A., Kachoosangi,F.T., Moazami,S. 2015. A reduced-order based CE-QUAL-W2 model for simulation of nitrate concentration in dam reservoirs. Journal of Hydrology. 530.1:645-656.
Park, Y., Cho,K. H., Kang, j., Lee, S. W., Kim, J. H. 2014. Developing a flow control strategy to reduce nutrient load in a reclaimed multi-reservoir system using a 2D hydrodynamic and water quality model. Science of the Total Environment.Vol. 466–467.1:871–880.
Rahimi-Movaghar, M., Mirbagheri,S. A., and Kerachian, R. 2019. Total dissolved solid and dissolved oxygen modeling, thermocline calculation and applying reservoir salinity reduction scenarios in Shahid Rajaee reservoir using CE-QUAL-W2. Water Supply. 19.2:424-433.
Samal, N. R., Pierson,D. C., Schneiderman,E., Huang.Y., Read,J.S., Anandhi.A., and Owens,E.M. 2012. Impact of climate change on Cannonsville Reservoir thermal structure in the New York City water supply. Water Quality Research Journal. 47.3-4:389-405.
Shoaei,S. M., Mirbagheri,S.A., Zamani,A., Bazargan,J. 2015. Seasonal variation of dissolved heavy metals in the reservoir of Shahid Rajaei dam, Sari, Iran. Desalination and Water Treatment. 56.12:3368-3379.
Tsakiris, G. 2015. The status of the European waters in 2015: a review. Environ Process. 3.2:543–557.
Xu, Z., Godrej,A. N., Grizzard,T.J. 2007. The hydrological calibration and validation of a complexly-linked watershed–reservoir model for the Occoquan watershed,Virginia. Journal of Hydrology. 345.3-4:167-183.