Sensitivity assessment of two water quality models NSFWQI and IRWQISC in Haraz River

Document Type : Original Article

Authors

1 Water Science and Engineering Dept. Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad

2 Water Sciences and Engineering Dept., Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

3 , Department of Watershed Management Science and Engineering, Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources

Abstract

Water quality indicators are a standard for classifying surface water based on the use of standard parameters and is a mathematical tool that converts a large amount of data used to describe water properties into a number and obtains a water quality level. The aim of this study was to assess and compare the sensitivity of NSFWQI and IRWQISC water quality indicators to quality parameters using variance-based methods on Haraz River with monthly sampling in 2022 in 7 selected stations in the range of Panjab to Haraz reservoir Dam in the province Mazandaran. The results of the present study have shown that the water quality in S1 (upstream) and S2-1 stations are relatively good at best, and bad at worst. Water quality in stations of S2, S3, S4, S5-1 and S5 (downstream), in the best case is moderate and in the worst case in September have poor quality. SRC method was used to analyze the uncertainty and sensitivity of the NSFWQI index and FAST and SOBOL methodologies were used for the IRWQISC index. The results of sensitivity analysis based on Factor Prioritization approach showed that in NSFWQI index, DO, BOD, CF, T and P parameters respectively and in IRWQISC index after DO parameter, BOD, P and N parameters had the most impact on output. In the uncertainty analysis, the results of applying SOBOL methodology for different stations of Haraz River were consistent with FAST method, but the results of sensitivity analysis obtained from these two methods were different from each other. Considering the obtained results and despite the similarity of the results of the two methods, it can be said that SOBOL methodology has been more successful than FAST methodology in this study due to unconditional convergence.

Keywords

References

امین‌پور شیانی، س.، محمدی، م.، خالدیان، م ر. و میر روشندل، الف. 1395. ارزیابی کیفیت آب رودخانه گازرودبار با استفاده از شاخص‌ کیفی NSFWQI  و شاخص آلودگیLiou. اکوبیولوژی تالاب. ۸ (۱): 63-74.
اختر، ف.، فضل اولی، ر.، درزی، ع. و مشهدی خلردی، ف. 1395. بررسی تأثیر وجود منطقه شهری بر کیفیت آب رودخانه هراز درمحدودهی شهرستان آمل (با استفاده از شاخصهای کیفی OWQI،IRWQI)،سومین کنگره سراسری در مسیر توسعه علوم کشاورزی و منابع طبیعی،گرگان.
رضاییان، ج.، جهانبخشی، س. و جمشیدی، س. 1399. آنالیز حساسیت پارامترهای تولیدی یکی از میادین نفتی ایران با استفاده از روش جامع سوبول. پژوهش نفت. 13 (1): 37 تا 45.
زمانی، ر.، محمودی، الف.، قائد امینی، ف.، و نجفی، م. 1400. الگوی توزیع مکانی کیفیت آب رودخانه پیر‌غار با استفاده از شاخص کیفیت آب NSFWQI‌ و سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS). فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست. 23 (2): 20 - 31.
شکوهی، ر.، حسین زاده، الف.، روشنایی، ق.، علی پور، م. و حسین زاده، س. 1390.  بررسی کیفیت آب دریاچه پشت سد آیدغموش با استفاده از شاخص کیفیت آب (NSFWQI) و بیلان مواد مغذی. نشریه سلامت و محیط زیست. 4 (14): 439 - 450.
شکوهی، ع. و مدبری، ه. 1397. ارزیابی و مقایسه حساسیت مدلهای NSFWQI و IRWQISC نسبت به پارامترهای کیفیت آب. تحقیقات منابع آب ایران. 14 (5): 118 - 132.
فرامرزی اصلی،م. رستمی لامشکن،م. و رمضان زاده، ک. 1397. نقش توسعه شهری بر منابع آلودگی آب نمونه موردی استان مازندران. دومین کنفرانس سالانه ملی معماری، شهرسازی، جغرافیا و عمران – 1397.
کاظمی، پ.، شریفی، ف. و کشاورز شکری، ع. 1397. ارزیابی کیفی آب رودخانه لنگرودرودخان با استفاده از شاخص کیفی NSFWQI. نشریه علوم محیطی. 16 (3): 65 - 78 .
ماه رویان، ف.، تقوی، ل.، سرائی تبریزی، م. و بابازاده، ح. 1399. ارزیابی کیفیت آب رودخانه استان قزوین با استفاده از شاخص NSFWQI جهت طبقه بندی کیفی آب. اکوبیولوژی تالاب. 43 (12): 99 - 112 .
میری، م. 1396. ارزیابی کیفیت آب چاه نیمه های سیستان براساس شاخص های کیفی NSFWQI، IRWQI و شاخص آلودگی Liou. نشریه اکوبیولوژی تالاب. 9 (4): 87 - 100 .
هاشمی، س.، فرزام پور، ت. و خوشرو، ق. 1391. راهنمای ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺷﺎﺧﺺ ﻛﻴﻔﻴﺖ ﻣﻨﺎﺑﻊ آب اﻳﺮان. سازمان حفاظت محیط زیست ایران.
هوشمند، س.، و اگدرنژاد، الف. 1400. ارزیابی کیفیت آب رودخانه کارون بر اساس شاخص‌های NSFWQI و IRWQISC و تعیین وزن پارامترهای موثر در این دو شاخص با آنالیز خوشه‌ای و تحلیل سلسله مراتبی. نشریه علمی اکوبیولوژی تالاب- دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز. 13(49): 47 - 60.
یوسفی، ح.، محمدی، ع. و نورالهی، ی. 1397. آنالیز کیفیت آب سد باباحیدر فارسان با استفاده از روش تحلیلی NSFWQI. پژوهشنامه مدیریت حوضه آبخیز. 9 (18): 1 – 11.
APHA .2005. Standard methods for the examination of water and wastewater, 23th edition. American Public Health Association, Washington, DC. USA, 541p.
Brown, RM., McLelland, N.J., Deininger, R.A. and Tozer, RG. 1970. A water quality index do we dare? Water and Sewage Works. 339-343.
Herman, J., Reed, P. and Wagener, T .2013. Time-varying sensitivity analysis clarifies the effects of watershed model formulation on model behavior. Water Resources Research. 49:1400-1414.
Massmann, C. and Holzmann, H .2012. Analysis of the behavior of a rainfall–runoff model using three global sensitivity analysis methods evaluated at different temporal scales. Journal of Hydrology. 475: 7-110.
Mohseni-Bandpey, A., Majlesi, M. and Kazempour, A .2014. Evaluation of Golgol river water quality in Ilam province based on the National Sanitation Foundation Water Quality Index (NSFWQI). Journal of Health in the Field. 1(4):1-7.
Pappenberger, F., Beven, K.J, Ratto, M. and Matgen, P. 2008. Multi-method global sensitivity analysis of flood inundation models. Advances in Water Resources. 31:1-14.
Parastar, S., Poureshgh, B., Dargahhi, A., Poreshgh, Y. and Vosoughi, M. 2013. Quality assessment of Hiroo River by NSFWQI and WILCOX indices in Khalkhal. Health Journal. 4(3):273-283.
Sadeghi, M., Bay, A., Bay, N., Soflaie, N., Mehdinejad, M.H. and Mallah, M. 2015. The survey of Zarin-Gol River water quality in Golestan Province using NSF-WQI and IRWQISC. Journal of Health in the Field. 3(3):27-33.
Saltelli, A., Ratto, M., Andres, T., Campolongo, F., Cariboni, J., Gatelli, D., Saisana. M. and Tarantola, S .2008. Global sensitivity analysis: the primer. John Wiley & Sons, 305p.
Saltelli, A., Ratto, M., Tarantola, S. and Campolongo, F. 2012. Update 1 of: Sensitivity analysis for chemical models. Chemical Reviews. 112: PR1-PR21
Saltelli, A., Ratto, M., Tarantola, S. and Campolongo, F. 2012. Update 1 of: Sensitivity analysis for chemical models. Chemical Reviews. 112: PR1-PR21.
Saltelli, A., Tarantola, S., Campolongo, F. and Ratto, M. 2004. Sensitivity analysis in practice: A guide to assessing scientific models. John Wiley & Sons, Ltd. 232p.
Samadi, J. 2015. Survey of spatial-temporal impact of quantitative and qualitative of land use wastewaters on Choghakhor Wetland pollution using IRWQI Index and statistical methods. Iranian Water Resources Research. 11(3): 159–171.
Sharifdini NG, Amirnezhad R, Saeb K .2014. Qualification zoning of the Dohezar River according to NSFWQI and using GIS. J Mazandaran Univ Med Sci. 24(118):29-39.
Sobol, I.M. 2001. Global sensitivity indices for nonlinear mathematical models and their Monte Carlo estimates. Mathematics and Computers in Simulation. 55: 271-280.
Sohrabi, N., Alizade, A., Hasoonizade, H. and Hosseinzade, S. 2015. Qualitative zoning of the Surgical River based on the NSFWQI index and using the GIS. Journal of Wetland Ecobiology. 22: 31-40.
Song, X., Zhang, J., Zhan, C., Xuan, Y., Ye, M. and Xu, C. 2015. Global sensitivity analysis in hydrological modeling: Review of concepts, methods, theoretical framework, and applications. Journal of hydrology. 523: 739-757.
Tian, W .2013. A review of sensitivity analysis methods in building energy analysis. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 20: 411-419.
Zeng, X., Wang, D. and Wu, J. 2012. Sensitivity analysis of the probability distribution of groundwater level series based on information entropy. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. 26: 345-356.
Zhan, C-S., Song, X-M., Xia, J. and Tong, C. 2013. An efficient integrated approach for global sensitivity analysis of hydrological model parameters. Environmental Modelling and Software. 41: 39-52
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 16, Issue 4 - Serial Number 94
September and October 2022
Pages 816-830

Files

Share

How to cite

Statistics