ارزیابی و شبیه‌سازی کیفی رودخانه تالار با استفاده از مدل QUAL2KW

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب

2 گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، ساری، ایران

3 گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

افزایش تقاضای آب، بروز خشکسالی و تغییرات اقلیمی، گسترش منابع آلاینده علاوه بر تهدید اکوسیستم آبی، تامین نیاز ‌آب شرب و کشاورزی اراضی پایاب را تحت تاثیر قرار می‌دهد. هدف از این پژوهش، شناخت وضعیت کیفی آب رودخانه تالار به‌منظور بررسی اثر استفاده از آب این رودخانه برای آبیاری اراضی پایین‌دست می‌باشد. بر این اساس، با استفاده از مدل شبیه‌سازی عددی کیفی (QUAL2KW)، روند تغییر پارامترهای مهم کیفی آب نظیر اکسیژن محلول (DO)، اکسیژن‌خواهی بیولوژیکی کربنی (CBODu)، اسیدیته (pH)، هدایت الکتریکی (EC)، نیترات (NO3-) و فسفات (PO43-) در رودخانه تالار استان مازندران بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی کیفی رودخانه تالار نشان داد که مدل QUAL2KW برآورد مناسبی از شرایط کیفی رودخانه ارایه می‌دهد. دقیق‌ترین شبیه‌سازی با کمترین خطای میانگین مربعات (017/0) و میانگین مربعات خطای (139/0) میلی‌گرم بر لیتر مربوط به پارامتر pH در ماه بهمن بود. همچنین کمترین دقت در شبیه‌سازی پارامتر CBODu، در ماه آبان با ضریب تغییر خطای میانگین مربعات (45/0) و میانگین مربعات خطای (5/4) میلی‌گرم بر لیتر برآورد شد. بیشترین تغییرات افزایشی در روند نمودارها، در خروجی شهرهای قائم‌شهر و کیاکلا رخ داد که می‌تواند ناشی از تاثیر ورود فاضلاب و شیرابه‌ی زباله این دو شهر به رودخانه تالار باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation and Simulation of Talar River Quality by using QUAL2KW Model

نویسندگان [English]

  • zohre hashemi 1
  • Mohammad Ali Gholami Sefidkouhi 2
  • khalegh ahmadi 3
1 water engineering department
2 Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University. Sari., Iran
3 water engineering department
چکیده [English]

Increasing of water demand, drought and climate changes, the development of contaminated resources, in addition to the threat of the ecosystem, affects the supply of drinking water and agriculture. The use of QUAL2KW as a qualitative numerical simulations model, water quality parameters changing such as dissolved oxygen (DO), biological oxygen (CBODu), acidity (pH), electrical conductivity (EC), nitrate (NO3-) and phosphate (PO43-) had studied in Talar River. The accuracy of predicted DO and pH parameters is better than the others. The most accurate simulation was occurred with the lowest coefficient of variation mean square error (0.017) and mean square error (0.139 mg/l) of pH parameter in February and also lowest accuracy in the simulation with maximum coefficient of variation mean square error (0.45) and mean square error (4.5 mg/l) of BODu parameter in November and most changes in the trend chart occurred in Ghaemshahr and Kiakola output Which could be due to the impact of the waste water coming from the two cities into the river. In general, the results of the river's simulation showed that the qualitative model QUAL2KW gives proper estimation of the river's quality conditions

کلیدواژه‌ها [English]

  • Calibration
  • Pollution Sources
  • Simulation Model
  • Water Quality

بوستانی،ف.، گوهرگانی،ا. 1393. شبیه­سازی کیفیت آب رود بشار در محدوده­ی شهر یاسوج با استفاده از مدل شبیه­سازی QUAL2K. مجله­ی مهندسی منابع آب. 23: 98-81.

مهندسین مشاور شرکت مطالعاتی آب و خاک کشور .1391. مطالعات مرحله اول طرح زهکشی اراضی محدوده سیاه­رود تالار‌رود – گزارش هیدرولوژی.

وزارت نیرو، معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور. 1388. راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه­ها، نشریه 481. معاونت امور فنی، دفتر امور فنی و تدوین معیارها.

خواجه­پور،م.ا.، کریمی،ل.، شیاسی ارانی،م و انصاری،ح. 1392. بررسی تغذیه­گرایی مخازن سدها با استفاده از مدل CE-QUAL-W2 (مطالعه موردی: سد شیرین­دره بجنورد، استان خراسان شمالی). نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 8. 1: 107-96.

رزاقیان،ف.، سبزی­پور،ب و سارنگ،ا. 1394. مدل­سازی کیفی رودخانه قره­سو محدوده شهرستان کرمانشاه با مدلQUAL2KW. دهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز.

سارنگ، امین.، شمسایی، ا.، ابریشم­چی، ا و مکنون،ر. ۱۳۸۶، مدیریت کیفیت آب رودخانه ها با آلاینده های جمع پذیر، سومین کنگره ملی مهندسی عمران، تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده فنی - مهندسی عمران.

شکری،س.، هوشمند،ع و معاضد،ه. 1394. شبیه‌سازی کیفی آمونیوم و نیترات در طول رودخانه گرگر با استفاده از Qual2kw. فصل­نامه علمی پژوهشی اکوبیولوژیکی تالاب دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز. 23: 68-57.

شهریاری،ف.، جوادی­فر،ن و آخوندعلی،ع.م.1390. بررسی تاثیر تغییرات میزان جریان بر کیفیت آب رودخانه کارون با استفاده از مدل QUAL2KW. پنجمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، تهران.

عاشق معلا،م. 1394. شبیه­سازی کیفی رودخانه با مدلQUAL2KW. . انتشارات تالاب.

قادری،ک.، حسین­زاده،م. 1395. تخمین ضریب پراکندگی طولی آلاینده­ها در رودخانه­های طبیعی با استفاده از رویکرد هوشمند داده­محور. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 10. 5: 593-581.

قربانی،م.ا.، دهقانی،ر. 1396. مقایسه روش‌های شبکه عصبی بیزین، شبکه عصبی مصنوعی و برنامه‌ریزی بیان ژن در تحلیل کیفیت آب رودخانه‌ها (مطالعه موردی: رودخانه بالخلوچای). نشریه مدیریت آبخیز. 15. 8: 24-15.

کارآموز،م.، کراچیان.ر.1387. برنامه‌ریزی و مدیریت کیفی سیستم‌های منابع آب، ( چاپ دوم). انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

محمدی گل‌افشانی،ن.، موسوی،ع.ا و بوستانی،ف.1391. ارزیابی کیفی سیستم­های رودخانه‌ای به­وسیله مدل رایانه‌ای WASP7 مطالعه موردی رودخانه تالار. همایش ملی مهندسی آب و فاضلاب، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته‌ و‌ علوم محیطی کرمان.

Allam,A., Fleifile,A., Tawfik,A., Yoshimura,C.H and El-Saadi,A. 2015. A simulation-based suitability index of the quality and quantity of agricultural drainage water for reuse in irrigation. Science of the Total Environment.  536:79-90.        

 Chapra,S.C., Pelletier,G.J and Tao,H. 2006. QUAL2K: A Modeling Framework for Simulating River and Stream Water Quality, Version 2.04, Documentation and User Manual. Civil and Environmental Engineering Dep., Trufts University, Medford, MA, USA.

EPA Stream Water Quality Model QUAL2KW .2006. http://www.Epa.gov/athens/wwqtsc/index.html

Kalburgi,P.B., Sarema,R.N and Deshannavar,U.B. 2015. Development and Evaluation of BOD–DO Model for River Ghataprabha near Mudhol (India), using QUAL2K. International Journal of Engineering and Manufacturing. 5: 15-25.

Oliveria,B.J., Bola,P., Quinteiro,H and Nadais,L. 2011. Application of Qual2KW model as at tool for water quality management: Certima River as a case study. Environmental Monitoring and Assessment. 10: 6197-6210.

Ouyang,Y., Nkedi-Kizza,P., Wu,Q.T., Shinde,D., Huang,C.H. 2006. Assessment of seasonal variations in surface water quality. Water research. 40. 20: 3800-3810.

Rashed,R., El-sayed,E.A. 2014. Simulating Agricultural Drainage Water Reuse Using QUAL2K Model, Case Study of the Ismailia Canal catchment Area, Egypt. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 5.140: 1-9

Moghimi Nezad,S., Ebrahimi,k., Kerachian,R. 2018. Investigation of Seasonal Self-purification Variations of Karun River, Iran. Amirkabir Journal of Civil Engineering. 49.4: 193-196.

Seok Soon,P., Lee,Y.S., 2002. A water quality modeling study of the Nakdong River, Korea. Ecological Modelling. 152.7: 65–75.

Sharma,D., Kansal,A., Pelletier,G. 2017. Water quality modeling for urban reach of Yamuna river, India (1999–2009), using QUAL2Kw. Applied Water Science. 7:1535–1559.

Zhang,R.X., Qian,X., Yuan,R., Ye,B., Wang,Y. 2014. Simulation of water environmental capacity and pollution load reduction using to Qual2kw for water environmental management. International Journal of Environment Research and public Health. 9.11: 4504-4521.

Zheng,L., Changsheng,C.H., Zhang,F.Y. 2004. Development of water quality model in the Satilla River Estuary, Georgia. Journal of Ecological modeling. 3.178: 457-482.