بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به افزایش روزافزون آلایندهها یک جنبه مهم در مدیریت کیفیت آب، مدلسازی تغییرات کیفی آب رودخانهها در ارتباط با ورودیهای طبیعی و انسانی میباشد. با مدلسازی سیستمهای رودخانهای، امکان ارزیابی ظرفیت محتمل این سیستم وجود داشته و بنابراین به پیشبینی اثرات اعمال شده از طریق رخدادهای طبیعی و انسانی کمک خواهد کرد. از آنجا که مهمترین عامل در تعیین میزان کیفیت آب اکسیژن محلول در آن است، در این تحقیق با استفاده از یک مدل ریاضی میزان اکسیژن محلول در دو ایستگاه پل زمان خان و چم آسمان در مسیر رودخانه زایندهرود با استفاده از شرایط هیدرولیکی جریان برآورد گردید.
با مقایسه مقادیر پیشبینی شده توسط مدل با دادههای میدانی، مشخص شد مدل به جز چند مورد استثنا توانسته است به خوبی میزان اکسیژن محلول را تخمین بزند. تفاوت بدست آمده به علت عدم در نظر گرفتن عوامل دیگر کاهنده اکسیژن مانند ورود منابع آلاینده بین نقطه مبدا و ایستگاه مورد نظر، تنفس گیاهان بستر رودخانه و ... میباشد. همچنین نتایج نشان میدهد با توجه به شرایط غیرمنشوری بودن مقطع رودخانه، هرچه فاصله بین مبدا و نقطه اندازهگیری کمتر باشد مقادیر بدست آمده دقیق تر میباشند.
مقدمه
منابع آبی و هیدرولوژیکی از زیستگاههای اصلی موجودات زنده محسوب میشوند و در حیات انسان نقش بسیار زیادی دارند. قسمت عمدهای از آب شرب جمعیت ساکن بر روی کره زمین از آبهای سطحی و بالاخص منابع آبی شیرین نظیر رودخانهها بدست میآیند. همچنین از لحاظ بسیاری مسائل از قبیل زیباشناسی، اقتصادی و گردشگری نیز امروزه آبهای سطحی به امری مهم تبدیل شدهاند. رودخانهها یکی از مهمترین آبهای سطحی میباشند که مدیریت و کنترل کیفیت آب آنها مخصوصا در سالهای اخیر از مواردی است که تحقیقات زیادی دربارهی آن شده است و اهمیت این موضوع در ایران نیز روز به روز پررنگتر می شود.
ظرفیت خودپالایی رودخانهها تابع عوامل زمانی و مکانی، نوع و شدت بار آلایندههای ورودی و نیز شرایط محیطی بستر رودخانه است. در حقیقت، ارزیابی خودپالایی رودخانه تعیین مقدار اکسیژن محلول در طول آن است که براساس این ظرفیت میتوان دریافت رودخانه از لحاظ آلودگی در چه وضعیتی است و در چه نقاطی وضعیت بحرانی کمبود اکسیژن محلول وجود دارد.
اکسیژن به منظور حصول شرایط هوازی و همچنین تضمینی برای ادامه حیات قابل بررسی خواهد بود، که خود با نوسانات درجه حرارت، آشفتگی جریان، فعالیت فتوسنتزی جلبکها و فشار اتمسفر تغییر میکند. منابع اصلی تأمین اکسیژن شامل پخش از طریق اتمسفر در سطح تماس آب و هوا و فعالیتهای فتوسنتزی آبزیان کلروفیلدار میباشد، که عملاً این غلظت به علت اکسیداسیون و تخمیر بیولوژیکی، رسوبات، مواد معلق و مواد کف بستر از حد اشباع کمتر خواهد بود. در این میان علاوه بر نیاز بیوشیمیایی مواد کربندار، مواد نیتروژنی نیز با مصرف اکسیژن محلول از میزان آن میکاهند.
یک جریان تا زمانی که DO بیش از 5mg/l داشته باشد سالم در نظر گرفته میشود. میزان حلالیت اکسیژن با کاهش دما، کاهش شوری آب و افزایش فشار جو، افزایش می یابد - . - 4 همچنین با افزایش سرعت، کاهش عمق و افزایش سطح آب در معرض هوا میزان انحلالپذیری اکسیژن بیشتر میشود. هرچند هوا، محتوی حدود 21درصد گاز اکسیژن میباشد ولی به علت کمی حلالیت اکسیژن در آب ، مقدارآن بصورت محلول در آب رودخانهها و مجاری روباز زیاد نیست.
تاکنون مطالعات زیادی با استفاده از روشهای مختلف در زمینه انحلالپذیری اکسیژن صورت گرفته است.درتحقیقی قریشی و احسانیان - 1379 - یک مدل ریاضی برای تعیین میزان تأثیر شرایط هیدرولیکی جریان بر انحلالپذیری اکسیژن در رودخانه زایندهرود پس از تصفیهخانه اصفهان، در فصول مختلف سال به کار بردند. نتایج به دست آمده در چهار فصل نشان میدهد که مدل عددی ارائه شده با نتایج تجربی تطابق خوبی دارد که گویای پیشبینی شرایط واقعی رودخانه از لحاظ هیدرولوژی و شرایط اولیه و مرزی در مدل ریاضی میباشد. اختلافات مشاهده شده در برخی از نقاط به علت عدم محاسبه میزان بار آلودگی وارد شده توسط مدل میباشد
صفوی - - 1389 با استفاده از سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی، تأثیر شرایط هیدرولیکی جریان بر انحلال پذیری اکسیژن در رودخانه زایندهرود را مورد بررسی قرار داد. نتایج نشان میدهد که در صورت ورود شرایط هیدرولیکی در معادلات تعیین انحلالپذیری اکسیژن، میزان DO پیشبینی شده دارای دقت بالاتری است. همچنین نتایج گواه آن است که افزایش تعداد مشخصههای ورودی موجب افزایش دقت مدل نمیشود و شناخت تأثیر عوامل ورودی و بررسی حساسیت نتایج به آنها از اهمیت بالایی برخوردار است
مواد و روشها منطقه مورد مطالعه
رودخانه زایندهرود بزرگترین رودخانه فلات مرکزی ایران از ارتفاعات زردکوه بختیاری سرچشمه میگیرد. حوضه آبریز زایندهرود دارای مساحتی به وسعت 4200 کیلومتر مربع میباشد طول رودخانه زایندهرود 402 کیلومتر است و شیب متوسط آن 0/12 درصد است. میزان بارندگی سالیانه در حوضه زایندهرود از 1400میلیمتر در غرب حوضه - کوهرنگ - شروع و تا میزان کمتر از 100 میلیمتر در اطراف تالاب گاوخونی می رسد.
سرچشمه اصلی زاینده رود چشمه ای به نام چشمه دیمه در 140کیلومتری غرب اصفهان میباشد. زایندهرود در درهی زایندهرود جریان مییابد و در 130کیلومتری جنوب شرقی به مردابی به تام باتلاق گاوخونی میریزد. از محل سد زاینده رود دبی تنظیم شدهای به سمت پایین دست جریان مییابد که در واقع تا فاصله ی پل کله استفادهی زیادی از آن به عمل نمیآید زیرا در فاصلهی سد تا پل کله منطقه ای کوهستانی و سرد است و آب رودخانه در بستر درهای جریان دارد. زمینهای کشاورزی این قسمت چندان وسیع نیستند.
آب رودخانه در این قسمت به علت عدم استفاده و نیز عدم تخلیه منابع آلاینده تمیز است. بعد از پل کله تا مرداب زایندهرود محل ورود حجم بسیار زیادی از انواع فاضلابها میباشد که بر کیفیت آن اثر سوء میگذارند. زایندهرود بعد از طی حدود 20 کیلومتر از شهر ورزنه با منشعب شدن به چندین شاخه به سمت باتلاق گاوخونی جریان پیدا میکند و نهایتا در آن تخلیه میشود. در شکل - 1 - محل دقیق رودخانه زایندهرود و شاخههای آن مشخص میباشد.
شکل-1 نقشه حوضه آبریز و مسیر رودخانه زاینده رود
