بخشی از مقاله
چکیده
اروندرود رودخانه پهناوری در مرز ایران و عراق در جنوب غربی ایران و از مهمترین رودخانههای ایران است که مورد تهدید انواع آلودگیها از قبیل پسابهای صنعتی، کودها، سموم شیمیایی و فاضلابهای شهری قرارگرفته که تأثیرات ناخوشایند بر روی محیطزیست و اکوسیستم دارد. در این تحقیق برای مدلسازی پخش آلودگی در رودخانه اروندرود از مدل سهبعدی و هیدرودینامیکی کوهیرنس استفادهشده است که معادله پیوستگی، معادلات ناویراستوکس در سه بعد و معادلههای انتقال شوری و دما به روش جداسازی حل میشوند.
لحظه رهاسازی آلودگی مهم است یعنی مهم است که آلودگی در زمان جزر اتفاق بیفتد یا در زمان مد، لذا برای بررسی این موضوع دو سناریو طراحی شد که در آن، در هر دو رهاسازی آلودگی در نقطهای به فاصله 31/62 کیلومتر از دهانه برای حالت کمآبی با مقدار دبی 600 مترمکعب بر ثانیه در نظر گرفتهشده است، تفاوت سناریوها این است که یکی آلودگی در زمان شروع جزر و دیگری در زمان شروع مد بررسیشده است، هدف از این تحقیق نشان دادن تفاوت الگوی پخش آلودگی به ازای تفاوت در زمان شروع آلودگی در رودخانه اروند میباشد. نتیجه میشود که اگر رها شدن آلودگی در حالت جزر اتفاق بیفتد، آهنگ وسعت آلودگی بیشتر است.
-1 مقدمه
اروندرود رودخانه پهناوری در مرز ایران و عراق در جنوب غربی ایران و از مهمترین رودخانههای ایران است که مورد تهدید انواع آلودگیها از قبیل پسابهای صنعتی، کودها، سموم شیمیایی و فاضلابهای شهری قرارگرفته که تأثیرات ناخوشایند بر روی محیطزیست و اکوسیستم دارد. لذا برای مدلسازی پخش آلودگی در اروندرود و نشان دادن تفاوت الگوی پخش آلودگی به ازای تفاوت در زمان شروع آلودگی، یعنی نقطه رهاسازی آلودگی در زمان جزر یا مد در رودخانه میباشد. الگوی جزرومد در بخش شمالی خلیجفارس آمیخته است و از نیمه روزانه تا روزانه تغییر میکند. جزرومد در اروندرود از این الگو پیروی کرده و اندازهگیری نوسانات سطح آب، آمیخته بودن جزرومد در این خورها را تائید میکند.
حسینی و همکاران - 1390 - ، عملکرد مدل کوهیرنس در مدلسازی پخش آلودگی در یک خلیج کمعمق تحت تأثیر کشند - خلیج بوشهر - ، از مدل کوهیرنس برای مدلسازی و بررسی آلودگی در خلیج بوشهر استفادهشده است، نتایج مدل نشان میدهد که پخش آلودگی در خلیج بوشهر، تحت تأثیر جریانهای اغلب کشندی این خلیج رخ میدهد
محمودی - 1386 - ، با استفاده از مدل کوهیرنس به مدل سازی پخش آلودگی در خلیج فارس پرداخته و روشن ساخته که پخش آلودگی در سطح و بستر، تابع حرکت جریان و زمان ماندگاری است
پورکیانی - 1385 - ، به مدلسازی پخش آلاینده ورودی از اروندرود به خلیجفارس پرداخته است
خدری و همکاران - 1390 - ، در تحقیقی به بررسی و مدلسازی آلودگی در خلیج نایبند پرداختهاند، نتایج نشان میدهد که پخش آلودگی در خلیج نایبند، تحت تأثیر جریانهای کشندی این خلیج رخ میدهد .
دیمتار و همکاران - 2006 - مدل کوهیرنس را برای بررسی آلودگی بیوژئوشیمی و انتقال آلودگی در سواحل ایتالیا - Sacca di goro - عملیاتی و کالیبره نمودند و زمان ماندگاری را برای قسمتهای مختلف این سواحل موردبررسی قراردادند
-1-1 منطقه موردمطالعه
اروندرود رودخانه پهناوری در مرز ایران و عراق در جنوب غربی ایران است و از هم ریزش رودهای دجله، فرات و کارون پدید آمده است. بعد از متصل شدن کارون به اروندرود، رودخانه مسیری در حدود 85 کیلومتر را در مرز ایران و عراق طی میکند و به شمال خلیجفارس میریزند، دهانه ورودی اروندرود به خلیجفارس در هشت کیلومتری جنوب شهرهای اروندکنار و فاو میباشد. عرض این رودخانه بهطور متوسط حدود 500 متر است. محدودهای که در این تحقیق موردبررسی قرارگرفته است از دهانه اروندرود در قسمت شمالی خلیجفارس تا میانههای جزیره آبادان است و حدود 48 کیلومتر از طول رودخانه را دربرمی گیرد
شکل 1 منطقه موردمطالعه
-2 مواد و روشها
در این تحقیق از نرمافزارهایArc GIS و سورفر و مدل COHERENS استفادهشده است. برای تهیه فایل عمق سنجی از نقشه های هیدروگرافی سازمان نقشه برداری نیروهای مسلح در مقیاس 1:25000 استفاده و به کمک نرمافزار GIS رقومی شده اند. برای تبدیل فرمت داده به صورت ماتریس، برای مدل COHERENS از نرمافزار سورفر استفاده شده است. مدل هیدرودینامیکی COHERENS یک برنامه مدل سازی عددی و سه بعدی کامپیوتری چندمنظوره با زبان برنامه نویسی فرترن21 است که از مدل های هیدرودینامیکی توأم با مدلسازی بیولوژیکی، مدل بررسی مسیر ذرات معلق، آلودگی ها و مواد محلول در آب سود میبرد و فرآیندهای مقیاس سازی فصلی را مدلسازی میکند . - 9 -
مؤلفههای کوهیرنس عبارت اند از:
- 1 بخش فیزیکی که مدلی عمومی برای حل معادلات فرا رفتی و پخش میباشد.
- 2 بخش چگونگی رسوبگذاری در مختصات اویلری
- 3 بخش بررسی توزیع و انتقال آلودگی، در مختصات اویلری و یا لاگرانژی
- 4 بخش بیولوژیکی که بررسی تحرک میکرو پلانکتونها، ذرات و محلولهای غیرآلی مانند نیتروژن و اکسیژن را به عهده دارد
خروجیهای مدل با فرمت NetCDF24 هستند و برای نمایش دادهها از نرم افزار فررت25 استفادهشده است. شرایط مرزی، ضرایب و ثابتهای لازم مدل در این پژوهش با استفاده از مدل کوهیرنس، معادله پیوستگی، معادلات ناویراستوکس در سه بعد و معادلههای انتقال شوری و دما به روش جداسازی حل میشوند. شرایط مرزی اعمالشده شامل تغییرات دما، شوری و دبی برای مرز باز رودخانه و تغییرات دما و شوری و اعمال مؤلفههای جزرومدی O1,S2, M2 وK1 برای مرز باز دریا در مدل بکار گرفتهشده و پارامترهای میانگین شده ماهیانه جوی - شامل سرعت و سمت باد، دمای هوا، میزان بارش، رطوبت نسبی و پوشش ابر - به مدل اعمالشده است.
اطلاعات مربوط به وضعیت هواشناسی ایستگاه آبادان - مؤلفههای سرعت باد، دمای هوا، رطوبت نسبی، پوشش ابر، بارش و... - از اداره کل هواشناسی استان دریافت گردید و در مدل از آنها استفادهشده است. دبی اعمالشده به مدل برای فصل کمآبی رودخانه اروندرود 600 مترمکعب بر ثانیه - 4 - در نظر گرفتهشده است. دامنه و فاز چهار مؤلفه اصلی جزرومد - M2,S2,O1,K1 - در مرز جنوبی بهصورت مقادیر ثابت در نظر گرفتهشده است . - 6 - مرز باز رودخانه ها در بالادست می باشد و برای آنها هیچ مؤلفه جزرومدی در نظر گرفته نشده است و نوسانات سطح آب در این مرزها ناشی از نفوذ موج جزرومدی از دهانه رودخانهها میباشد.
برای اعمال شرایط مرزی دما و شوری در مرز رودخانه از دادههای سازمان آب و برق خوزستان استفادهشده است. شوری مرز رودخانه ثابت و برابر 3/5 ppt و دما نیز ثابت و مقدار 20 درجه سانتیگراد در نظر گرفتهشده است. برای اعمال دما و شوری در مرز دریا نیز مدل دیگری با دقت بالا برای کل خلیجفارس اجرا شد که دادههای 54 ساله میانگینگیری شده مربوط به تنگه هرمز در مدل استفادهشده است.
برای اینکه شرایط اولیه دادهشده به مدل کاملاً توسط نیروها و شرایط مرزی اعمالشده، به پایداری برسد، مدل برای 20 سال بدون دریافت خروجی اجراشده است و سپس برای یک سال برای دریافت خروجی اجراشده است و از خروجیهای شوری و دمای آن در محل موردنظر بهعنوان شرایط مرزی استفادهشده است . - 7 - سپس نتایج مدلسازی برای دو سناریو به دست آمد و نتایج را در نرمافزار فررت فراخوانی کردیم و درنهایت میران جابجایی آلودگی از نقطه رهاسازی آلودگی را محاسبه کردیم و با استفاده از نرمافزار اکسل نمودار آن را رسم کردیم.
-3 یافته ها و نتایج
لحظه رهاسازی آلودگی مهم است یعنی مهم است که آلودگی در زمان جزر اتفاق بیفتد یا در زمان مد، لذا برای بررسی این موضوع دو سناریو طراحی شد که در آن، در هر دو رهاسازی آلودگی در نقطهای به فاصله 31/62 کیلومتر از دهانه برای حالت کمآبی با مقدار دبی 600 مترمکعب بر ثانیه در نظر گرفتهشده است
