بخشی از مقاله
چکیده
امروزه در اکثر حوضههاي آبریز، مقوله تخصیص آب از دغدغههاي اساسی تصمیمگیرندگان و ذینفعان آن می-باشد. از طرفی در دهههاي اخیر با افزایش جمعیت شهري و کارخانههاي صنعتی میزان پساب ورودي به رودخانه نیز افزایش چشمگیري داشته است. از اینرو انجام تحقیقاتی جامع پیرامون شبیهسازي توام کمی و کیفی منابع آب ضروري میباشد.
بدین منظور استفاده از ابزارهاي مدیریتی همچون مدلهاي ریاضی مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا با استفاده از مدل MODSIM منابع آب حوضه رودخانه قرهسو در سالهاي 1991 تا 2005 میلادي ارزیابی و سپس کیفیت آب رودخانه در سال 2005 میلادي با استفاده از مدل QUAL2K به صورت ماهانه شبیهسازي گردید. رودخانه قره-سو، مهمترین رودخانه حوضه است که علاوه بر تأمین آب مورد نیاز بخشهاي شرب، صنعت و کشاورزي سه دشت بزرگ کرمانشاه، کامیاران و ماهیدشت، بخش قابل توجهی از آب سد گرشا در انتهاي حوضه را تأمین میکند.
نتایج نشان داد، ورودي از شاخه قرهسو به سد گرشا به میزان 780 میلیون مترمکعب میباشد که حجم برآورد شده حدود 30 درصد از 2000 میلیون مترمکعب آورد سالانه سد میباشد. بنابراین، با توجه به شبیهسازي کیفی صورت گرفته در سال 2005 میلادي، این رودخانه سالانه حدود 1070 و 4544 تن نیترات و فسفات را وارد سد گرشا میکند.
نتایج شبیهسازي پارامترهاي کیفی نشان داد، مقدار اکسیژن محلول - DO - در طول 12 ماه، در حالت بحرانی است . همچنین افزایش ناگهانی مقادیر نیتروژن کل - TN - و فسفر کل - TP - در بازههاي نزدیک به مناطق شهري، ناشی از ورود فاضلابهاي شهري به داخل رودخانه است که یکی از اصلیترین منابع آلودگی سد گرشا را میتوان همین پساب شهري و صنعتی شهر کرمانشاه نام برد.
-1 مقدمه
توسعه صنعتی و افزایش جمعیت شهرها، آثار مخرب و زیانآوري بر محیطزیست در سراسر جهان از جمله کشورمان گذاشته است. تأمین انواع نیازهاي زیستمحیطی و اکوسیستم شهري، کشاورزي و صنعتی با ملاحظه کیفیت آب در کنار محدودیت منابع بر پیچیدگیهاي مسأله افزوده است. بنابراین چنانچه همزمان با رشد و توسعه، به مسائل و مشکلات فراروي محیطزیست به خصوص کیفیت منابع آب توجه نشود، نهتنها توسعه اقتصادي محقق نخواهد شد، بلکه این امر معضلات و پیامدهاي جبران ناپذیري را در پی خواهد داشت.
با توجه به پیچیدگیهاي موضوع، مدلهاي ریاضی این فرصت را فراهم میکنند که با پیادهسازي ساختار شماتیکی از یک حوضه واقعی، فرآیندهاي طبیعی و هیدرولوژیکی مرتبط با سیستم منابع آب و روابط حاکم بین بخشهاي عرضه و تقاضا، شبیهسازي گردد و نحوه حصول به اهداف مدیریت منابع آب را با این رویکرد ارزیابی نمود. در سالهاي اخیر مدلها و بستههاي نرمافزاري متعددي در راستاي شبیهسازي سیستمهاي منابع آب توسعه یافتهاند.
مطالعات بسیاري روي هر یک از مدلها صورت گرفته است که در این میان به برخی مطالعات مربوط به مدلهاي MODSIM و QUAL2K که این تحقیق از آنها بهره گرفته، اشاره شده است. Gabriel و همکاران [1] با ترکیب مدلهاي MODSIM و QUAL2E گزینههاي برنامهریزي استراتژیک آب را براي یک حوضه آبریز بزرگمقیاس به مساحت 12000 کیلومترمربع در سائوپائولو برزیل بررسی کردند.
Campbell و همکاران [2] از الحاق مدل کمی MODSIM به مدل کیفی HEC-5Q سناریوهاي مدیریتی مختلف را براي بخشی از حوضه رودخانه Klamath ارزیابی کردند. این ارزیابی براي بررسی ایجاد تغییر در استراتژي بهرهبرداري از سیستم با هدف بهبود کیفیت آب در فصول تابستان و پاییز براي حفظ حیات ماهیان رو به انقراض انجام شده و استراتژیهاي بهرهبرداري منتج به بهبود کیفیت آب معرفی گردید
Labadie از طریق اتصال MODSIM به مدل کیفیت آب Q2E مدل MODSIMQ را به منظور احتساب قیود کیفیت آب توسعه داد. عباسنیا و موسوي [4] نیز مدل MODSIM را بهعنوان یک مدل شبیهساز سیستم منابع آب به مدل شبیهساز کیفیت آب QUAL2K متصل نمودند. سپس این مدل ترکیبی براي حل مسأله تخصیص آب با شبیهسازي متغیر کیفی TDS در بخشی از سیستم حوضهاي دز و کارون پیاده گردید که نتایج بدست آمده از مدل ترکیبی، تطابق مناسبی با نتایج حاصل از بکارگیري صرف ماجول کیفی MODSIM داشت.
در این تحقیق به منظور مدیریت کمی و کیفی سیستم منابع آب از مدل کمی MODSIM به منظور شبیهسازي آورد رودخانه قرهسو، تعیین میزان تأمین و کمبود تقاضا در شبکه طی دوره 15 ساله و تعیین متوسط بار آلاینده وارده به سد گرشااستفاده شده است. از مدل کیفی Q2K نیز جهت شبیهسازي کیفیت آب رودخانه بر اساس سه منبع آلاینده اصلی نیتروژن، فسفر و BOD و همچنین شناسایی رفتار پارامترهاي شاخص کیفی از جمله اکسیژن محلول - DO - در طول رودخانه مورد استفاده قرار گرفت.
-2 مواد و روشها
-1-2 منطقه مطالعاتی
حوضه آبریز قرهسو با مساحت حدود 5350 کیلومترمربع معادل 10/5 درصد از کل مساحت حوضه کرخه، در استان کرمانشاه واقع شده است. اصلیترین رودخانه این زیرحوضه رودخانه قرهسو است که از بالاي شهر روانسر سرچشمه گرفته و در امتداد مسیر خود از شهر روانسر و کرمانشاه عبور میکند. سرشاخههاي دیگري همچون مرك و رازآور در طول مسیر به آن اضافه میشوند. مهمترین بخش مصرف آب رودخانه مربوط به نیاز شرب و صنعت شهر کرمانشاه و روانسر است که در ادامه مشخصات آن ذکر خواهد شد. از نظر کشاورزي نیز، غالب کشت در این حوضه به به صورت دیم بوده و در بعضی مناطق در امتداد رودخانه کشت آبی نیز به چشم می-خورد. این منطقه سه دشت ماهیدشت - سنجابی، کامیاران و کرمانشاه را شامل میشود
شکل .1 موقعیت منطقه مطالعاتی
-2-2 منابع آلایندهي نقطهاي حوضه سکونتگاههاي شهري و روستایی: در محاسبه بار ورودي نقطهاي مانند پساب مناطق مسکونی از اطلاعات جمعیت منطقه و میزان آب مصرفی و فاضلاب تولیدي استفاده شده است.
