مقاله مدلسازی آلودگی با استفاده از مدل QUAL2K رودخانه جاجرود تهران

word قابل ویرایش
8 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

مدلسازی آلودگی با استفاده از مدل QUAL2K رودخانه جاجرود تهران

 

چکیده

شبیه سازی پارامترهای کیفی رودخانه، یکی از روشهای مدیریت بهینه ی این سیستمهای آبی بوده و میتواند مدیران را در تصمیم گیری درست کمک نماید. رودخانه جاجرود یکی از منابع مهم آب سطحی شهر تهران می باشد که با طول تقریبی ۴۰ کیلومتر در ۳۰ کیلومتری شمالشرق تهران واقع گردیده است. حوضه آبریز جاجرود تا محل سدلتیان در ۵۱/۲۲ الی ۵۱/۵۱ درجه طول جغرافیایی و ۳۵/۴۵ الی ۳۶/۵۰ درجه عرض شمالی واقع شده است مساحت کل حوزه بالادست سد براساس سطح سنجی نقشه های تهیه شده از روی عکسهای هوایی برابر ۷۱۰ کیلومترمربع میباشد. در این تحقیق از مدل کیفی QUAL2K جهت شبیه سازی پارامترهای کیفی نیتروژن آمونیاکی و اکسیژن بیوشیمیایی موردنیاز استفاده شده است. نتایج حاصل از مدل تا حدود زیادی گویای شرایط واقعی رودخانه میباشد. که این امر نشان دهنده توانا بودن مدل QUAL2K

در شبیه سازی پارامترهای کیفی است. با در نظر گرفتن اینکه اندازه گیری عوامل کیفی آب در رودخانه ها بسیار پر هزینه می باشد، می توان برای کاهش این هزینه ها استفاده از مدل QUAL2K را در پیشبینی پارامترهای کیفی توصیه نمود. تمامی داده های اولیه موردنیاز جهت مدلسازی بر مبنای هدف طرح تعیین گردید. مقادیر بار ورودی به رودخانه توسط منابع مختلف شامل پسابهای شهری، پسابهای صنعتی، پسابهای کشاورزی و دیگر منابع آلوده کننده نقطه ای براساس آمارهای موجود محاسبه گردید. برای کالیبراسیون مدل از نتایج آمار اندازه گیری شده به تعداد چهار بار در سال در ایستگاههای منتخب استفاده گردید و مدل مورد استفاده کالیبره شد.

کلید واژه: QUAL2K،شبیه سازی، رودخانه جاجرود، نیتروژن آمونیاکی، اکسیژن بیوشیمیایی مورد نیاز

١

-۱مقدمه

از آنجا که در دنیا آب و منابع آب، یکی از پایههای اصلی توسعه پایدار به حساب میآید، سالهاست در زمینه برنامهریزی صحیح در مدیریت آب سرمایهگذاری میشود. یکی از این منابع تأمین کننده نیازهای بشری، رودخانهها میباشند که علاوه بر کمیت و میزان آورد، پارامترها کیفی آنها نیز از مولفههای حائز اهمیت بوده که میبایستی به دقت شبیهسازی و تخمین زده شود. تحقیقات زیادی در نقاط مختلف دنیا در این زمینه صورت گرفتهاست. طوریکه مدلسازی ریاضی کیفیت آب برای اهداف برنامهریزی و مدیریت، امری نو نمیباشد. اولین گام اساسی در انگلیس جهت فرموله کردن تعیین مقدار اکسیژن بیوشیمیایی موردنیاز توسط کمیسیون سلطنتی در دفع فاضلاب صورت گرفت. گام بعدی رابطه تعیین مقدار اکسیژن محلول و اکسیژن بیوشیمیایی موردنیاز توسط استریتر- فلپس صورت گرفت.

به این ترتیب مطالعات زیادی در ارتباط با روشهای تحلیلی در دو دهه ۵۰ و ۶۰ صورت گرفت. ولی بطور کلی روش تحلیلی، پیچیده و نیازمند فرضیات سادهکننده، به ویژه در ارتباط با مدلسازی مسائل انتقال میباشد. تلاشهای عمده که بعد از آن صورت گرفت، مربوط به روشهای عددی همزمان با ظهور کامپیوتر بود. روشهای تفاضل محدود و اجزاء محدود همراه با سریهای زمانی یک مجموعه وسیعی از مدلهای عددی را فراهم کرد.
مدلهای کیفی قادر به پیش بینی تغییرات غلظت پارامترهای مختلف در محیط آبی هستند و بنابراین هدف نهایی آنها ارائه راهکارهایی است تا بوسیله آنها بتوان این عدم تعادل و ناهماهنگی در محیط آبی مثل رودخانه را از بین برد.

-۲مواد وروشها

در ابتدای کار قبل از شروع به تحقیق، اجرای یکسری اقدامات اولیه و اساسی از جمله تعیین یک پریود زمانی نمونه برداری کیفی از آب رودخانه و همچنین تعیین طول مشخصی از رودخانه جهت نمونهبرداری و مطالعه ضروری به نظر میرسد. در این تحقیق هدف، بررسی آلایندههای ناشی از مراکز شهری و مناطق روستایی بر روی کیفیت آب رودخانه بودهاست برای این منظور بازه مورد نظر از ابتدای روستای گرمابدره تا ابتدای ورودی دریاچه سد لتیان با طول تقریبی ۳۰ کیلومتر در نظر گرفته شد. از علل مهم دیگر انتخاب این طول از رودخانه، این است که یکی از مهمترین منابع آب شرب شهر تهران میباشد که به واسطه مسائل و پتانسیل های ذکر شده بزرگترین مشکل آن آلودگی به مواد آلی و میکروبی میباشد. در واقع کیفیت آبی که برای شرب از رودخانه برداشت میشود دارای اهمیت میباشد. اصولاً دورههای زمانی پایش کیفی بسته به نظر مجری طرح متفاوت است اما در حالت کلی دورههای پایش کیفی یک ساله در نظر گرفتهمیشود. که در اینجا ما یک دوره یک ساله از بهار تا زمستان سال ۱۳۸۹ را درنظرگرفته اما در هر فصل یک ماه به عنوان مدل و شاخص استفاده شدهاست.

مدل QUAl2k سیستم رودخانهای را به صورت بازهای که هر بازه دارای خصوصیات هیدرولیکی ثابتی است در نظر میگیرد. بدین جهت به منظور بازهبندی طول انتخابی مورد نظر از رودخانه از نقشههای توپوگرافی موجود در سازمان نقشه برداری استفاده گردید. به کمک سری نقشههای موجود و براساس خصوصیات هیدرولیکی طول مورد نظر رودخانه به ۷ بازه تقسیمبندی شد. بعد از بازهبندی سیستم رودخانهای، مقدار شیب متوسط (متر بر متر) و طول (متر) برای هر بازه همچنین ارتفاع از سطح دریا (متر) و طول و عرض جغرافیایی (بر حسب درجه، دقیقه و ثانیه) در ابتدا و انتهای هر بازه براساس نقشههای موجود تعیین گردید. با توجه به اطلاعات سطح مقطع های مختلف رودخانه
رض بستر جانبی چپ و راست را با استفاده از محاسبه ریاضی تعیین گردید. مقدار ضریب زبری مانینگ (n) بر اساس جنس بستر رودخانه میزان ۰/۰۳۳ برای بازهها در نظر گرفته شده است.
(جدول ۱) مشخصات هندسی، هیدرولیکی و توپوگرافی بازههای رودخانه در محدود مورد مطالعه

 

داده های هیدرولیکی رودخانه

مدل QUAL2K به داده های هیدرولیکی جهت محاسبات انتقال انتقال و تشریح چگونگی حرکت آلاینده در پایین دست رودخانه نیازمند است.
(جدول ۲) شدت جریان روزانه رودخانه ( m/ s )

داده های هواشناسی

درجه حرارت بر روی اکسیژن محلول اشباع و همچنین سرعت فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی که در رودخانهها به وقوع میپیوندد، اثر میگذارد. مدل QUAL2K و بسیاری از مدلهای کیفی دیگر دارای بخشی برای شبیهسازی دما میباشند. اساسیترین دادههای هواشناسی مورد نیاز برای مدل کیفی QUAL2K عبارتنداز: درجه حرارت هوا، دمای نقطه شبنم، پوشش ابری و سرعت باد.مقادیر متوسط پارامترهای هواشناسی مورد نیاز مدل در (جدول(۳ ارائه گردیدهاست.

(جدول۳  ) مقادیر متوسط پارامترهای هواشناسی موردنیاز، مربوط به روز نمونه برداری

شناسائی منابع آلاینده رودخانه جاجرود

منابع آلاینده به صورت زیر شناسائی گردید: -پساب خانگی روستاهای اطراف رودخانه -پسبابهای کشاورزی زمینهای زراعی اطراف رودخانه -پسابهای دامداری اطراف رودخانه -پساب کشتارگاه لشگرک -پساب پادگان لشگرک -آلودگی های طبیعی

که منابع آلاینده نقطهای و غیرنقطهای را شامل میشود که توضیحات مدل در این باره به شرح ذیل میباشد:

-۱ منابع آلاینده نقطهای

در محاسبه بار ورودی نقطهای، رودخانههای فرعی ورودی به رودخانه اصلی در نظر گرفته شدهاست که عبارتند از: شاخه فرعی آب نیک، لالان، روته، فشم، آهار و کلوگان
-۲منابع آلاینده غیرنقطهای

در بسیاری از شهرها و روستاهای ایران از جمله روستاهای واقع در حوضه آبریز رودخانه جاجرود روش دفع پساب انسانی و خانگی روش دفع سنتی و از طریق تخلیه به چاههای جاذب است بنابراین دفع پساب انسانی اغلب از طریق حفر چاههایی به عمق کمتر از ۱۵ متر صورت میگیرد و در صورت لزوم حفر چاهها در موارد ضروری تکرار میشود. این روش دفع فاضلاب دارای مشکلات اساسی است که مهمترین آنها آلودگی آبهای زیرزمینی است و حصول اطمینان از اینکه فاضلاب تخلیه شده به آبهای زیرزمینی راه نمییابد کاملاً غیرممکن است. همچنین بالا بودن سطح آبهای زیرزمینی و یا بالا بودن کف بستر مشکل دیگری ایجاد میکند که حفر چاه و دفع پساب از این طریق را غیرممکن می سازد.

روستاهای زایگان، فشم، اوشان، حاجی آباد، کمرخانی، رودک در اطراف رودخانه جاجرود واقع شدهاند و پساب آنها به طور مستقیم و یا غیرمستقیم بر رودخانه اثر میگذارند. پساب بعضی از این روستاها به طور مستقیم به رودخانه جاجرود تخلیه میگردد و پساب بعضی دیگر از این روستاها پس از تخلیه به چاه، به طور غیرمستقیم و از طریق جریانات زیرزمینی به آب رودخانه ارتباط پیدا کرده و سبب آلودگی آب رودخانه میشود.
داده های کیفی آب رودخانه و فاضلاب ورودی به آن

به منظور شبیهسازی کیفیت آب رودخانه توسط مدلهای کیفی و واسنجی و تصدیق این گونه مدلها به پارامترهای کیفی آب نیاز میباشد. بنابراین بایستی این پارامترها درنقاطی از رودخانه اندازهگیری شوند. پارامترهای کیفی که جهت شبیهسازی کیفیت آب رودخانه جاجرود و واسنجی مدل برای این رودخانه به کار برده شدند عبارتند از: اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی کربوناسیون، آمونیاک میباشد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 8 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد