ارزيابي رفتار خودپالايي رودخانه ها با استفاده از مدل‌سازي تك بعدي عددي

Evaluation of River Self - Purification Behavior Using One - Dimensional Numerical Modeling

با توجه به رشد آلودگي آبهاي سطحي، تحقيق پيش رو در نظر دارد با به كارگيري مدل‌سازي عددي، رفتار خودپالايي و حذف آلاينده در رودخانه ها را ارزيابي كند. در تحقيق پيش رو با استفاده از داده ها و اطلاعات ثبت و برداشت شده در رودخانۀ كارده به عنوان يك منبع در تأمين آب شرب شهر مشهد، به بررسي فرايندهاي پايش رودخانه اي با استفاده از مدل عددي MIKE11 پرداخته شده است. در اين مدل شرايط مرزي شامل دبي، آلودگي (Ecoli)‌ و رقوم سطح آب بوده كه از طريق اندازه گيري و نمونه برداري هاي صحرايي تعريف شد. اندازه گيري در دو بازۀ زماني؛ يكي در فروردين 1393 (‌معرف فصل پر‌آب سال) و ديگري در مردادماه 1393 (معرف فصل كم‌آب سال) با اخذ 12 نمونه از آب رودخانه كارده، انجام شده است. نتايج تحقيق حاضر نشان ميدهد ضريب زبري مانينگ با كمك كاليبراسيون مدل هيدروليكي در بازۀ بررسي‌شده برابر با 0/058 به دست آمد و ضريب زوال رودخانه براي پارامتر Ecoli در فصل گرما با فاكتور پخش 20 و توان ضريب پخش 0/5 برابر با 0/08 و در فصل سرما با فاكتور پخش 5 و توان ضريب پخش 2 برابر با 0/207 است. بر اساس نتايج به‌دست‌آمده، تأثير ضريب مانينگ در برآورد آلودگي 90 درصد و سهم پارامترهاي ديگر درمجموع 10 درصد است. به منظور كاليبراسيون مدل از آناليز حساسيت استفاده شد كه از آناليز حساسيت يادشده نتيجه ميشود كه ضريب مانينگ ‌تأثير زيادي بر مدل‌سازي پخش و انتقال آلودگي دارد.

Due to the growth of surface water pollution, this study intends to evaluate the behavior of self-purification and pollution removal in rivers by using numerical modeling. In this research, using data and information provided by water sampling in the Kardeh River, in Mashhad as a source for supplying drinking water in Mashhad city, we have investigated the river quality monitoring processes using the MIKE11 numerical software. In this model, boundary conditions include discharge, pollution (Ecoli) and water level, which has been done through field measurements. Measurements were performed in two time periods, one in April 2014 (indicating the high water season of the year) and the other in August 2014 (indicating the low water season of the year) by taking 12 samples of Kardeh river. The resulted outcomes of this research show that Manning roughness coefficient with the help of hydraulic model calibration in the study period is 0.058 and the river decay coefficient for Ecoli parameter in the warm season with a diffusion factor of 20 and diffusion coefficient of 0.5 is 0.08 and in the cold season with a diffusion factor of 5 and diffusion coefficient of 2 equals to 0.207. According to the results, the effect of Manning coefficient in estimating pollution is 90% and the share of other parameters is 10% in total. In order to calibrate the model, sensitivity analysis was used, which concludes from the above sensitivity analysis that the Manning coefficient has a great effect on modeling the spread and transmission of contamination.