بررسي مكاني و زماني نفوذ شوري در رودخانه جزر‌و‌مدي با استفاده از مدل COHERENS: مورد مطالعاتي رودخانه بهمنشير

Assessment of Temporal and Spatial Salinity in Tidal Rivers Using COHERENS Model: Case Study of Bahmanshirriver

بررسي تغييرات زماني و مكاني شوري رودخانه‌هاي جزرومدي در شرايطي كه سد كنترل‌كننده در انتهاي رودخانه نباشد، به‌منظور تامين آب موردنياز كشاورزي حايز اهميت است. در تحقيق حاضر از مدل COHERENS به‌عنوان ابزاري براي بررسي وضعيت هيدروليكي جريان و نحوه انتشار و انتقال شوري در رودخانه بهمنشير استفاده شد. COHERENS نوعي مدل عددي سه‌بعدي چندمنظوره است. در اين نرم‌افزار، مدل هيدروديناميكي با مدل‌هاي بيولوژيكي، تعليق مجدد و آلاينده تركيب شده است. واسنجي و صحت‌سنجي مدل عددي با مشاهدات تراز سطح آب در دو دوره كم‌آبي و پر‌آبي در سال‌هاي 1381 و 1382 و اندازه گيرهاي شوري در يك جزرومد بلند (spring) در سال 1382 انجام گرفت. سه سناريو در شرايط مختلف جريان رودخانه و باد براي مدل تنظيم شد. نتايج مدل افزايش نفوذ شوري به بالادست رودخانه در سناريو دبي كم و وزش باد در خلاف جهت مسير رودخانه را نشان داد. از طرفي، نتايج طبقه‌بندي شوري در شرايط مختلف نيروهاي محيطي تقريباً در نقاط مختلف رودخانه يكسان بود و در همه موارد، اختلاط كامل شوري وجود داشت. در ادامه با استفاده از سري زماني جا‌به‌جايي جبهه‌هاي شوري، الگوي مكاني و زماني نفوذ شوري بررسي شده و بهترين محدوده‌هاي مكاني و زماني براي برداشت آب از رودخانه ارزيابي شد. نتايج تحقيق حاضر نشان داد كه اعمال شرايط بهينه مركب از دبي آب شيرين رودخانه و برداشت متناوب آب، راه حلي مناسب براي دريافت آب باكيفيت براي كشاورزي خواهد بود.

The determination of temporal and spatial salinity in tidal rivers is significant in supplying water for agriculture purposes, particularly where there is no controller dam at the downstream. In this research, the COHERENS model was applied to study the hydraulics of water flow, salinity distribution and transmission at the Bahmanshir river. COHERENS is a 3D multi-purpose hydrodynamic model which is coupled to biological, resuspension and contaminant models. The model was calibrated and validated against water level and two wet and dry duration periods in 2002 and 2003, as well as salinity observation during a spring tide in 2003. Three sensitivity scenarios were conducted based on different river flows and wind conditions. The model results showed that salinity intruded further upstream under scenarios with low flow and downstream wind. However, the responses of salinity stratification to different environmental forcing function were not different in various portions of the river. Finally, using time series of salinity frontal movement, spatial and temporal patterns of salinity intrusion, and the best spatial and temporal thresholds for water withdrawal along the river were assessed. The results also indicated that adopting optimal compound conditions of discharge and intermittent water harvesting could be considered as an effective and practical way to achieve qualified water for agricultural activities.