مدل سازی اثرات سیلاب بر کیفیت آب رودخانه زرجوب با استفاده از مدل HEC-RAS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران ، واحد اراک ، دانشگاه آزاد اسلامی ، اراک ، ایران

2 گروه مهندسی آب ، دانشکده علوم کشاورزی ، دانشگاه گیلان ؛ رشت ، ایران

10.22125/iwe.2023.173356

چکیده

سیل تاثیرات مستقیم بر ارگانیسم های رودخانه ها و تاثیرات غیرمستقیم بر اکوسیستم رودخانه ها دارد. در این مطالعه ما یک مدل کیفیت آب بر روی رودخانه زرجوب را با استفاده از نرم افزار HEC-RAS ، با تمرکز بر پارامترهای اکسیژن کربن بیوشیمیایی اکسیژن (CBOD) ، اکسیژن محلول (DO) و نیتریت (No2) بر اساس شبیه سازی هیدرودینامیکی برای شرایط عادی و رخداد سیل تشکیل دادیم که نتایج نشان داد  ، روند اکسیژن محلول در شرایط سیل در مقایسه با شرایط خشک معکوس شده و افزایش در امتداد رودخانه ناچیز می باشد. پایین دست رودخانه در شرایط سیل ، هر زمان که BOD کاهش می یابد ، غلظت DO از 5.5 میلی گرم در لیتر به 6.2 میلی گرم در لیتر افزایش می یابد ، که نشان می دهد کیفیت آب آنطور که انتظار می رفت به تغییرات BOD حساس نبود. این مطالعه نشان داد که رویدادهای بارانی عوامل محیطی مهمی هستند که بر هوادهی تأثیر مثبت می گذارند ، که باعث افزایش محتوای اکسیژن محلول در رودخانه زرجوب به جز نیتریت می شود. این مقاله اولین گزارش استفاده خلاقانه از مدل HEC-RAS بدون کمک همراه با مدلهای تجزیه و تحلیل کیفی مانند Qual2K ، WASP ، ... برای شبیه سازی کیفیت آب در یک رودخانه شهری است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A Modelling Approach for Flooding Effects on Water Quality of Zarjoob River Using HEC-RAS

نویسندگان [English]

  • Hassan Pourfallah Koushali 1
  • reza mastouri 1
  • Mohammadreza Khaledian 2
1 Department of Civil Engineering, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran
2 Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan
چکیده [English]

Floods have direct impacts on the organisms of rivers and indirect impacts on ecosystems of rivers. In this study we perform a water quality model of the zarjoob river by Hydrologic Engineering Center-River Analysis System (HEC-RAS) model, specifically for Carbonaceous Biochemical Oxygen Demand (CBOD) , Dissolved oxygen ( DO ) and nitrite ( No2 ) based on the hydrodynamic simulation for normal and flood condition  to determine the extent of pollution loading in the river. Results showed that trend of dissolved oxygen in flood conditions was reversed compared to dry conditions and showed a slight increase along the river. Downstream of zarjoob river on flood condition, whenever the BOD decreased, DO concentrations increased from 5.5 mg/L to 6.2 mg/L, indicating that water quality was not as sensitive to variations of the BOD as expected. This study showed that rainy events were important environmental factors positively affecting aeration, which raised the dissolved oxygen content of the Zarjoob River except for nitrite. This paper is the first report of the innovative use of HEC-RAS model Without the help of accompanying qualitative analysis models such as Qual2K, WASP … to simulate water quality in an urban river.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dissolved oxygen
  • HEC-RAS
  • Flood
  • Pollution load
  • Urban River
  • Zarjoob River

مراجع

آریایی نژاد، ر.، و سرائی تبریزی، م.، و بابازاده، ح. (1398). مدل سازی کیفیت آب رودخانه با استفاده از مدل QUAL2Kw(مطالعه موردی: رودخانه شاهرود). علوم و تکنولوژی محیط زیست, 21(7 (پیاپی 86) ), 1-13
بیگلری، م.، و سیما، س.، و سعادت پور، م. (1397). مدل سازی و مدیریت کیفیت آب رودخانه با رویکرد کنترل آلودگی در مبدا به منظور تامین سلامت آبزیان (مطالعه موردی: زرینه رود). تحقیقات منابع آب ایران, 14(5 ), 54-70
 
Álvarez-Cabria, M., Barquín, J., & Peñas, F. J. (2016). Modelling the spatial and seasonal variability of water quality for entire river networks: Relationships with natural and anthropogenic factors. Science of the Total Environment, 545, 152-162.
Bay, S., Jones, B. H., Schiff, K., & Washburn, L. (2003). Water quality impacts of stormwater discharges to Santa Monica Bay. Marine Environmental Research, 56(1-2), 205-223.
Brion, N., Verbanck, M. A., Bauwens, W., Elskens, M., Chen, M., & Servais, P. (2015). Assessing the impacts of wastewater treatment implementation on the water quality of a small urban river over the past 40 years. Environmental Science and Pollution Research, 22(16), 12720-12736.
Bhandaram, U., Guerra, A., Robertson, B., et al. (2011). Effect of Urban Runoff on Water Quality Indicators in Ballona Creek.
Dorchin, A., & Shanas, U. (2010). Assessment of pollution in road runoff using a Bufo viridis biological assay. Environmental Pollution, 158(12), 3626-3633.
Dojiri, M., Yamaguchi, M., Weisberg, S. B., & Lee, H. J. (2003). Changing anthropogenic influence on the Santa Monica Bay watershed. Marine Environmental Research, 56(1-2), 1-14.
Hayashi, H., Tasaki, M., Uchiyama, N., & Morita, M. (2013). Water quality and pollution load during flood and non-flood periods in an urban tidal river. NOVATECH 2013.
Hayashi, H., Kohsaka, N., Ishizuka, Y.  (2011). Pollutant Load for Flood and Non-Flood Periods in Urban Small Tidal River, Proceeding of Japan-Korea Special Workshop on Impact assessment and Control of Combined Sewer Overflow. The 4th IWA-ASPIRE Conference Exhibition: Tokyo, Japan.Ellis, J. B., Hvitved-Jacobsen, T. (1996). Urban drainage impacts on receiving waters. Journal of hydraulic research, 34(6), 771-783.
Gotkowska-Płachta, A., Gołaś, I., Korzeniewska, E., Koc, J., Rochwerger, A., & Solarski, K. (2016). Evaluation of the distribution of fecal indicator bacteria in a river system depending on different types of land use in the southern watershed of the Baltic Sea. Environmental Science and Pollution Research, 23(5), 4073-4085
Guo, Y., & Adams, B. J. (1998). Hydrologic analysis of urban catchments with event‐based probabilistic models: 1. Runoff volume. Water Resources Research, 34(12), 3421-3431.
 Krafft A. The effect of urban runoff on the water quality of the Sweetbriar Brook, Ampthill, UK.2006.
Kaushal, S. S., & Belt, K. T. (2012). The urban watershed continuum: evolving spatial andtemporal dimensions. Urban Ecosystems, 15(2), 409-435.
 KURE, S., WATANABE, A., TADA, N., & YAMADA, T. (2008). A STUDY ON SPATIAL DISTRIBUTION OF WATER QUALITY IN TIDALAREA OF URBAN RIVERS. PROCEEDINGS OF HYDRAULIC ENGINEERING, 52, 1105-1110.
Nihei, Y., Takioka, K., Sakai, K., et al. (2009). Effect of large-scale flooding on water qualityof Tokyo Bay. Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering),65(1),1016-1020
Mallin, M. A., Johnson, V. L., & Ensign, S. H. (2009). Comparative impacts of stormwater runoff on water quality of an urban, a suburban, and a rural stream. Environmental monitoring and assessment, 159(1), 475-491.
Potasznik, A., & Szymczyk, S. (2015). Magnesium and calcium concentrations in the surfacewater and bottom deposits of a river-lake system. Journal of Elementology, 20(3).
Rouault, P., Schroeder, K., Matzinger, A., Sonnenberg, H., Heinzmann, B., Pawlowsky-Reusing, E., & Von Seggern, D. (2010). Development of a planning instrument for CSO management-Cooperation of research, water utility and public water authority in the city of Berlin. NOVATECH 2010.TSUCHIYA,
M., & IZUMI, K. (1989, February). Water Quality Movement and Behavior of Sediment in Meguro Tidal River. In PROCEEDINGS OF THE JAPANESE CONFERENCE ON HYDRAULICS (Vol. 33, pp. 637-642). Japan Society of Civil Engineers.
Urbona, B. R. (1998). Urban Runoff Quality Management. ASCE.United States. Environmental Protection Agency. Water Planning Division. (1982). Results of the nationwide urban runoff program. Water Planning Division
United States. Environmental Protection Agency. Office of Water Planning. (1974). National Water Quality Inventory: 1974 Report to the Congress (Vol. 2). United States Environmental Protection Agency, Office of Water Planning and Standards.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار