بررسی خودپالایی و شبیه‏سازی تغییرات نیتروژن و فسفر در طول رودخانه عباس‏آباد همدان با استفاده از نرم‌افزار QUAL2KW

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی منابع آب، گروه مهندسی آب، دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 گروه مهندسی آب، دانشگاه بوعلی سینا همدان

چکیده

 
چکیده
حفاظت کیفی رودخانه­ها نیاز به سرمایه ­گذاری­های اضافی برای ایجاد سیستم­های جمع­آوری و تصفیه پساب­ها دارد و همچنین ممکن است منجر به محدود کردن توسعه فعالیت­ها در حوضه رودخانه گردد. در این مطالعه ظرفیت خودپالایی رودخانه عباس‌آباد همدان با استفاده از مدل یک بعدی QUAL2KW، و شبیه­سازی پارامترهای N-NH4، N-NO3 و P-PO4 در دو بازه شرب و کشاورزی، در سال‎های 1390، 1391 و 1394 مورد ارزیابی قرار گرفت. مدل خودپالایی رودخانه با ورود مشخصات کمی و کیفی در ایستگاه­های تعیین شده و پساب­های ورودی به آن ساخته و کالیبره شد. نتایج به‌دست آمده نشان داد که بیشترین مقدار خودپالایی پارامتر N-NH4 در بازه کشاورزی در سال 1394 و معادل 54 درصد می­باشد. برای پارامترهای N-NO3 و P-PO4 بیشترین میزان خودپالایی در سال 1394 در بازه شرب و به‌ترتیب به میزان 29 و 38 درصد می‌باشد. میزان P-PO4 در طول رودخانه روند رو به رشدی داشته است. بهترین شبیه­سازی برای پارامتر P-PO4 در سال 1390 و 1391 می‎باشد که خطای استاندارد آن معادل 02/0 می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation Self-purification and simulation of nitrogen and phosphorus changes along the Abbas Abad River of Hamedan using QUAL2KW

نویسندگان [English]

  • Ali Vanaei 1
  • safar . Marofi 2
1 Department of Water Engineering, Bu Ali Sina University in Hamedan
2 Department of Water Engineering, Bu Ali Sina University in Hamedan
چکیده [English]

 
Abstract
River Qualitative conservation requires additional investment to create wastewater collection and treatment systems and may also limit the development of activities in the river basin. In this study, the self-purification capacity of Abbas-Abad river of Hamadan using QUAL2KW model and the parameters NH4, NO3 and PO4 were evaluated in two longitudinal interval (Agriculture and Drinking) of the river periods in 2011-2012 and 2015. Self-purification model of the river was determined by inserting qualitative and quantitative data retrieved from the stations, and the entering wastewaters were created and calibrated. The results showed that the highest amount of self-purification of N-NH4 parameter in the Agriculture interval in 2015 is equivalent to 54%. Parameter for the N-NO3 and P-PO4 parameters, the highest rate of self-purification capacity is in the Drinking interval in 2015 and is 29% and 38%, respectively. The amount of P-PO4 has grown steadily along the river. The best modelling for P-PO4 parameter was related to 2011 and 2012 with a standard error of 0.02.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Key Words: N-NH4
  • N-NO3
  • P-PO4
  • Pollutant
  • Water Quality

 

منابع

خدام محمدی، م. م و ف. بوستانی. 1395. ارزیابی توان خودپالایی و نقش اکسیژن محلول در کیفیت آب رودخانه کر (مطالعه موردی: پایین دست سد درودزن تا دریاچه طشک-بختگان). مجله مهندسی منابع آب، سال نهم، شماره 30، ص 87-96.

عاشق معلا، م. 1394. شبیه­سازی کیفیت آب رودخانه با مدل QUAL2KW. چاپ اول، انتشارات نشر تالاب، 88 صفحه.

عظیمی، م. م.، ا. غواصیه، س. ح. هاشمی و س. برکتین. 1389. ارزیابی قدرت خودپالایی رودخانه به کمک نتایج حاصل از شبیه سازی کیفی ( مطالعه موردی: رودخانه سفید رود). همایش ملی آب با رویکرد آب پاک، دانشگاه صنعت آب و برق (شهید عباس پور).

هراتی، ز.، ه. معاضد و ع. ا. هوشمند. 1393. شبیه­سازی کیفی رودخانه کارون در بازه بندقیر-اهواز با استفاده از مدل QUAL2KW. اولین همایش ملی آب، انسان و زمین. اصفهان.

Bagherian Marzouni, M., A. M. Akhoundali, H. Moazed, N. Jaafarzadeh, J. Ahadian and H. Hasoonizadeh. 2014. Evaluation of Karun River Water Quality Scenarios Using Simulation Model Results. Int J Adv Biol Biom Res, 2(2): 339-358.

Boskidis, I., G. D. Gikas, V. Pisinaras and V. A. Tsihrintzis. 2010. Spatial and temporal changes of water quality, and SWAT modeling of Vosvozis river basin, North Greece. J Environ Sci Health-Part A, 45(11): 1421–1440.

Campolo, M., P. Andreussi and A. Soldati. 2002. Water quality control in the river Arno, Technical note. Water Research, 36: 2673–2680.

Carney, E. 2009. Relative influence of lake age and watershed land use on tropic state and water quality of artificial lakes in Kansas. J Lake Reserve Manage, 25: 199 ­207.

Chang, H. 2004. Water quality impacts of climate and land use changes on Southeastern Pennsylvania. The professional Geographer, 56: 240­257.

Chapra, S. C and R. P. Canale. 2006. Numerical Methods for Engineers, 5th Ed. New York, McGraw-Hill.

Chapra, S. C., G. J. Pelletier and H. Tao. 2006. A Modeling framework for simulating river and stream water quality. Version 2.04, Documentation and user’s manual, Civil and Environmental Engineering Dept., Tufts University, Medford, MA.

Chapra, S. C and G. J. Pelletier. 2003. QUAL2K: A modeling framework for simulating river and stream water quality (Beta Version): Documentation and user’s manual. Civil and Environmental Engineering Dept. Tufts University, Medford.

Chapra, S. C., G. J. Pelletier and H. Tao. 2008. QUAL2K – a modeling framework for Simulation river and streams water quality (Version 2.11). Documentation and User Manual.

Cristea, N. C and S. J. Burges. 2010. An assessment of the current and future thermal regimes of three streams located in the Wenatchee River basin, Washington state. Some implicated for regional river basin systems. Climatic Change, 102: 493-520.

Fan, C., C. Ko and W. Wang. 2009. An innovative modeling approach using Qual2K and HEC-RAS integration to assess the impact of tidal effect on River Water quality simulation. J Environmental Management, 90(5): 1824–1832.

Gikas, G. D. 2014. Water Quality of Drainage Canals and Assessment of Nutrient Loads Using QUAL2Kw. Environ. Process, 1(4): 369–385.

Gikas, G. D., T. Yiannakopoulou and V. A. Tsihrintzis. 2006a. Modeling of non-point source pollution in a Mediterranean drainage basin. Environ Model Assess, 11: 219–233.

Gikas, G. D., T. Yiannakopoulou and V. A. Tsihrintzis. 2006b. Water quality trends in a coastal lagoon impacted by non-point source pollution after implementation of protective measures. Hydrobiologia, 563: 385–406.

Grabiç, J., A. Bezdan, P. Benka and A. Salvai. 2011. Spreading and transformation of nutrients in the Reacg of the Becej-Bogojeco Canal, Serbia. Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 6(1): 277–284.

Gupta, R. C., A. K. Gupta and R. K. Shrivastava. 2013. Water quality modeling of a stretch of river Kshipra India. Nature Environment and Pollution Technology, 123: 511-516.

Hossain, M. A., I. M. Sujaul and M. A. Nasly. 2014. Application of QUAL2Kw for water quality modeling in the Tunggak River, Kuantan, Pahang, Malaysia. Research Journal of Recent Sciences, 3(6): 6-14.

Kalburgi, P. B., R. N. Shareefa and U. B. Deshannavar. 2015. Development and Evaluation of BOD–DO Model for River Ghataprabha near Mudhol (India), using QUAL2K. I.J Engineering and Manufacturing, 5(1): 15-25.

Kannel, P. R., S. Lee, S. R. Kanel, Y. S. Lee and K. H. Ahn. 2007. Application of QUAL2Kw for water quality modeling and dissolved oxygen control in the river Bagmati. Environmental monitoring and assessment, 125(1-3): 201-217.

Mathew, M., Y. Yao, Y. Cao, k. Shodan, I. Ghosh, V. Bucci, C. Leatao, D. Njoka, I. Wei and f. L. Hellweger. 2011. Anatomy of an urban waterbody: A case study of bostons Mudyy River. Environ Pollut, 159(8-9): 1996-2002.

Mehrasbi, M. R and Z. Farahmand Kia. 2015. Water quality modeling and evaluation of nutrient control strategies using qual2k in the small sivers. J. Hum. Environ. Health Promot, 1(1): 1-11.

Oliveira, B., J. Bola, P. Quinteiro, H. Nadais and L. Arroja. 2012. Application of Qual2Kw model as a tool for water quality management: Cértima River as a case study. Environ Monti Assess, 184: 6197–6210.

Rafiee, M., A. M. Akhondali, H. Moazed, S. W. Lyon, N. e. Jaafarzadeh and B. Zahraie. 2013. A Case Study of Water Quality Modeling of the Gargar River, Iran. Journal of hydraulic structures, 1(2): 10-22.

Rehana. S and P. P. Mujumdar. 2011. River water quality response under hypothetical climate change scenarios in Tunga-Bhadra river, India. Hydrological Processes, 25(22): 3373-3386.

Sarda, P and P. Sadgir. 2015. Water Quality Modeling and Management of Surface Water using Soft Tool. International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR), 4(9): 2988-2992.

Singh, K. P., A. Malik and S. Sinha. 2005. Water quality assessment and apportionment of pollution sources of Gomti river (India) using multivariate statistical techniques - a case study. Analytica Chimica Acta, 538(1-2): 355–374.

Vivin Sintia, I., H. Wahyono and A. Masduqi. 2016. Identifikasi Daya Tampung Beban Pencemaran Air Kali Surabaya Segmen Jembatan Canggu-Tambangan Bambe dengan Pemodelan QUAL2Kw. Jurnal Teknik ITS, 5(2): 857-861.

Xiaobo, F., Z. Jianying, C. Yingxu and X. Xiangyang. 2008. QUAL2K model used in the water quality assessment of Qiantang River, China. Water Environment Research, 80: 2125–2133.

Zhang, R., H. Gao, W. Zhu, W. Hu and R. Ye. 2015. Calculation of permissible load capacity and establishment of total amount control in the Wujin River Catchment—atributary of Taihu Lake, China. Environ Sci Pollut Res, 22(15): 11493-503.