بررسی خودپالایی جریان‌های رودخانه‌ای با توسعه و کاربرد مدل‌های ریاضی مطالعه موردی: رودخانه پسیخان- گیلان

Abstract

ظرفیت خودپالایی رودخانه­ها تابع عوامل زمانی و مکانی، نوع و شدت بار آلاینده­های ورودی و نیز شرایط محیطی بستر رودخانه است. در حقیقت، ارزیابی خودپالایی رودخانه تعیین مقدار اکسیژن محلول در طول آن است که بر اساس این ظرفیت می­توان دریافت رودخانه از لحاظ آلودگی در چه وضعیتی است و در چه نقاطی وضعیت بحرانی کمبود اکسیژن محلول وجود دارد. از طرف دیگر، برایتعیینعکس­العملقابلانتظاررودخانهبهورودآلاینده­ها و شبیه­سازی پارامترهای کیفی، استفادهازمد­ل­هایریاضیضروریاست. در این مورد تئوری استریتر- فلپس از مبانی شناخته شده و معروف در محاسبات خودپالایی است. محدودیت روش پیشنهادی استریتر- فلپس صرف­نظر کردن از ترم­های انتقال و پخش است. در تحقیق حاضر در مرحلۀ اول رابطۀ کلاسیک استریتر- فلپس به روش تحلیلی مدل شد. پس از آن با افزودن ترم­های انتقال و پخش به رابطۀ مذکور، رابطۀ حاصل با استفاده از روش­های عددی FTCS، Upstream، Lax & Wendroff و QUICKESTتوسعه داده و مدل شد. برای تأمین داده­های میدانی نیز در مهر و آبان 1389، در بازه­ای به طول 2 کیلومتر از رودخانۀ پسیخان نمونه­برداری و پارامترهای DO، BOD، NO₃^- و PO₄^- در آزمایشگاه اندازه­گیری شد. با مقایسه مقادیر پیش­بینی شده غلظت اکسیژن محلول توسط <br /> مدل­های عددی دارای ترم­های انتقال و پخش با مقادیر حل تحلیلی رابطه کلاسیک استریتر- فلپس در مقابل داده­های میدانی، مشخص شد که افزودن ترم­های انتقال و پخش سبب افزایش قابل توجه دقت پیش­بینی­ها می­شود. نتایج همچنین نشان <br /> می­دهد که همۀ روش­های عددی مورد استفاده دقت خوبی دارند و اختلاف بین آن­ها اندک است. هرچند از میان روش­های عددی مورد استفاده، روش Upstreamبیشترین دقت را از خود نشان داده است. علاوه بر آن، با توجه به روند تغییرات غلظت اکسیژن محلول مشخص شد که رودخانۀ پسیخان در بازه مورد نظر ظرفیت خودپالایی نسبتاً خوبی دارد.