شناسایی رفتار کیفی مخازن سطحی در صورت تزریق ناگهانی بار آلاینده

علی حمزه, محسن; محمد رضاپور طبری, محمود

شناسایی رفتار کیفی مخازن سطحی در صورت تزریق ناگهانی بار آلاینده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناس ارشد منابع آب/شرکت مهندسین مشاور ری‌آب

² استادیار / گروه عمران، دانشکده فنی دانشگاه شهرکرد

چکیده

بروز بار آلاینده ناگهانی در منابع آب به هر یک از دو صورت تصادفی و انسان‌ساخت باعث ایجاد بحران می‌گردد. به طور مثال ورود بار آلاینده MTBA در سد قشلاق سنندج، وارد شدن ناگهانی بار آلاینده مشتقات نفتی در رودخانه زاینده‌رود و همچنین در رودخانه کرخه، نمونه‌ای از این قبیل بحران‌ها می‌باشد. هدف از تحقیق حاضر ارزیابی و شبیه‌سازی رفتار کیفی مخزن در شرایط ورود بار آلاینده ناگهانی می‌باشد که می‌تواند در مواجهه با بحران‌های کیفی به مدیران و تصمیم‌گیران در اتخاذ سیاست‌های کارا کمک نماید. در این مقاله با استفاده از نسخه سوم نرم‌افزار شبیه‌سازی کیفی دو بعدی میانگین عرضی (CE-QUAL-W2)، مدل شبیه‌سازی مخزن سد کرج تهیه شده و آلودگی بیولوژیکی با شاخص کلیفرم به عنوان بار آلاینده ناگهانی در نظر گرفته شد. سپس با در نظر گرفتن عوامل دخیل بر چگونگی پخش، جابه‌جایی و زوال کلیفرم، پنج سری سناریوی‌ مختلف که شامل گزینه‌های مختلف نرخ زوال کلیفرم، حجم آب ذخیره مخزن، محل ورود بار آلاینده، دمای آب، آبدهی ورودی به مخزن و نرخ ته‌نشینی‌ کلیفرم می‌باشد، برای 12 ماه سال تولید شد. بر اساس سناریوی‌های تعریف شده، میزان تأثیر هر یک از عوامل بر رفتار آلودگی بررسی گردید. نتایج نشان می‌دهد که محل ورود بار آلاینده تأثیر زیادی در میزان بیشینه غلظت آلودگی خروجی از سد و دوره بحران ناشی از آن دارد. به طوری که غلظت آلودگی خروجی و دوره بحران ناشی از ورود بار آلاینده در یک‌سوم پایینی مخزن به ترتیب 15 برابر غلظت آلودگی خروجی و 2 برابر دوره بحران ناشی از ورود بار آلاینده در یک سوم بالایی مخزن است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Qualitative Behavior Identification of Surface Reservoir in Case of Sudden Injection of Contaminant Load

نویسندگان [English]

M Alihamzeh ¹
M Mohammad Rezapour Tabari ²

¹ M.Sc of Water Resources Management, RayAb Consulting Engineering

² Assistant Prof., Dep. of Engineering, Shahrekord University, Shahrekord,

چکیده [English]

Sudden contaminant load in water resources either man made or in circumstantial process causes crisis. Appearance of MTBE contaminant load in Geshlagh Dam in Sanandaj city, entering the sudden contaminant load of oil determinatives into Zayandehrood River and Karkhe River are examples of such crisis that have occurred in Iran. The purpose of this study is evaluating and simulation of reservoir quality behavior in case of sudden contaminant load. This can help the managers and planners in selecting the applicable policies in the situation of quality crisis. In this paper, Karaj Dam reservoir simulation model has been created by the third version of two-dimensional mean transverse (CE-QUAL-W2) and a biological contaminant with coliform index has been considered as a sudden contaminant load. By considering the factors affecting the behavior of advection, dispersion, diffusion, and deterioration of coliform, five different scenarios have been created for 12 months of the studied year. These included coliform deterioration rate, the effect of reservoir water storage volume, contaminant load input location, the effect of water temperature, discharge into the reservoir, and the coliform sediment rate. Based on the defined scenarios, the rate of influences of each abovementioned factor on the behavior of pollutant has been investigated. The result shows that the input location of the contaminant load has a severe effect on the maximum output contaminant and crisis period. Therefore entering the contaminant load at the lower third of reservoir comparing to those of at the upper third of the reservoir has 15 times more output contaminant and the crisis period due to entering the contaminant load at the lower one third of the reservoir is two times of the crisis period due to entering the contaminant load at the upper one third of the reservoir.

کلیدواژه‌ها [English]

Quality simulation
Biological suddenly contaminant
Coliform
Crisis
Reservoir operation

مراجع

رستم افشار ن، افشار ع، جلیلی ن (1385) پیش‌بینی رفتاری مدل تهیه عکس‌العمل سیستم رودخانه در مورد بار تصادفی آلاینده ورودی- مطالعه موردی رودخانه کرخه. اولین همایش منطقه‌ای بهره‌برداری بهینه از منابع آب حوضه‌های کارون و زاینده رود، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران، 14-15 شهریور.

زرگرپور ح، غروی م، دهقان ج (1386) لایه‌بندی حرارتی در مخازن متوالی- مطالعه موردی مخازن سدهای کارون 1، 2 و 3. تحقیقات منابع آب ایران، سال 3، شماره 2: 71-77.

شرکت مهندسین مشاور ری‌آب (1386) طرح مطالعات کمی و کیفی حوضه آبریز سد کرج. گزارش کیفی مخزن سد کرج، جلد 17.

شرکتی‌آذین ب (1382) پیش‌بینی نفوذ شوری در خورهای رودخانه‌های به هم آمیخته. پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.

ترابیان ع، هاشمی ح (1381) مدلسازی کیفی آب‌های سطحی. انتشارات دانشگاه تهران، تهران، 529 صفحه.

Adam RW, Thackson EL, Speece RE, Wilson DJ, Cardozo R (1993) Effect of Nashvillle's combined sewer overflows on the water quality of cumberland river. Technical Report No. 42, Enviromental and Water Reservoir Engineering, Vanderbit University, Nashvilles, TN.

Anner R, Wells S (2002) The Bull Run river- reservoir system model. Proceeding of 2nd Federal Interagency Hydraulic Modeling Conference, 28 July-1 August, Las Vegas, NV.

Bi H, Si H (2012) Dynamic risk assessment of oil spill scenario for Three Gorges Reservoir in China based on numerical simulation. Safety Science 50(4): 1112–1118.

Bowen JD, Heironymuas JW (2003) A CE-QUAL-W2 model of Neuse Estuary for total maximum daily load development. Water Resources Planning and Management 129(4): 283-294.

Cole MT, Wells AS (2006) CE-QUAL-W2: A two –dimensional, laterally averaged. hydrodynamic and water quality model, Version 3.5, User Manual. U.S Army Crops of Engineers, Washington, DC.

Hi Q, Peng S, Zahi J, Xiao H (2011) Development and application of a water pollution emergency response system for the Three Gorges Reservoir in the Yangtze River, China. Journal of Environmental Sciences 23(4): 595–600.

Labadie JW, Loftis B, Fontane DG (1985) Optimal operation of a system of lakes for quality and quantity. Proceedings of the Specially Conference of Computer Application in Water Resources, 10-12 June, Hyatt Regency, Buffalo, New York, United States, 693-702.

Lence BJ, Takyi AK (1992) Data requirements for seasonal discharge programs: an application of a regionalized sensitivity analysis. Water Resources Research 28(7): 1781-1789.

Lopez PR, Saez R, Valero AM, Nieto JM, Pace G (2009) Combination of sequential chemical extraction and modeling of dam-brake wave propagation to aid assessment of risk related to the possible collapse of roasted sulphide tailings dam. Science of the Total Environment 407(21):5761-5771.

Mays LW (2004) Water supply system security. McGrow-Hill Companies, Inc, 464p.

Orlob GT, Selna LG (1970) Temperature variation in deep reservoirs. Journal of the Hydraulics Division (ASCE) 96(HY2): 391-410.

Risley JC (1997) Relations of Tualation River water temperatures to natural and human caused factors. U.S. Geological Survey water Resources Investigation Report, 143:97-4071.

Waldon GM (2005) River Time of Travel Model: Project Summary, University of South Western, Lousinia.

Zhang G, Chen L, Liu Y, Chon T, Ren Z, Wang Z, Zhao J, Zhao Y (2011) A new online monitoring and management system for accidental pollution events developed for the regional water basin in Ningbo, China. Water Science & Technology 64(9): 1828-1834.