ارزیابی توان خودپالایی رودخانه کارون شاخه شطیط با استفاده از مدل Qual2K- سید مجید مسدد- مرکز دانش عطران

0

شطیط افزایش جمعیت جهان باعث افزایش نیاز به غذا، همچنین افزایش اهمیت محیط زیستی سالم و پایدار برای بشر شده است. نیاز به آب با کیفیت برای فعالیت های انسانی از جمله کشت و کار ، فعالیت های شهری و صنعتی گسترش یافته است؛ با این روند طی سالهای اخیر مقدار پساب حاصل از مصرف این آبها نیز رو به افزایش است و خود سبب آلودگی منابع آب و کاهش کیفیت آبهای در دسترش شده است.

در پایان نامه حاضر به مطالعه ارزیابی توان خودپالایی رودخانه کارون شاخه شطیط با استفاده از داده های یکساله 1393-1394 پرداخته شده است. برای این منظور در طول حدود 85 کیلومتر از رودخانه متغیرهای کیفی، EC ،BoD، pH، Do و نیترات با استفاده از مدل Qual2k شبیه سازی و مطالعه شد که خواص هیدرولوژیک رود را صرفاً با توجه به فواصل نقاط نمونه برداری ، و شکل طولی و دبی رود در نقاط نمونه برداری در پیش بینی غلظت خواص کیفی آب دخالت می دهد.

نتایج کلی نشان می دهد که خودپالایی رودخانه کارون شاخه شطیط با توجه به مشکلات کلی ، مناسب  و کیفیت آن در طول سه بازه زمانی (تیر و آبان و دی ماه) در سال مناسب ارزیابی می شود.

این رود در اغلب ماه های سال در طول مسیر خود آینده ها را پالایش کرده و کیفیت آب را به کمک طبیعتش فزونی می بخشد مقدار شاخص های کیفی آب اغلب مناسب ارزیابی شده اما لازم به توجه است که رودخانه شطیط به شدت تحت اثر آلودگی های شهر شوشتر بوده و از سوی دیگر اثر شستشوی خاک و روان آب های اراضی اطراف رود تاثیر شدیدی به سلامت محیط آبی آن دارد. لذا با مدیریت، اراضی پایدار و مدیریت پساب­های شهری را دستور کار برای حفظ این رود قرار داد.

 واژه های کلیدی: Qual2k ،توان خودپالایی،شبیه سازی،رودخانه کارون شاخه شطیط، کالیبراسیون

1-1مقدمه و بيان مسئله

افزایش جمعیت جهان باعث افزایش نیاز به غذا، همچنین افزایش اهمیت  محیط زیستی سالم و پایدار برای بشر شده است. نیاز به آب باکیفیت برای فعالیت های انسانی از جمله کشت و کار، فعالیت های شهری و صنعتی گسترش یافته است؛ با این روند طی سال های اخیر مقدار پساب حاصل از مصرف این آبها نیز رو به افزایش است، و خود سبب آلودگی منابع آب و کاهش کیفیت آبهای در دسترس شده است. نتیجه¬ی این روند آلوده شدن منابع آب، و کاهش روزافزون آب باکیفیت مناسب و مورد نیاز برای فعالیتهای جامعه¬ی بشری است (پرنیان، 1394).

آلودگی آب پدیده ای است که در آن کیفیت شیمیایی، فیزیکی و زیستی آبهای سطحی به واسطه ورود فاضلابها، زباله ها و دیگر مود زائد حاصل از فعالیتهای کشاورزی، صنعتی و شهری تغییر می کند. افزایش جمعیت و توسعه شهری، کشاورزی و صنعتی اهمیت توجه به کیفیت منابع آبی موجود را دوچندان کرده است (کرمی نژاد، 1387).

در حدود 97 درصد از کل منابع آب موجود در جهان در دریاها، دریاچه ها و اقیانوسها  قرار دارند اما به دلیل بالا بودن میزان املاح و نمکهای محلول برای مصرف مناسب نمی باشند. رودخانه ها اصلی ترین منابع تامین آب دریاها و دریاچه ها و همچنین مهمترین شریان های تامین و انتقال آب مورد نیاز بخش¬های مختلف جامعه (کشاورزی، مصارف صنعتی و شهری) می¬باشند (پرنیان، 1394).

آب تالاب¬ها و رودها تحت اثر فعالیت انسان، با ورود رسوب،  افزایش فاضلاب¬ها و پساب¬های مختلف دچار آلودگی شده است به طوری که رودخانه¬های بزرگ به علت استفاده¬های مختلف در مسیر به انواع آلاینده¬ها آلوده می¬شوند. لذا این نیاز شدیداً احساس می¬شود که باید با روش¬های علمی و موثر و ارزان اثر این فاضلاب¬ها و پساب¬ها بر کاهش کیفیت آب بررسی گردد .از آنجایی که کشور ما ایران در منطقه خشک و نیمه خشک جهان واقع شده است، همچنین منابع آب در کشور ما با محدودیت کلی روبرو هستند، لذا با توجه این اصول جهت کنترل آلودگی¬ آب¬های سطحی کنترل منابع آلاینده ضروری به نظر می¬رسد (شهریای، 1390).

خودپالایی توان یک توده آبی در زدودن آلودگی¬ها از خود است. به بیان دیگر، خودپالایی حذف مواد آلی, مواد مغذی گیاهان از دریاچه¬ها یا رودخانه¬ها بوسیله فعالیت جوامع بیولوژیکی و واکنش¬های فیزیکوشیمیائی ساکن در آن است.  طی این فرآیند مواد قابل تجزیه¬ای که وارد آب شده¬اند به تدریج توسط میکرو ارگانیسم¬ها مصرف شده و آلودگی آب کاهش می¬یابد (عرفان منش و افیونی، 1381).

رودخانه¬ها به طور طبیعی مقداری از آلودگی خود را در مسیر حرکت با کمک هوادهی , ته نشینی و مسیر پر پیچ و خم حرکت، پالایش و تصفیه می¬کنند که این فعالیت¬ها به طور طبیعی صورت می¬گیرد و مقدار زیادی از آلودگی¬ها در اثر خودپالایی از بین نمی¬رود (شهریاری، 1390).

میزان فشار زیست محیطی قابل تحمل برای رودخانه¬های مختلف تابع عوامل زمانی و مکانی مختلف مرتبط با نوع شدت بار آلودگی ورودی و همچنین شرایط محیطی رود است. تنوع و تعدد منابع آلوده کننده، همچنین متفاوت و متغیر بودن توان خودپالایی رودخانه¬ها از جنبه مکانی و زمانی جهت اجرای استانداردهای تخلیه پساب و برای جلوگیری از تخریب کیفیت آب رودخانه¬ها و حفظ سلامت این اکوسیستم در کلیه نقاط و شرایط کافی است (عبدل زاده و همکاران، 1391). بدین جهت قوانین حاکم بر تخلیه پساب و تصمیم¬گیری¬های مدیریتی در سطح حوضه آبریز کافی نیست و متناسب کردن حجم ورود آلاینده¬ها با توان خودپالایی رود با در نظر گرفتن شرایط اقلیمی، ویژگی¬های هیدرولوژیکی, هیدرولیکی و هندسی رودخانه، فرآیند¬های فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی رودخانه، شرایط اقتصادی-اجتماعی و سیاسی برای حفظ سلامت اکوسیستم و کیفیت آب رودخانه لازم است. همچنین کیفیت آب رودخانه بر اساس استانداردهای کیفیت آب مربوط به کاربری¬های فعلی یا آینده، همچنین پیش بینی رفتار¬ رودخانه بر اثر ورود آلاینده¬ها با استفاده از مدل¬های کیفیت آب رودخانه لازم به نظر میرسد (میرزایی، 1391).

رودخانه کارون از کوه¬های زاگرس سرچشمه می گیرد و با گذر از 400 کیلومتر اراضی استان های چهار محال و بختیاری و خوزستان در گتوند، وارد دشت خوزستان می شود. کارون در شمال شهر شوشتر به دو شاخه شرقی گرگر و غربی شطیط تقسیم و در ادامه این دو شاخه در محل بند قیر دوباره به هم می پیوندند. رود کارون با پیوستن رودخانه­ی دز که از غرب منطقه جریان دارد رودخانه کارون بزرگ را تشکیل می دهند. کارون رودخانه¬ای است که از نظر منافع حاصل از کشاورزی، صنعتی، صیادی، تأمین آب شرب شهرها و روستاها و محیط زیست برای خوزستان و کشور ایران جایگاه ویژه¬ای دارد و کیفیت آب آن از مهمترین عوامل اصلی کنترل کننده ی منافع کشور ایران است (جعفرزاده حقیقی و همکاران، 1384).

1-2-   اهداف و فرضيات

1-2-1-          هدف اصلي تحقیق

این پژوهش با هدف ارزیابی توان خودپالایی رودخانه کارون شاخه شطیط با استفاده از مدل Qual2Kدر بازه¬ی رودخانه کارون شاخه شطیط صورت گرفت.

-2-2-  اهداف علمی تحقیق

[1] بررسی روند تغییرات DO در طول رودخانه با استفاده از مدل Qual2K.

[2] بررسی روند تغییرات BOD5 در طول رودخانه با استفاده از مدل Qual2K.

[3] بررسی روند تغییرات pHدر طول رودخانه با استفاده از مدل Qual2K.

[4] بررسی روند تغییرات آنیون نیترات در طول رودخانه با استفاده از مدل Qual2K.

[5] بررسی روند تغییرات EC در طول رودخانه با استفاده از مدل Qual2K.

1-2-3-          اهداف كاربردي تحقیق

[1] تخمین توان خودپالایی رودخانه کارون شاخه شطیط و ظرفیت تحمل رود به ورودی پساب جهت مدیریت مناسب رود.

[2] ایجاد پژوهشی پایه برای تصمیم گیری مدیران منابع در جهت مدیریت دفع پساب و پسماندها به رودخانه کارون شاخه شطیط.

1-2-4-          ضرورت‌هاي خاص انجام تحقيق

[1] نبود پژوهش¬های پایه ای و کاربردی برای مدیران منابع آب از تخمین توان خودپالایی رودخانه کارون شاخه شطیط.

[2] اهمیت ویژه کیفیت آب رودخانه کارون شاخه شطیط در وضعیت کشاورزی اراضی پایاب، صنعت و شهرهای پایین دست.

[3] ضرورت دانستن توان خودپالایی رودخانه کارون شاخه شطیط جهت مدیریت پایدار آن منبع آبی جهت حفظ تولید و بازده بخش¬های اقتصادی اراضی تحت تاثیر آن.

1-3-   فرضيات

1- کیفیت آب رودخانه¬ی کارون به میزان جریان وابسته است.

2- تخلیه¬ی مستقیم فاضلاب¬های مراکز صنعتی، کشاورزی و شهری تأثیر مخربی روی کیفیت آب کارون و محیط زیست این رودخانه بر جای می¬گذارد.

3- رودخانه کارون شاخه شطیط به طور طبیعی بخشی از آلودگی آب را پالایش می کند.

4- مدل Qual2Kامکان تخمین توان خودپالایی رودخانه کارون شاخه شطیط را دارد.

1-4-   جنبة نوآوري و جديد بودن تحقيق

شطیط از دو شاخه اصلی رود کارون در منطقه شوشتر و شمال اهواز است. مدیریت این رود با توجه به اهمیتش در تامین اراضی پایاب خود نیاز به بررسی همه جانبه رود، از جمله بررسی توان خودپالایی آن دارد. مطالعاتی در مورد بررسی کیفیت رود کارون شاخه شطیط، همچنین بررسی توان خودپالایی آن با استفاده از مدل Qual2K صورت نگرفته است. لذا در این پژوهش اقدام به بررسی توان خودپالایی رودکارون شاخه شطیط جهت تامین معیارهای مناسب برای مدیریت آن رودخانه شده است.

2-13- پیشینه تحقیق در ایران و جهان

آب های مختلف بسته به منشأ و مسیرهایی که از آن می گذرند دارای کیفیت های مختلفی هستند و مواد مختلفی را به همراه خود دارند(WHO 2011). برای هر کاربردی کیفیت مختلفی از آب مطلوب است و بسته به همین کاربرد به آب مطلوب یا نامطلوب گفته می شود، به عبارت ساده تر آب را آلوده با غیر آلوده فرض می کنیم (Pepper et al. 2011). رودخانه ها بسته وضعیت اقلیمی که در آن واقع شده اند، نوع سازندها و رسوباتی که از آن گذر می¬کنند، شکل ژئومورفولوژیک خود، گیاهان و موجودات زنده ای که در آن زیست می کنند و همچنین بسیاری موارد دیگر آلاینده هایی که خواسته یا ناخواسته به رود وارد شده را پالایش و تصفیه می کنند. این پالایش در طول مسیر حرکت رودخانه روی داده و خودپالایی نامیده می¬شود (عرفان منش و افیونی، 1381).

فرزاده و همکاران، (1384) تحقیقی را تحت عنوان «بررسی تغییرات کیفیت آب رودخانه کارون با کاربرد برنامه QUAL2E» انجام دادند. در این تحقیق مطالعه کیفیت آب طرح ساماندهی آبراهه کارون با هدف بررسی وضعیت کیفیت آب در وضع موجود و در شرایط توسعه و نیز مشخص کردن تنگناها و مسائل ناشی از بهره برداری های بی رویه و روزافزون آب این روخانه ازنظر کیفیت انجام شده¬است. در این مطالعه آمار داده¬های اندازه¬گیری شده در سال های گذشته و نتایج بررسی های انجام شده قبلی بررسی شد، همچنین با توجه به نقش و اهمیت داده های جدید مربوط به پارامترهای کیفی آب رودخانه و توالی زمانی آنها، با یک سال نمونه برداری از محل های مهم ورود پساب شهری، صنعتی و کشاورزی و همچنین از ایستگاه های بر روی رودخانه انجام و نتایج آزمایش¬ها جهت تجزیه و تحلیل به¬کار گرفته شد. این نتایج همچنین در یک مدل ریاضی جامع پیش¬بینی کیفی آب (برنامه QUAL2E) مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت نتایج مطالعات و کاربرد مدل بیانگر وضعیت آلوده رودخانه در شرایط موجود و آتی بدون تصفیه پساب های ورودی است.

شهریاری (1390) تاثیر تغییرات دبی جریان بر پارامترهای کیفی رودخانه کارون با استفاده از مدل Qual2k (بازه ملاثانی تا فارسیات) طی سال¬های 87 تا 88 بررسی کرد. ایشان بیان داشت که کم شدن دبی رودخانه کارون در بازه ی شهرستان رامین تا محل فارسیات اثرات نامطلوب جبران ناپذیری بر کیفیت آب کارون خواهد داشت. همچنین با پیش بینی کاهش دبی جریان پس احداث تونل های بهشت آباد، گلاب و چند طرح دیگر انتقال آب از سرچمشه¬های کارون بزرگ بر اثرات منفی این انتقال ها تاکید کرد و چنین بیان داشت که با انتقال آب در کوتاه مدت رودخانه کارون توان خودپالایی خود را از دست خواهد داد. لذا انتقال آب بین حوضه ای را با چنان حجم¬هایی مردود و سبب کاهش بسیار شدید کیفیت آب رودخانه کارون، در نتیجه آسیب¬های شدید اقتصادی و اجتماعی جبران ناپذیر در محدود آبریز یاد شده دانست.

عبدل زاده و همکاران (1391) پس از بررسی توان خودپالایی رودخانه و مخزن با استفاده از مدل ریاضی مطالعه موردی (رودخانه جاجرود و مخزن سد ماملو) توان خود پالایی محل مورد نظر را با مدل QualE تخمین زدند. ایشان با مقایسه شاخص¬های کیفی رود با استانداردهای ایران وضعیت جاجرود و مخزن سد ماملو را مناسب بیان داشتند.

شکری و همکاران (1394) با استفاده از مدل QUAL2KW به شبیه سازی کیفی آمونیوم و نیترات در طول رودخانه گرگر پرداختند. ایشان پس از بررسی داده های سازمان آب و برق خوزستان در سال های 1389 تا 1391 چنین بیان داشتند که آلودگی ناشی از مواد زائد جامد و آلودگی آب با فرآورده های نفتی ناشی از نشت مواد سوختی و روغن مورداستفاده در موتور تلمبه¬های نصب شده در سواحل گرگر به درون آب از دیگر منابع آلاینده گرگر به حساب می آید. با توجه به مطالعات و بررسی های به عمل آمده، اهم منابع و مراکز آلوده کننده رودخانه گرگر را می توان فاضلاب های روستاهای مسیر، پسابها و فاضلابهای ماهی سراها و حوضچه های پرورش ماهی و زه کش¬های کشاورزی دانست.

فان و همکاران  (2009) در تحقیقی تحت عنوان مدلسازی با رویکردی ابتکاری با استفاده از ترکیب HEC-5 و QUAL2K برای شناسایی اثر جزر و مد بر شبیه سازی کیفیت آب رودخانه نشان¬ دادند که ترکیب این دو مدل برای شبیه سازی کیفیت آب رودخانه های جزر و مدی نتیجه¬ی قابل قبولی برای شبیه¬سازی خصوصیات کیفی آب خصوصاً در رودخانه های آلوده خواهد داشت.

راج کانل و همکاران (2007 (با بکارگیری مدل QUAL2KW خودکار برای مدلسازی کیفی و مدیریت آب رودخانه باگماتی نپال به نتیجه دست یافتند که اکسیژن دهی محلی بر بهبود غلظت اکسیژن محلول درآب (DO) موثر بوده و اختلاط فاضلاب اصلاح شده، افزایش جریان و اکسیژن محلی برای دست¬یابی به سطوح قابل قبول کیفیت آب مناسب می باشد.

ژانگ و همکاران (2012) به کمک مدل QUAL2K اقدام به انتخاب راهکار مدیریتی مناسب برای بهبود کیفیت آب حوضه دریاچه¬ی تایهو کردند. ایشان با پیشنهاد راهکاری زیستی اکولوژیک توانستند کاهش بیش از 50% مواد مغذی و اکسیژن خواهی زیستی را پیش بینی کنند.

3-1-   مشخصات طرح آزمایشی

رودخانه كارون با طولي بيش از 890 كيلومتر يكي از بزرگترين رودخانه‌هاي ايران است كه آب¬هاي مناطق وسيعي از كشور را جمع¬آوري و به خليج فارس منتقل مي‌نمايد. سرچشمه اوليه رودخانه کارون شاخه‌هاي پرآبی است که از كوه هاي زاگرس مركزي و كوه هاي زردكوه بختياري با قله‌اي به بلندي 4547 متر از سطح درياي آزاد و پس از عبور از دره‌¬هاي تنگ و عميق وارد جلگه خوزستان مي‌گردند. سرشاخه‌هاي اصلي كارون را رودخانه‌هاي خرسان، آب ونك، آب كيار، بازفت و رودخانه كوهرنگ تشكيل مي دهند. اين رودخانه از ارتفاعات غربی اصفهان و بلندي هاي كوه ونك با قله‌اي به ارتفاع 3788 سرچشمه مي‌گيرد.

رودخانه خرسان با طول 225 كيلومتر تا محل اتصال به کارون، در بخش جنوب شرقی حوضه آبریز کارون جریان دارد. در ابتدا رود بشار که از ارتفاعات شمال اردکان فارس سرچشمه می گیرد، نامیده می شود و پس از عبور از شهر یاسوج در جهت شمال غرب جریان می¬یابد. پس از دریافت آب رود کریک که از ارتفاعات دنا سرچشمه می¬گیرد و همچنین اتصال با رودهای سپیدار و کبکیان به مسیر خود ادامه داده و با رود ماربر که از سمت راست و از دامنه¬های شرقی و شمالی رشته کوه دنا سرچشمه¬گرفته است متصل می¬گردد. رودخانه که از این محل به نام خرسان معروف است در جهت شمال غرب جریان یافته و پس از دریافت آب از چند شاخه فرعی دیگر به رودخانه کارون می-پیوندد.

رودخانه خرسان يكي از حوضه¬‌هاي آبگير صعب¬العبور و كوهستاني كارون مي‌باشد مجموعه جريان اين رودخانه‌ها از بخش شمالي شهرستان ايذه گذشته و پس از عبور از ايستگاه آب سنجي پل شالو وارد درياچه سد شهيد عباسپور مي‌گردد.

رودخانه دز كه از سرشاخه¬های اصلي رودخانه كارون بزرگ مي‌باشد از ارتفاعات اشترينان با قله كوه گرين و به بلندي 3645 متر از سطح درياي آزاد، بلندي هاي شمال ازنا با قله‌اي به بلندي 2993 متر از سطح درياي آزاد به نام كوه چال خاتون، بلندي¬هاي شرق اليگودرز با قله‌اي به ارتفاع 3285 متر از سطح درياي آزاد و بالاخره از ارتفاعات شمال كوهرنگ با قله‌اي به نام كوه حسل و ارتفاع 3974 متر از سطح درياي آزاد سرچشمه مي‌گيرد و سرشاخه‌هاي مختلف آن پس از پيوستن به يكديگر در بخش¬هاي مختلف حوضه آبريز شاخه اصلي دز را در شمال ايستگاه تله زنگ تشكيل مي‌دهند.

رودخانه كارون در امتداد مسير خود در شمال گتوند و در 25 كيلومتري شمال شوشتر وارد دشت خوزستان مي‌شود و ارتفاع بستر رودخانه در اين محل برابر 60 متر از سطح درياي آزاد مي‌باشد. رودخانه كارون پس از پیوستن دز به آن در محل بندقیر در ادامه مسیر خود با عبور از شهر اهواز و طي نمودن مسيري در حدود 190 كيلومتر و در نزديكي خرمشهر به دو شاخه حفار و بهمنشير تقسيم مي‌شود، شاخه بهمنشير به طول تقريبي 80 كيلومتر و پهناي متوسط 600 متر به موازات اروندرود از شمال جزيره آبادان جريان يافته و به خليج فارس وارد مي‌گردد. كانال حفار نيز از ميان خرمشهر گذشته و در فاصله 70 كيلومتري خليج فارس به اروند رود متصل شده و وارد خليج فارس مي‌شود.

حوضه آبريز رودخانه كارون بزرگ در داخل ارتفاعات زاگرس میانی قرار دارد و محدود به مختصات جغرافیایی ´58-°47 تا´00-°52 طول شرقي و ´56-°29 تا´07-°34 عرض شمالي می باشد. بر اساس سيستم مختصاتیU.T.Mحد غربي و شرقي آن به ترتيب 220 الي 570 كيلومتر و حد جنوبي و شمالی آن به ترتيب 3330 الي 3780 كيلومتر مي باشد.

حوضه آبریز کارون بزرگ که در جنوب غربی ایران واقع می¬باشد، از نظر تقسیم¬بندی کلی هیدرولوژی ایران جزیی از حوضه آبریز خلیج فارس و دریای عمان بوده که حدود آن از لحاظ مجاورت با حوضه¬های اطراف به این شرح می¬باشد: از شمال به حوضه رودخانه¬های قره¬چای ساوه، گلپایگان و زاینده¬رود، از مغرب به حوضه رودخانه کرخه، از مشرق به حوضه رودخانه¬های کر و زاینده¬رود و مسیل¬های آباده و از جنوب به حوضه رودخانه¬های زهره، مارون و جراحی منتهی می¬گردد.

از مجموع 67257 كيلومتر مربع مساحت حوزه آبریز کارون بزرگ،19342 كيلومترمربع آن را دشت¬هاو47915 كيلومترمربع آن را ارتفاعات تشكيل داده¬است.از نظر تقسيمات استاني اين حوزه در استان¬هاي لرستان، كهگيلويه و بويراحمد، اصفهان، مرکزی، چهارمحال وبختياري و خوزستان گسترده شده¬است.

3-2-   بازه مورد مطالعه (رودخانه شطیط)

رودخانه شطیط واقع در حد فاصل شهرستان شوشتر تا بند قیر (واقع در 55 کیلومتري شمال شرق اهواز(، شاخه غربی رودخانه کارون است. در شمال شهر شوشتر توسط بند میزان از شاخه شرقی ( رودخانه گرگر) جدا شده و با عبور از شهرستان شوشتر با طی مسافتی در حدود 9/84 کیلومتر و با مسیري پر پیچ و خم در محل بند قیر در 60 کیلومتري جنوب شوشتر، مجدداً به شاخه گرگر و رودخانه دز پیوسته، رودخانه کارون بزرگ را تشکیل می¬دهد. رودخانه شطیط از لحاظ موقعیت جغرافیایی بین طول جغرافیایی 48 درجه و 48 دقیقه تا 49 درجه و 20 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 31 درجه و 31 دقیقه تا 32 درجه و 40 دقیقه شمالی واقع شده است. این رود طی سالیان عمر خود بارها تغییر مسیر داده و مسیر رود پر از پیچانرودهای خشکیده است. سه ایستگاه آب سنجی شوشتر (بند میزان)، عرب اسد و بند قیر (روستای چنیبه 1) با کدهای مطالعاتی 250-21، 443-21 و 445-21 بر روی رودخانه شطیط توسط سازمان آب و برق خوزستان تاسیس شده است. شکل 1 نقشه منطقه موردمطالعه را نشان می¬دهد.

شکل ‏2: محل رود کارون شاخه شطیط با رنگ قرمز مشخص شده است

3-3-   شرح مدل مورد استفاده

مدل QUAL2Kیک از آخرین مدل¬ها از سری مدل¬های  QUALمی¬باشد که قابلیت انجام تجزیه و تحلیل عدم قطعیت را دارا می¬باشد.

این مدل می تواند معادلات مربوط به رودخانه را هم در شرایط دائمی و هم شبه دینامیکی (در اینجا منظور این است که مدل جهت شبیه¬سازی متغیرهای کیفی در طول رودخانه، در شرایط دینامیکی عمل می¬کند، اما دبی رودخانه، منابع آلاینده نقطه¬ای و غیرنقطه¬ای در طول شبیه¬سازی تغییری نکرده و ثابت در نظر گرفته می¬شوند) حل کند. این برنامه قادر است پارامترهایی نظیر اکسیژن محلول نیاز اکسیژن¬خواهی بیوشیمیایی، دما، اسیدیته، مواد معلق، فسفر کل، فسفر آلی، نیتروژن کل، نیتروژن آمونیاکی، نیتروژن نیتراتی، نیتروژن نیتریتی، نیتروژن آلی و جلبک¬ها را در شبکه رودخانه¬ شبیه¬سازی کند. این برنامه قادر است پخش طولی مواد اکسیژن مورد نیاز رسوبات، ته¬نشینی مواد کربنی، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون را در شبیه¬سازی پارامترهای کیفی آب به¬ حساب آورد.

در این مطالعه با استفاده از داده¬های یکساله (مابین سال¬های 1393-1394 و حاصل از نمونه برداری ماهانه از 5 ایستگاه آب سنجی) سازمان آب و برق خوزستان شامل پارامترهای BOD5، COD، EC، pH، TDS، کاتیون¬های بازی K+، Na+، Ca2+، Mg2+ و آنیون¬های سولفات،کلرور، نیترات و فسفات، همچنین دبی است. برای بررسی توان خود پالایی رود خانه کارون شاخه شطیط از مدل ریاضی و فیزیکی Qual2K استفاده خواهد شد که خواص هیدرولوژیک رود را صرفاً با توجه به فواصل نقاط نمونه برداری، وشکل طولی و دبی رود در نقاط نمونه برداری در پیش بینی غلظت خواص کیفی آب دخالت می¬دهد.

3-5-     روش گردآوري اطلاعات

اطلاعات و داده¬های خام کیفیت آب مورد استفاده در این پژوهش از بانک اطلاعاتی سازمان آب و برق خوزستان، از ایستگاه¬های آب سنجی مستقر بر روی رودخانه کارون شاخه شطیط تهیه می¬شود. این داده های شامل اکسیژن خواهی زیستی، اکسیژن خواهی شیمیایی، هدایت الکتریکی، شوری، pH و آنیون¬ها و کاتیون¬های معمول مورد نیاز مدل می باشد.

3-6-   ابزار گردآوري اطلاعات

اطلاعات و داده¬های خام مورد استفاده در این پژوهش از بانک اطلاعاتی سازمان آب و برق خوزستان تهیه و با کمک نرم افزار MS EXEL 2010 به فرمت مناسب مدل تولیدشد. همچنین نقشه¬ها و اطلاعات جغرافیایی مورد نیاز پژوهش نیز از نقشه¬ها و داده¬های ماهواره¬ای سازمان نقشه برداری کل کشور تهیه و پس از تبدیل و متناسب سازی با استفاده از نرم افزار اطلاعات جغرافیایی ArcGIS 10.2 به فرمت مناسب مدل تولیدشد. سپس اطلاعات بررسی و پالایش شده و با کمک مدلQual2K سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده آمریکا اقدام به مدلسازی و بررسی توان خودپالایی رود کارون شاخه شطیط شد.

4-1تجزیه و تحلیل وضعیت کیفی رودخانه

در این فصل ابتدا به بررسی اجمالی هدایت الکتریکی بازه مورد نظر پرداخته شده و سپس نمودار داده­های مربوط به ایستگاه میانه­ی بازه (ایستگاه آبسنجی عرب اسد) آورده شده است. همین امر برای اسیدیته، اکسیژن محلول، BOD5 و آنیون نیترات نیز انجام شد تا شمای کلی از کیفیت آب بازه مورد نظر به دست آید. در ادامه ضمن معرفی اطلاعات اصلی مورد استفاده مدل شبیه سازی کیفیت آب، دبی و جریان رود طی سه ماه شاخص (تیر، آبان و دی) در بازه مورد نظر آورده شده است که در پایان بررسی­های هر ماه نیز ضمن مقایسه با استاندارد و شواهد موجود تصویر کلی از وضعیت کیفیت آب رود بیان شد.

شبیه سازی

اطلاعات و نیازها جهت مدل­سازی

دبی، شیب طولی رودخانه بین هر ایستگاه، ضریب مانینگ، فاصله بین هر کدام از ایستگاه­ها، دمای متوسط هوا، دمای نقطه شبنم، دمای آب، سرعت باد، هدایت الکتریکی، اکسیژن محلول، نیتروژن (نیتراتی و نیتریتی)، BOD5، pH، نیترات، تعداد روزهای ابری، درصدی از رودخانه­ که در اثر کوه­ها و پوشش گیاهی زیر سایه قرار گرفته­اند و اینکه آیا در کف رودخانه جلبک وجود دارد یا نه؟ از جمله پارامترهای مورد نیاز مدل برای اجرا و شبیه­سازی کیفیت آب رودخانه­ها می­باشد.

بعد از جمع­آوری داده­ها و اطلاعات، پارامترهای مورد نیاز مدل نرم­ افزاری QUAL2K در محیط EXCEL وارد شد. همان­طور که در بخش معرفی مدل اشاره شد رودخانه بایستی به بازه­های مختلف تقسیم می­شد که هر یک از این بازه­ها دارای مشخصات هیدرولیکی ثابتی خواهند بود. در مورد رودخانه پس از بررسی­­های به­عمل آمده و تعیین شیب طولی مسیر، عرض کف، شیب دیواره­ها و ضریب زبری مقاطع مختلف، این محدوده به 90 بازه (Reach) تقسیم­بندی شد. در جدول 4-2 مشخصات هیدرولیکی هر بازه و طول هر بازه آورده شده است.

پس از اجرای برنامه، پارامترهای زیر توسط مدل شبیه­سازی می­شوند:

جدول ‑1: مقادیر پارامترهای مورد استفاده در شبیه­سازی در تیرماه

ردیف نام ایستگاه دبی

m3/S

pH EC

µS/Cm

DO mg/l دما

°C

BOD5 mg/l Nitrate mg/l
1 شوشتر 173.07 7.80 1134 5.28 29.5 1.10 4.3
2 عرب اسد 166.49 7.96 1121 6.58 30 1.06 7.5
3 چنیبه 160.16 8.20 1143 7.88 31 1.02 6.9

 

 

تغییرات دبی در طول رودخانه، مدت زمان حرکت آب در طول رودخانه، سرعت جریان، دما، هدایت الکتریکی، غلظت، اکسیژن محلول، نیتروژن (نیتراتی)، pH، BOD کربنی نهایی. در جداول شماره1،2و3داده­های مورد استفاده در شبیه­سازی نشان داده شده­اند. این آمار از سازمان­های آب و برق خوزستان و محیط زیست اهواز دریافت شد.

جدول2: مقادیر پارامترهای مورد استفاده در شبیه­سازی در آبان­ماه

ردیف نام ایستگاه دبیm3/S pH ECµS/Cm DO mg/l دما°C BOD5 mg/l Nitrate mg/l
1 شوشتر 173.07 7.80 1134 5.28 29.5 1.10 4.3
2 عرب اسد 166.49 7.96 1121 6.58 30 1.06 7.5
3 چنیبه 160.16 8.20 1143 7.88 31 1.02 6.9

جدول ‑3: مقادیر پارامترهای مورد استفاده در شبیه­سازی در دی­ماه

ردیف نام ایستگاه دبیm3/S pH ECµS/Cm DO mg/l دما°C BOD5 mg/l Nitrate mg/l
1 شوشتر 266.52 8.8 1910 4.30 16.0 3.80 4.9
2 عرب اسد 219.00 8.1 1925 5.80 18.0 3.12 6.4
3 چنیبه 189.95 7.9 1936 7.30 18.0 2.56 7.9

4-2-2 کالیبراسیون مدل

برای تعیین و به­دست آوردن ضرایب مختلف و پارامترهایی که در معادلات مدل به­کار رفته چهار روش وجود دارد :

  • اندازه­گیری­های مستقیم
  • تخمین از روی داده­های صحرایی
  • محاسبات ریاضی کالیبراسیون
  • استفاده از مقادیر محاسبه شده توسط دیگران

در این تحقیق برای کالیبراسیون مدل از بخشی از داده­های واقعی سازمان آب و برق استفاده شد. ضمن مقایسه آن داده­ها با اندازه­گیری­های صحرایی کالیبراسیون و صحت سنجی انجام شد. به منظور برآورد دقت مدل پارامترهایی ازجمله ضریب همبستگی (R2)و میانگین مطلق خطا (MAE) استفاده شد که در ذیل نتایج نمایش داده شده است.

جدول‑4: بررسی میزان دقت مدل در مرحله واسنجی

ردیف شاخص دبیm3/S pH ECµS/Cm DO mg/l BOD5 mg/l Nitrate mg/l
1 R2 901/0 860/0 963/0 954/0 899/0 887/0
2 MAE 002/0 005/0 050/0 094/0 068/0 099/0

جدول‑5:  بررسی میزان دقت مدل در مرحله صحت سنجی

ردیف شاخص دبیm3/S pH ECµS/Cm DO mg/l BOD5 mg/l Nitrate mg/l
1 R2 942/0 902/0 958/0 947/0 956/0 897/0
2 MAE 080/0 011/0 090/0 098/0 088/0 102/0

همانطور که در جداول بالا نشان داده شده است، مقادیر ضرایب همبستگی داده­های تخمین زده شده با داده­های واقعی بسیار بالا و در حدود 9/0 می­باشد. این ضرایب همبستگی بسیار مناسب نشان از نزدیک بودن اغلب تخمین­های مدل در قیاس با داده­های واقعی است. همچنین کمی میانگین خطای مطلق نشان از عدم تفاوت چشمگیر داده­های تخمین زده شده با داده­های واقعی است. این نتایج که حاکی از عملکرد مناسب مدل است هم در مرحله صحت سنجی و هم در مرحله واسنجی مشاهده شد.

شبیه سازی تیر ماه

شبیه سازی جریان، عمق و سرعت

در این بخش به بررسی شبیه­سازی دبی عمق و سرعت در تیر ماه پرداخته می­شود. شکل 4-11 شبیه­سازی میزان دبی را در بازه رودخانه شطیط نشان می­دهد. همان­طور که در شکل مشخص است دو برداشت عمده آب از رودخانه انجام می­شود که نزول اول نمودار مربوط به روستاهای اصلی واقع در مسیر (عرب اسد و ابدالی) می­باشد.این روستاها تخلیه فاضلاب به رودخانه ندارند و تنها ورودی رود زه­آب کشت و صنعت کارون است.

در شکل­های 4-12 و 4-13 نمودارهای مربوط به شبیه­سازی سرعت و عمق جریان نشان داده شده است. همان­طور که در این 2 نمودار نمایش داده شده در محدوده روستای عرب اسد به علت کم بودن عمق و شیب رودخانه سرعت جریان به حداقل می رسد

‑1: شبیه­سازی میزان دبی در تیرماه

 

شکل ‑3: شبیه­سازی میزان سرعت تیرماه

شکل ‑4: شبیه­سازی عمق جریان در تیرماه

 

شکل ‑5: شبیه­سازی هدایت الکتریکی در تیرماه

EC

شکل 4-14 شبیه­سازی هدایت الکتریکی در تیرماه توسط مدل را نشان می­دهد. به علت پایین بودن میزان آورد رودخانه در این ماه غلظت املاح در رودخانه  افزایش یافته و به حدود 2000 میکروموس می­رسد و کیفیت آب کاهش می­یابد.

BOD5

در شکل 4-15 شبیه­سازی میزان BOD5در تیرماه توسط مدل نمایش داده شده است. در شروع بازه فاضلاب­های شهری شوشتر و در ادامه مسیر کشت و صنعت نیشکر کارون به رودخانه تخلیه می­شوند. با این وجود به علت توانایی خودپالایی رودخانه در طول مسیر تا ابتدای روستای عرب اسد تا حدودی از میزان BOD5کاسته می­شود و مقدار BOD5 در انتها به حدود 3 میلی­گرم در لیتر می­رسد. بر اساس جدول 4-1 آب رودخانه در این بازه آبی با کیفیت خوب و عالی می­باشد.

شکل ‑6: شبیه­سازی میزان BOD5در تیرماه

نیترات(NO3)

وضعیت میزان نیترات در رودخانه وضعیتی قابل قبول می­باشد. میزان نیترات بعد از شوشتر با خودپالایی رودخانه با وجود تخلیه پساب­های کشاورزی روستاهای اطراف و زهکش نیشکر کارون روندی سعودی و سپس نزولی دارد و در پایان شهر از میزان آن کاسته می­شود.شکل 4-16 شبیه­سازی میزان  NO3در تیرماه را نشان می­دهد.

شکل ‑7: شبیه­سازی میزان   NO3در تیرماه

شکل -8: شبیه­سازی میزان pH در تیرماه

pH

همان­طور که در شکل 4-17 نشان داده شده است میزان pH در تیر ماه در رودخانه مطابق با استانداردها می­باشد. اسیدیته آب رودخانه پس از گذر رودخانه از روستای عرب اسد کاهش می­یابد.

DO

شکل 4-18 شبیه­سازی میزان اکسیژن محلول در تیرماه را نشان می­دهد. همان­طور که در شکل مشاهده می­شود غلظت مطلوب بوده­است.

شکل ‑9: شبیه­سازی میزان اکسیژن محلول در رودخانه در تیرماه

نتیجه گیری شبیه­سازی تیر

پایین بودن میزان دبی رودخانه در این ماه سبب کاهش میزان سرعت جریان و توانایی خودپالایی رودخانه می­شود و در نتیجه میزان اکسیژن محلول آب کاهش می­یابد و  غلطت آلودگی BOD5 افزایش می­یابد. به علاوه میزان هدایت الکتریکی آب نیز در اکسیژن محلول قابل قبول می­باشد. به طور کلی در طول دوره آماری همواره میزان اکسیژن محلول در رودخانه شطیط

این ماه بیشتر از دیگر ماه­ها باید باشد. در مجموع کیفیت آب در تیر ماه مناسب ارزیابی می­شود.

شبیه­سازی آبان

شبیه­سازی جریان، سرعت و عمق

در آبان سال پس از چند ماه کم ­­آبی میزان آورد رودخانه به­طور قابل ملاحظه­ای افزایش می­یابد به طوری که در شروع این بازه میزان دبی رودخانه به نزدیک 170 مترمکعب در ثانیه در روستای عرب اسد می­رسد. با معتدل شدن هوا نیاز آبی اراضی کشاورزی محل نیز کاهش می­یابد. شکل 4-19 شبیه­سازی دبی جریان در آبان­ماه را نشان می­دهد.

شکل­های 4-20 و 4-21 شبیه­سازی میزان سرعت و عمق آب را در آبان نشان می­دهند. بالا رفتن میزان دبی جریان باعث افزایش سرعت جریان و عمق آب می­شود.

EC

شکل 4-22 شبیه­سازی هدایت الکتریکی در آبان­ماه توسط مدل را نشان می­دهد. بالا رفتن میزان دبی بعد از چند ماه، نشان­دهنده شروع فصل بارندگی در بالادست می­باشد که این امر موجب می­شود که بسیاری از نمک­ها و املاح موجود بر روی سطح زمین شسته شده و وارد جریان رودخانه ­گردند و در نتیجه هدایت الکتریکی آب رودخانه که می­بایست با ازدیاد میزان آوردکاهش می­یافت (به سبب کم شدن غلظت املاح در آب) افزایش می­یابد.

شکل‑10: شبیه­سازی جریان در آبان­ماه

شکل ‑11: شبیه­سازی میزان سرعت آبان­ماه

شکل 12: شبیه­سازی عمق جریان در آبان

شکل 13: شبیه­سازی هدایت الکتریکی در آبان­ماه

شکل 14: شبیه­سازی BOD5در آبان

 

BOD5

در شکل 4-23 شبیه­سازی میزان BOD5 در آبان­ماه توسط مدل نمایش داده شده است. در این ماه به علت  افزایش آورد رودخانه و کاهش پساب تخلیه شده طرح نیشکر کارون، غلظت آلودگی­BOD5کاهش پیدا می­کند. میزان حداکثر BOD5 در انتهای روستای عرب اسد به حدود 3 میلی­گرم در لیتر می­رسد. بر اساس جدول 4-1 آب رودخانه کارون در این بازه آبی کیفیتی خوب و عالی دارد.

نیترات(NO3)

وضعیت میزان نیترات در رودخانه در این ماه در شکل 4-24 نشان داده شده است.  کاهش پساب کشاورزی و افزایش میزان دبی باعث کاهش میزان نیترات شده­است.

pH

همان­طور که در شکل 4-25 نشان داده شده است میزان pH در آبان ماه در رودخانه مطابق با استانداردها می­باشد.

شکل 15: شبیه­سازی میزان   NO3در آبان­ماه

شکل 16: شبیه­سازی میزان pH در آبان­ماه

DO

شکل 4-26 شبیه­سازی میزان اکسیژن محلول در آبان­ماه را نشان می­دهد. همان­طور که در شکل مشخص است با وجود افزایش میزان آورد رودخانه در این ماه، همچنین کاهش نسبی دمای هوا و کاهش غلظت پساب­هامشاهده می­شود که غلظت اکسیژن محلول در وضعیت مطلوبی نمی­باشد. علت را در افزایش میزان رسوبات معلق و فرسایش یافته  می توان یافت که سبب گل­آلودگی آب و در نتیجه کاهش اکسیژن محلول شده است.

شکل 17: شبیه­سازی اکسیژن محلول در آبان

نتیجه گیری شبیه­سازی آبان

زیاد شدن میزان دبی رودخانه در این ماه موجب افزایش میزان سرعت جریان و تلاطم رودخانه شده و اصولا باید اکسیژن مصرف شده در متابولیزم بیولوژیک رودخانه جبران می­شد و در نتیجه میزان اکسیژن محلول آب افزایش می­یافت. اما به علت وجود رسوبات معلق زیاد در آب کیفیت آب از نظر میزان اکسیژن نامطلوب بود. نتیجتاً در مجموع کیفیت آب در آبان ماه متوسط ارزیابی می­شود.

شبیه­سازی دی ماه

شبیه­سازی جریان، سرعت و عمق

بعد از گذشتن از ماه­های خشک که میزان دبی رودخانه افزایش یافته بود، مجدد در دی ماه میزان دبی رودخانه افزایش قابل ملاحظه­ای پیدا کرد و در ایستگاه عرب اسد به بیش از 200 متر مکعب در ثانیه افزایش یافت.همچنین با توجه به کاهش قابل ملاحظه دمای هوا در این ماه نیازهای آبی مراکز به خصوص مراکز کشاورزی کاهش می­یابد و به این ترتیب برداشت آب از رودخانه کاهش می­یابد. در شکل 4-27 شبیه­سازی دبی جریان نشان داده شده­است. در ادامه نیز در شکل­های 4-28 و 4-29 شبیه­سازی سرعت و عمق جریان نشان داده شده­است.

شکل 18: شبیه­سازی جریان در دی­ماه

شطیط 

شکل 19: شبیه­سازی سرعت جریان در دی­ماه

شکل‑20: شبیه­سازی عمق جریان در دی­ماه

شکل 21: شبیه­سازی هدایت الکتریکی در دی­ماه

EC

با کاهش دبی میزان هدایت الکتریکی رودخانه که در دو ماه قبل روندی کاهشی در پیش گرفته بود مجددا به علت بالا رفتن میزان املاح در آب افزایش پیدا می­کند. شکل 4-30 این افزایش را نشان می­دهد.

BOD5

در دی ماه وضعیت رودخانه از نظر آلودگی BOD نسبتاً مناسب می­باشد. به­طوری که پس از شهر شوشتر طبق جدول 4-1 آب رودخانه تمیز بوده و در انتهای مسیر آب رودخانه کیفیت عالی دارا می­باشد. حداکثر میزان آلودگی BOD در این ماه در این بازه در روستای عرب اسد بوده که حدود 3 میلی­گرم بر لیتر بوده است. شکل 4-31 شبیه­سازی BOD در دی­ماه نشان­ داده شده­است.

نیترات(NO3)

وضعیت میزان نیترات در رودخانه در این ماه در شکل 4-32 نشان داده شده است. شستشوی خاک و پساب کشاورزی باعث وجود این میزان نیترات در این ماه شده است.

pH

همان­طور که در شکل 4-33 نشان داده شده است میزان pH در دی ماه در رودخانه مطابق با استانداردها می­باشد و بین 5/7 تا 8 می­باشد.

DO

شکل 4-34 شبیه­سازی میزان اکسیژن محلول در دی­ماه را نشان می­دهد. همان­طور که در شکل مشخص است با اینکه میزان آورد رودخانه در این ماه مجدداً کاهش پیدا کرده  به علت کاهش قابل ملاحظه دمای هوا و کاهش میزان فاضلاب­های کشاورزی غلظت اکسیژن محلول نسبتا قابل قبول می­باشد. به طور کلی در طول دوره آماری همواره میزان اکسیژن محلول در رودخانه کارون مطلوب بوده­است.

شکل ‑22: شبیه­سازی BOD5در دی­ماه

شکل 23: شبیه­سازی نیترات در دی­ماه

شکل ‑24: شبیه­سازی pH در دی­ماه

شکل 25: شبیه­سازی میزان اکسیژن محلول در دی­ماه

نتیجه گیری شبیه­سازی دی

به علت کاهش چشمگیر دمای هوا و کاهش برداشت آب مراکز مختلف کم شدن که کم شدن پساب­های تخلیه شده به رودخانه را در پی دارد سبب می­شود که با وجود کاهش میزان دبی در این ماه از نظر غلطت آلودگی BOD5 رودخانه در وضعیت رودخانه­ای با آب نامناسب قرار نگیرد. با این وجود آب رودخانه در اواسط مسیر متوسط دارد.نهایتاً در مجموع کیفیت آب در دی ماه مناسب ارزیابی می­شود. شطیط

5-1-   نتیجه گیری

هدف از انجام این تحقیق ارزیابی توان خودپالایی رودخانه کارون شاخه شطیط بوده است. در این راستا با استفاده از داده های یک ساله (1393-1394 ) سازمان آب و برق خوزستان برای بررسی توان خودپالایی رودخانه مورد نظر از مدل ریاضی و فیزیکی Qual2k استفاده شد علی ایحال بررسی اجمالی برای اسیدیته ، اکسیژن محلول ،‌هدایت الکتریکی ، اکسیژن بیوشیمیایی و نیترات پرداخته و سپس نمودار داده های مربوط به ایستگاه میانه (آيستگاه آب سنجی عرب اسد) آورده شده است. شطیط

در ادامه واسنجی و صحت سنجی جدول و در آخر شبیه سازی کیفیت آب ،‌دبی و جریان رود طی سه ماه شاخص (تیر و آبان و دی ماه) ، بررسی و ضمن مقایسه با استانداردها و شواهد موجود تصویر کلی از وضعیت کیفیت آب رودخانه بیان شد. مدل برای شبیه سازی و کیفیت آب در سال 1393-1394 برای حفظ معیارهای کیفی آب تعیین شده به کار گرفته شد و توان خودپالایی رودخانه برای آیتم های فوق محاسبه می گردد. از نتایج به دست آمده در این تحقیق می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1-با توجه میزان دبی در تیر، کاهش میزان سرعت جریان و دمای بالای هوا توانایی خودپالایی رودخانه کاهش یافت و غلظت آلودگی ها نیز اندکی افرایش پیدا کرد. میزان هدایت الکتریکی به حدود 2000 میکروزیمنس بر متر رسید که آبی با این کیفیت برای آبیاری اغلب گیاهان غیر حساس مناسب است، اما به دلیل ایجاد طعم و مزه بد برای مصارف شرب چندان مناسب نمی باشد. میزانBOD  در تمام طول مسیر بیش اغلب کمتر از 5 میلی گرم بر لیتر بود، همچنین این شاخص از میزان بار آلی در پایین دست شهر شوشتر بیشترین مقدار و با گذر از مسیر رود شطیط پالایش شد تا به 3 میلی گرم بر لیتر برسد. به طور کلی وضعیت رودخانه شطیط در تیر ماه مناسب و با توان خودپالایی خوب ارزیابی شد.

2-ممکن است به دلیل اجرا شدن طرح های انتقال آب به مناطق مرکزی ایران و با کاهش آورد رودخانه، در ماه هایی مانند تیر میزان EC در محدوده تا 2000 افزایش یافته و در پائین دست به کیفیت آب کاهش یابد. لذا توصیه می¬گردد اقدامات مطالعاتی بی طرفانه و دقیق قبل از اجرای این طرح¬ها انجام شود چرا که آبی با کیفیت¬های نامطلوب تر برای مصارف شرب و کشاورزی مناسب نخواهد بود. شطیط

3-افرایش میزان دبی در آبان ماه موجب افزایش میزان سرعت جریان رودخانه شده و با توجه به کاهش نسبی دمای هوا اکسیژن مصرف شده در متابولیزم بیولوژیک رودخانه جبران شد و در نتیجه میزان DO در رودخانه افزایش نیافت و مطلوب نبود. میزان BOD در محدوده مورد بررسی تنها اندکی از 4 میلی گرم بر لیتر فراتر رفت. وجود رسوبات معلق زیاد در آب کیفیت آب از نظر میزان اکسیژن نامطلوب بود، همچنین میزان نیترات آب روندی افزایشی داشت که علت را می¬توان در شستشوی اراضی کشاورزی اطراف جستجو کرد. به طور کلی وضعیت کیفی رودخانه در آبان متوسط ارزیابی شد. شطیط

4-با وجود کاهش مجدد میزان آورد رودخانه در دی ماه به علت کاهش قابل ملاحظه دمای هوا و کاهش برداشت آب مراکز گوناگون از رودخانه کارون که کاهش تخلیه پساب ها به رودخانه را در پی دارد رودخانه از نظر کیفی نسبتا مناسب ارزیابی شد. با نهایت شگفتی توان خودپالایی رود در این ماه چنان عالی بود کهBOD  از حدود 4 تا نزدیک 1 میلی گرم بر لیتر در انتهای مسیر نزول کرد، تغییرات نیترات افزایشی بود و تغییرات هدایت الکتریکی چندان ملموس نبود تا مقدار EC در محدوده¬ی کمتر از 2000 میکروموس بر سانتیمتر باقی بماند. مقدار DO رود کاملاً در طول مسیر روندی افزایشی به خود دید و نشان از سلامتی رود بود. علت این تغییرات دور شدن از شهر شوشتر (منبع اصلی آلودگی رود) و کاهش شستشوی اراضی اطراف بود. در حالت کلی توان خودپالایی و کیفیت آب رود در این ماه مناسب ارزیابی شد.

5-در نگاه کلی توان خودپالایی رودخانه شطیط مناسب و کیفیت آن در طول سال هم مناسب ارزیابی می¬شود. این رود در اغلب ماه¬های سال در طول مسیر خود آلاینده¬ها را پالایش کرده و کیفیت آب را به کمک طبیعتش فزونی می¬بخشد. مقدار شاخص¬های کیفی آب اغلب مناسب ارزیابی شد و رودخانه سلامتی کافی برای خودپالایی آلودگی¬های وارده را دارد. اما لازم به توجه است که رودخانه شطیط به شدت تحت اثر آلودگی¬ها ناشی از شهر شوشتر بوده و از سوی دیگر اثر شستشوی خاک و رواناب¬های اراضی اطراف رود تاثیر شدیدی بر سلامت محیط آبی آن دارد. لذا باید مدیریت اراضی پایدار و مدیریت پساب¬های شهری را در دستور کار برای حفظ این رود قرار داد. شطیط

5-2-   پیشنهادات

با توجه به نتایج به دست آمده پیشنهادات زیر توصیه می¬شود:

1-تصفیه فاضلاب¬های موجود در منطقه و مدیریت پساب¬های شهری پیش از تخلیه به رودخانه به طوری که مطابق با استانداردهای ملی باشند.

2-انجام تحقیقی در بازه مشابه (شبیه سازی کیفی رودخانه) در شرایط موجود با در نظر گرفتن اثر شهر شوشتر بر کیفیت رودخانه و تخلیه پساب¬های آن طبق استانداردها به رودخانه.

3-انجام تحقیقی در بازه مشابه (شبیه سازی کیفی رودخانه) در شرایط موجود با در نظر گرفتن اثر پساب¬ها و رواناب¬های اراضی حاشیه رودخانه شطیط بر کیفیت رود و اثر تخلیه آن پساب¬های طبق استانداردها به رودخانه.

4-آنالیز حساسیت مدل در بازه های مشابه دیگر در اثر تغییرات پوشش گیاهی و تغییرات دبی.

5-بررسی تاثیر اجرا شدن طرح های انتقال آب بر کیفیت آب رودخانه شطیط و اثر آن بر کشاورزی منطقه.

6-توصیه می شود شبیه سازی کیفی کارون به وسیله منابع آلاینده نقطه ای و غیر نقطه ای به صورت توأمان ، انجام شود تا اثر متقابل آنها بررسی شود.

7-عدم صدور مجوز برداشت آب در شرایطی که محاسبات خود پالایی رودخانه نشان دهنده زمان بحرانی و عدم امکان برداشت آب بدون ایجاد اثرات منفی قابل توجه است.

شطیط

منابع

استاندارد ملی ایران شماره­ی 1053. 1388. آب آشامیدنی -ویژگی های فیزیکی و شیمیایی. تجدید نظر پنجم، مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران. ICS:13.060.020.

آنگلی،ا./ مترجم: شریعتی،م.ر. 1382. مهار آلودگی آب ناشی از فعالیت­های کشاورزی. کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران،.

بدلیانس قلی کندی، گ. 1388. طراحی تصفیه­خانه فاضلاب. انتشارات آییژ.

پرنیان، ا. 1389. پالایش سبز عناصر سنگین (Ni و Cd) با استفاده از دو گیاه آبزی (کاملاً معلق و برگ معلق) از پساب صنایع فولاد و محیط مصنوعی. پایان نامه کارشناسی ارشد علوم خاک، دانشگاه شهید چمران اهواز.

پیکری، م.، مهربانی، ا. 1389. مبانی تصفیه آب. انتشارات ارکان دانش، چاپ چهارم، 400 صفحه.

جعفرزاده حقیقی ن.، توسلی م.، باروتکوب ع. 1384. بررسی تغییرات کیفیت آب رودخانه کارون با کاربرد برنامه QUAL2E. مجله تحقیقات منابع آب ایران، شماره 2، صفحه 85-96.

حق شناس، ع.م.، صامعی، ح، انتخابی، ن. 1392. فرهنگ معاصر هزاره انگلیسی به فارسی. انتشارات فرهنگ معاصر، 1995 صفحه.

شریعت پناهی، ح. 1387 . اصول کیفیت و تصفیه­ی آب و فاضلاب، چاپ هفتم، موسسه­ی انتشارات و چاپ دانشگاه تهران.

شکری س.، هوشمند ع.، معاضد ه. 1394. شبیه سازی کیفی آمونیوم و نیترات در طول رودخانه گرگر با استفاده از مدل QUAL2KW. فصلنامه اکوبیولوژی تالاب. 6 (23): 57-68.

شهریاری ف. 1390. بررسی تاثیر تغییرات دبی جریان بر پارامترهای کیفی رودخانه کارون با استفاده از مدل Qual2k (بازه ملاثانی تا فارسیات). پایان نامه کارشناسی ارشد عمران گرایش محیط زیست. دانشگاه شهید چمران اهواز.

عبدل زاده ع.، غضبان ف.، پری زنگنه ع. 1391. بررسی توان خودپالایی رودخانه و مخزن با استفاده از مدل ریاضی مطالعه موردی (رودخانه جاجرود و مخزن سد ماملو). ششمین همایش ملی و نمایشگاه تخصص مهندسی محیط زیست، تهران.

عرفان­منش م.، افیونی، م. 1381. آلودگی محیط زیست (آب، خاک و هوا). نشر ارکان اصفهان.

کرمی­نژاد م. 1387. شبیه سازی اکسیژن محلول، جریان رودخانه کارون از ملاثانی تا دارخوین. پایان نامه کارشناسی ارشد عمران. دانشگاه شهید چمران اهواز.

معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردي رئيس­جمهور. 1389. ضوابط زيست محيطي استفاده مجدد از آب­هاي برگشتي و پساب­ها، معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردي رئيس­جمهوری اسلامی ایران. نشریه­ی 535.

معین، م. 1376. فرهنگ فارسی(متوسط جلد اول). انشارات امیر کبیر تهران، ص 84.

میرزایی م.، امینی راد ح.، یوسفی کبریا د. 1391. بررسی کیفیت آب در حوضه رودخانه بابل­رود توسط نرم افزار QUAL2K. ششمین همایش ملی و نمایشگاه تخصص مهندسی محیط زیست، تهران.

میری، م. 1388. شبیه­سازی کیفی رودخانه قره­آغاج با استفاده از مدل QUAL2K. پایان­نامه کارشناسی ارشد، مهندسی عمران-مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران.

Gleick, P.H. (1993) Water in crisis: a guide to the world’s fresh water resources, Oxford University Press, Inc.

Oki, T. and Kanae, S. (2006) Global hydrological cycles and world water resources. science 313(5790), 1068-1072.

Dubrovsky, N.M., Burow, K.R., Clark, G.M., Gronberg, J., Hamilton, P.A., Hitt, K.J., Mueller, D.K., Munn, M.D., Nolan, B.T. and Puckett, L.J. (2010) The Quality of Our Nation’s Water: Nutrients in the Nation’s Streams and Groundwater, 1992-2004, US Department of the Interior, US Geological Survey.

Mengel, K., Kosegarten, H., Kirkby, E.A. and Appel, T. (2001) Principles of plant nutrition, Springer Science & Business Media.

Water, U. (2009) The United Nations World Water Development Report 3–Water in a Changing World, UNESCO Publishing/Earthscan.

Dowd, B.M., Press, D. and Los Huertos, M. (2008) Agricultural nonpoint source water pollution policy: The case of California’s Central Coast. Agriculture, ecosystems & environment 128(3), 151-161.

Dhir, B. (2013) Phytoremediation: Role of Aquatic Plants in Environmental Clean-up, Springer.

Devine, J., Sigurdsson, H., Davis, A. and Self, S. (1984) Estimates of sulfur and chlorine yield to the atmosphere from volcanic eruptions and potential climatic effects. Journal of Geophysical Research: Solid Earth (1978–2012) 89(B7), 6309-6325.

Yuwono, A. and Schulze Lammers, P. (2004) Odor pollution in the environment and the detection instrumentation.

Cheremisinoff, N.P. (2001) Handbook of water and wastewater treatment technologies, Butterworth-Heinemann.

Daniel, J., Phillips, W. and Northup, B. (2006) Influence of summer management practices of grazed wheat pastures on runoff, sediment, and nutrient losses. Transactions of the ASAE 49(2), 349-355.

Hossain, F., Chang, N.B. and Wanielista, M. (2010) Modeling kinetics and isotherms of functionalized filter media for nutrient removal from stormwater dry ponds. Environmental Progress & Sustainable Energy 29(3), 319-333.

Hogan, D.M. and Walbridge, M.R. (2007) Best management practices for nutrient and sediment retention in urban stormwater runoff. Journal of Environmental Quality 36(2), 386-395.

Oberholster, P., Myburgh, J., Ashton, P. and Botha, A.-M. (2010) Responses of phytoplankton upon exposure to a mixture of acid mine drainage and high levels of nutrient pollution in Lake Loskop, South Africa. Ecotoxicology and Environmental Safety 73(3), 326-335.

Woltemade, C. (2000) Ability of restored wetlands to reduce nitrogen and phosphorus concentrations in agricultural drainage water. Journal of Soil and Water Conservation 55(3), 303-309.

Ruiz-Marin, A., Mendoza-Espinosa, L.G. and Stephenson, T. (2010) Growth and nutrient removal in free and immobilized green algae in batch and semi-continuous cultures treating real wastewater. Bioresource Technology 101(1), 58-64.

Yilmaz, G., Lemaire, R., Keller, J. and Yuan, Z. (2008) Simultaneous nitrification, denitrification, and phosphorus removal from nutrient‐rich industrial wastewater using granular sludge. Biotechnology and Bioengineering 100(3), 529-541.

Koren, D., Gould, W. and Bedard, P. (2000) Biological removal of ammonia and nitrate from simulated mine and mill effluents. Hydrometallurgy 56(2), 127-144.

Toze, S. (2006) Reuse of effluent water—benefits and risks. Agricultural water management 80(1), 147-159.

Hill, M.K. (2010) Understanding environmental pollution, Cambridge University Press.

WHO, G. (2011) Guidelines for drinking-water quality. World Health Organization.

Clark, R.B. (1992) Marine pollution.

Longcore, T. and Rich, C. (2004) Ecological light pollution. Frontiers in Ecology and the Environment 2(4), 191-198.

Moore, M.V., Pierce, S.M., Walsh, H.M., Kvalvik, S.K. and Lim, J.D. (2001) Urban light pollution alters the diel vertical migration of Daphnia. Internationale Vereinigung fur Theoretische und Angewandte Limnologie Verhandlungen 27(2), 779-782.

Davis, M.L. (2010) Water and wastewater engineering.

Hyytiäinen, K., Blyh, K., Hasler, B., Ahlvik, L., Ahtiainen, H., Artell, J. and Ericsdotter, S. (2014) Environmental economic research as a tool in the protection of the Baltic Sea:–costs and benefits of reducing eutrophication, Nordic Council of Ministers.

Ayers, R.S. and Westcot, D.W. (1985) Water quality for agriculture, FAO Rome.

Carter, T.A. and Sneed, R.E. (1996) Drinking water quality for poultry, North Carolina Cooperative Extension Service.

Pepper, I.L., Gerba, C.P. and Brusseau, M.L. (2011) Environmental and pollution science, Academic press.

Ford, J., Langrall, C., Svara, J. and Young, S. (2004) Eutrification.

Lundberg, C. (2013) Eutrophication, risk management and sustainability. The perceptions of different stakeholders in the northern Baltic Sea. Marine pollution bulletin 66(1), 143-150.

Kabata-Pendias, A. (2010) Trace elements in soils and plants, CRC press.

www.implats.co.za. )2013(. Phytoremediation of the evaporation ponds at Impala’s refineries in Springs.

www.implats.co.za/reports/2009/sd/phytoremediation.htm. )2015(.

USEPA. )1999(. Phytoremediation Resource Guide. Office of Solid Waste and Emergency Response Technology Innovation Office. Washington, DC 20460: U.S. Environmental Protection Agency. EPA 542-B-99-003. pp. 1-56.

Sierra-Club. )2012(. http://www.iowa.sierraclub.org/. Retrieved from http://www.sierraclub.org/.

https://water.usgs.gov/edu/watercycle.hstml. )2015(.

http://www.earthdrx.org/influentandeffluentstreamshtml. )2015(.

http://chemwiki.ucdavis.edu. )2015(.

http://tnews.ir/news/FCC036585297.html. )2015(.

http://www.teamanalysis.com/models/phytoremediation. )2015(.

اشتراک:

درباره نویسنده

نظرات بسته اند

برچسب‌ها : % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % %
Call Now Button