مدل‌سازی عددی پخش و انتقال فسفر در بدنه‌های آبی (مطالعه موردی: رودخانه سفیدرود)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی، موسسه تحقیقات آب

2 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین الملل امام خمینی (ره)

3 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

10.22060/ceej.2020.18745.6947

چکیده

فسفر یک ماده مغذی حیاتی برای رشد گیاهان و جلبک‌ها است. انحلال‌پذیری کم ترکیبات فسفر در آب نسبت به سایر موادمغذی باعث شده‌است که فسفر به عنوان ماده محدودکننده رشد جلبک در بیشتر منابع آبی شناخته شود. بنابراین حضور بی‌رویه فسفر در آب می‌تواند باعث افزایش بیش‌از حد جمعیت جلبک‌ها به مقداری بیش از حد مصرف آبزیان، وقوع پدیده تغذیه‌گرایی، کاهش کیفیت آب و ایجاد شرایط نامطلوب برای زیست آبزیان گردد. از این رو شناسایی منابع اصلی ورود فسفر به داخل رودخانه‌ها و مکانیسم انتقال و نشر آن‌ها و بررسی شرایط کیفی رودخانه پس از نشر ترکیبات فسفر در آب حائز اهمیت است. در این پژوهش پس از شناخت منابع اصلی ورود فسفر به رودخانه‌های قزل‌اوزن، شاهرود و سفیدرود، نحوه انتقال و پخش فسفر داخل این رودخانه‌ها با کمک داده‌های میدانی و نرم‌افزار HEC-RAS شبیه‌سازی و پیامدهای آن مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه جهت بررسی تاثیر برنامه‌های توسعه‌ آتی استان‌های حوضه‌آبریز سفیدرود و تغییرات شرایط آب‌و‌هوایی بر غلظت فسفر رودخانه‌ سفیدرود (و تجمع آن در مخزن سد سفیدرود)، پنج سناریو مبتنی بر این برنامه‌ها در سال‌های آتی طراحی گردید. متعاقب آن موضوع انتقال و پخش فسفر در رودخانه‌های قزل‌اوزن، شاهرود و سفیدرود بر اساس سناریوهای مزبوربه کمک نرم‌افزار مورد شبیه‌سازی قرار گرفت. نتایج شبیه‌سازی نشان داد کنترل فسفر ورودی ناشی از فعالیت‌های انسانی به رودخانه‌های قزل‌اوزن و شاهرود، موثرترین راه جهت کنترل فسفر رودخانه سفیدرود است و توده زنده جلبک در این رودخانه‌ها تنها براثر افزایش دمای هوا و افزایش دبی افزایش و با کاهش دبی کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical modelling of Phosphorus Advection and Diffusion in Water Bodies (Case study: Sefidrood River)

نویسندگان [English]

  • Shervin Faghihirad 1
  • Mahsa Khodayary 2
  • Fouad Kilanehei 3
1 Hydro- Environment Department ,Water Research Institute - Ministry of Energy, Tehran, Iran
2 MSc., Facaulty of Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
3 Assistant Professor, Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Imam Khomeini International University
چکیده [English]

Phosphorus is one of the vital nutrients for plants and algae growth. Low solubility of phosphorus compared of other nutrients, has caused phosphorus plays key role in algae growth and its often limiting nutrient in most freshwater. So that excessive phosphorus level in water can produce more algae that cannot be cosumed by waterbody creatures and can cause eutrophication, water quality reduction and harmful condition for aquatic ecosystem. Therefore, it is important to identify the main sources of entering into rivers, recognizing the mechanism of transport and its distribution as well as the conditions created in rivers due to the advection and diffusion of phosphorus. For this purpose, in this research, after identifying the main sources of phosphorus entry into the river, it investigates and simulates the advection and dispersion of phosphorus in the Qezel-Ozan, Shahrood and Sefidrood Rivers based on field meusring data and using HEC-RAS software. Five scenarios were designed based on changes in environmental and anthropogenic factors and then by numerical simulating using HEC-RAS software, the impacts of phosphorus dispersion have been investigated in the region research area. The result presented that controlling human activities that entering phosphorus to Qezel-Ozan and Shahrood rivers can reduced total phosphorus concentration of Sefidrood river but mass of algae has been increased only by increasing air temperature and discharge of rivers and decreasing by decreased river discharge

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phosphorus
  • Sefidrood River
  • HEC-RAS
  • numerical simulation
  • Eutrophication