جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "مدل qual2kw" در نشریات گروه "محیط زیست"
تکرار جستجوی کلیدواژه «مدل qual2kw» در نشریات گروه «علوم پایه»-
رودخانه ها که تمرکز گسترده ای از فعالیت های بشر روی آنها وجود دارد، پذیرنده حجم وسیعی از آلودگی ها می باشند. هدف از این پژوهش، پایش و مدل سازی کیفی آب رودخانه اترک در حوزه جغرافیایی بجنورد و بررسی اثر منابع آلوده کننده در مسیر رودخانه با استفاده از مدل QUAL2KW می باشد. پس از بازدید میدانی، محدوده مطالعاتی به طول km 33 با 16 بازه، 11 ایستگاه نمونه برداری اصلی، 10 ایستگاه نمونه برداری منابع نقطه ای، و 2 ایستگاه نمونه برداری منابع غیر نقطه ای مشخص شد. در این مطا لعه چهار پارامتر کیفی دما، اکسیژن محلول (DO)، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی (BOD)، و اکسیژن خواهی شیمیایی (COD) در بهار سال 1401 اندازه گیری و شبیه سازی شد. داده های هندسی- هیدرولیکی، داده های کیفی و داده های هواشناسی وارد مدل QUAL2KW شد. خطای شبیه سازی با استفاده از میانگین خطای مطلق (AME)، درصد میانگین خطای مطلق (%MAPE) و درصد خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) محاسبه شد. خطای جذر میانگین مربعات برای پارامترهای دما، DO، BOD و COD به ترتیب 68/3، 51/4، 5/6 و 47/4 تعیین شد. با توجه به میزان خطاهای محاسبه شده، مدل QUAL2KW از دقت بسیار مطلوبی در شبیه سازی کیفی رودخانه اترک برخوردار بوده است.کلید واژگان: رودخانه اترک, مدل سازی آب, مدل Qual2kw, منابع آلایندهRivers, where there is a large concentration of human activities, receive a large amount of pollution. The purpose of this study was to monitor and model the water quality of the Atrak River in the geographical area of Bojnurd and to investigate the effect of polluting sources on the river using the QUAL2KW model. After the field visit a study area of 33 km length, with 16 reaches, 11 main sampling stations, 10 sampling stations of point sources, and 2 sampling stations of non-point sources were selected and specified. In this study, four qualitative parameters of temperature, Dissolved Oxygen (DO), Biochemical Oxygen Demand (BOD), and Chemical Oxygen Demand (COD) were measured and simulated in the spring of 2022. Hydraulic geometric data, qualitative data and meteorological data were entered into the QUAL2KW model. The simulation error was calculated using Absolute Mean Error (AME), Mean Absolute Percentage Error (%MAPE), and Root Mean Squared Error (%RMSE). The RMSE for temperature, DO, BOD and COD parameters was determined as 3.68, 4.51, 6.5, and 4.47, respectively. According to the amount of calculated errors, it was found that the QUAL2KW model had a very good accuracy in the qualitative simulation of Atrak River.Keywords: Atrak River, Point, Nonpoint Sources, Qual2kw Model, Water Pollution Modeling
-
زمینه و هدف
مدل سازی کیفیت آب رودخانه ها می تواند به عنوان یکی از موثرترین ابزارها در جهت مدیریت کیفیت آب رودخانه ها و کاهش تبعات مسایل محیط زیستی ناشی از ورود آلاینده ها به آن مورد استفاده قرار گیرد. هدف از مقاله حاضر استفاده از مدل معتبر QUAL2Kw.5.1 در راستای مدل سازی کیفیت آب در رودخانه شاهرود می باشد.
روش بررسیدر مقاله حاضر ازمدل QUAL2Kw.5.1 برای مدل سازی هفت پارامتر کیفیت آب شامل اکسیژن محلول، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی، قلیاییت، کل مواد جامد محلول، هدایت الکتریکی، فسفر کل و نیتروژن کل در چهار دوره زمانی در رودخانه شاهرود استفاده شده است. به منظور واسنجی مدل از داده های آبان 1386 و تیر 1387 و برای صحت سنجی مدل از داده های شهریور 1387 و مهر 1387 استفاده شده است. واسنجی خودکار ضرایب مدل با استفاده از الگوریتم ژنتیک موجود در مدل انجام شده است. به منظور مقایسه نتایج شبیه سازی شده مدل با داده های مشاهداتی از دو پارامتر آماری شامل ضریب تبیین و میانگین قدرمطلق خطا استفاده شده است.
یافته هامهم ترین ضرایب واسنجی شده در مدل مربوط به مواد جامد معلق، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی، نیتروژن و فسفر می باشد. مدل در شبیه سازی پارامترهای pH و هدایت هیدرولیکی با مقادیر میانگین قدرمطلق خطای 19/0 و 89/163 در مرحله صحت سنجی به ترتیب بیش ترین و کم ترین دقت را از خود نشان داد. به طور میانگین حداقل و حداکثر اکسیژن محلول اندازه گیری شده در رودخانه شاهرود در شهریور 1387 و مهر 1387 و به ترتیب برابر 93/6 و 99/9 میلی گرم بر لیتر اندازه گیری شده است. همچنین بیش ترین و کم ترین دقت مدل در شبیه سازی این پارامتر مربوط به تیر و مهر 1387 با میانگین قدرمطلق خطای برابر 86/0 و 29/1 می باشد. همچنین نتایج نشان داده که مدل سازی هیدرولیکی دقیق از تغییرات پارامترهای هیدرولیکی رودخانه و جریان در طول رودخانه تاثیر زیادی در مدل سازی کیفیت آب رودخانه دارد.
بحث و نتیجه گیرینتایج مقاله حاضر دقت مناسب مدل QUAL2Kw.5.1را در شبیه سازی پارامترهای کیفیت آب رودخانه شاهرود نشان می دهد. از طرف دیگر دقت شبیه سازی هر پارامتر با توجه به مقدار تغییرات آن در طول رودخانه متغیر می باشد. به نحوی که هر چه تغییرات یک پارامتر در طول رودخانه و در بازه های مختلف کم تر باشد، دقت مدل در شبیه سازی این پارامتر بیش تر خواهد بود.
کلید واژگان: رودخانه شاهرود, مدل QUAL2Kw, 5, 1مدل سازی کیفیت آب, صحت سنجی, واسنجیBackground and ObjectiveModeling water quality of rivers can be used as one of the most effective tools for water quality management in rivers and reducing the environmental impacts of entering pollutants. The purpose of this paper is to use the valid QUAL2Kw 5.1 model to model water quality in Shahrood River.
MethodIn this paper, seven parameters of water quality have been used including dissolved oxygen (DO), biochemical demand oxygen (BOD), pH, total dissolved solids (TDS), total phosphorus, and total nitrogen four times in Shahrood River. Data from October of 2007 and July of 2008 were used to calibrate and data from September and October of 2008 were used to verify the model. Auto-calibration of model coefficients was done using genetic algorithm of the model. In order to compare simulated results with the observed data, determination coefficient and mean absolute error were used.
FindingsThe most important calibration coefficients of the model were related to TSS, BOD, total nitrogen and phosphorus. This model in simulation of pH and EC with mean absolute error of 0.19 and 163.89 during verification stage showed the most and the least accuracy, respectively. On average the minimum and maximum DO were measured 6.93 and 9.99 mg/L in September and October of 2008 respectively in Shahroud River. Also the highest and lowest accuracy of the model in simulating these parameters were related to July and October of 2008 with mean absolute error of 0.86 and 1.29, respectively. In addition the results showed accurate hydraulic modeling of hydraulic parameters changes of the river along the river had a great influence on modeling of the water river quality.
Discussion and ConclusionThe results of this paper show the accuracy of the QUAL2Kw model in simulating water quality parameters of Shahrood River. On the other hand, the accuracy of the simulation of each parameter varies with the amount of its variation along the river so that the less the changes in a parameter along the river and at different intervals, the higher the accuracy of the model in simulating this parameter will be.
Keywords: Shahrood River, QUAL2Kw Model, Water quality modeling, verification, Calibration -
در این مطالعه ظرفیت خودپالایی رودخانه عباس آباد همدان با استفاده از مدل QUAL2KW، مبتنی بر شبیه سازی پارامترهای DO، BOD، COD، NH4، NO3 و PO4، با در نظر گرفتن استانداردهای کیفی آب در دو بازه طولی 86/1 و 33/4 کیلومتر ارزیابی شد. نتایج نشان دهنده افزایش DO و NO3 به ترتیب به میزان 5 و 15 درصد در کل رودخانه می باشد. ارتقاء کیفیت آب رودخانه از نظر شاخص های BOD و COD به میزان 45 درصد، و کاهش PO4 و NH4 به ترتیب به میزان 16 و 75 درصد می-باشد. همچنین نتایج بیانگر آن است که حداکثر ظرفیت پذیرش مقادیر BOD، COD، NH4، NO3 و PO4 برای بازه اول به ترتیب 92/101، 95/171، 30/26، 78/181 و 80/3 کیلوگرم در روز و در بازه دوم به ترتیب 87/987، 79/1731، 36/68، 21/26 و 49/33 کیلوگرم در روز می باشد. براساس این نتایج مقدار PO4 رودخانه همواره بیش از استاندارد تعیین شده برای مصارف شرب بوده و می بایست به میزان 36 درصد کاهش یابد. توان خودپالایی رودخانه در بازه اول به دلیل هوادهی مناسب رودخانه نسبت به بازه دوم بیشتر می باشد. بیشترین ظرفیت خودپالایی در کل رودخانه مربوط به شاخص BOD و کمترین میزان نیز مربوط به شاخص های COD و NO3، به ترتیب در بازه های اول و دوم مشاهده گردید.
کلید واژگان: کیفیت آب, مدل QUAL2KW, خودپالایی, رودخانه عباس آباد1. PreludeSurface water, especially rivers are the most important sources of water for drinking and agricultural purposes. The parameters involved in the ecosystem of the river covers a wide range and since the rate of elimination, some commonality, decrease and increase of pollutants and the factors influencing them is different, and there is in some cases, addressing all the features and parameters of water quality is not possible. In this regard, water quality parameters such as DO, BOD, COD, NH4, NO3 and PO4 in the Abbas Abad river of Hamedan were evaluated. The purpose of this study, was to simulate water quality parameters of Abbas Abad River with the QUAL2KW models and estimate the amount of pollution entering Abbas Abad River, without making environmental problems of rivers with the river enjoying self-purification capacity. Also, it is noteworthy that no research has been done using this model in Abbas Abad river, so the results can be used in developing control programs pollutant load (TMDL) for Abbas Abad river, and in the related organizations for similar applications.
2.Materials And Methods2. 1. Study area
Abbas Abad River is 18 km long from the slopes of Mount Fakhrabad of a height 3312 meters 12 km southwest of Hamedan flowing to the north. The river in its path (between regions Ganjnameh and Abbas Abad), gets branches, and after passing Hamadan Abbas Abad village garden pours in to, in Grachqa Lands into the river (Gishin) khaku. Abbas Abad River, because is a mountainous basin, and the steep, has a swift flow. Due to the snow catchment, this river has a permanent origin.2. 2. Research MethodologyIn this study, was used QUAL2KW model to simulate DO, BOD, COD, nitrate, ammonium and phosphate and calculate parameters of self-purification capacity of the Abbas Abad River. To calibrate the model, the necessary information for the years 2012-2013 was obtained from the Environmental Protection Agency Hamadan. In order to test and validate the model, data collection was carried out in May, June and August 1394. In order to determine normal flow of the river, two patterns of the three-year river flow continuity and moving average of the river flow. And according to the 43-year period (1971-2013), the normal flow for months of the study was determined.
2. 3. Collecting dataAccording to the field observations and determination of the locations of wastewater disposal into the Abbas Abad River, water harvesting (dividing the water 1 and 2), lateral branches (Tarykdrh) added, were selected in 5 stations sampled on the Abbas Abad River from the Ganjnameh to the Natural History Museum (behind Faculty of agriculture), 7.43 kilometers long. These stations were sampled and analyzed in the months and required quality tests were conducted. To model, the river was divided into 16 pieces. Since the water quality of the river is influenced by flow and temperature, to determine the critical month in terms of water quality, based on 3-year moving average and Discharge River was 43-year-old took place, who was selected in August as dry months.
2. 4. Self-purification capacity and TMDL processIn this study, given Abbas Abad River plays apart to supply water to Hamedan city and another part is used as water right of farmers to irrigate gardens and agricultural land, to use drinking water and agriculture standards in the examination of self-purification capacity river, two interval were considered. First interval, the range of Ganjnameh up to water division 1, to harvest drinking water and second interval of the division of water up to the water withdrawals for agriculture in behind the School of Agriculture (water division 2) were selected. In this regard, Iran's water quality standards were used. And the standard in order to apply the water used in agriculture FAO standard was used. To determine self-purification capacity of river and total maximum of daily load, the TMDL process was used and according to the type of use (agriculture and drinking), in compliance with the respective standards safety margin was considered. For phosphate, the entering load pollutants was reduced up to standard.
3.ResultsBased on these results, levels of dissolved oxygen in the range of one kilometer beginning to change is not considerable, but with the continue the path up to km 4.100, relative to the initial state, the average level A drop in 1.5 percent relatively minor exists, and then up to the end of the path was increased to 5 percent. According to the charts of ammonia and nitrate, with the increasing river discharge and dissolved oxygen, process of nitrification taken place and oxygen caused the conversion of ammonium to nitrate. This increase of nitrate, in the interval (3.500 km), an average of 15 percent, but is not the index. Also the flow increased that is combined with the relative increase oxygen, enhanced the quality of river water, and dropped amounts of BOD and COD an average of 45 percent. This also causes the status of phosphate to improve in the river.
Self-purification capacity of river: For drinking purposes, if the values of BOD, COD, NH4 and NO3 increase up to level 1, 0.3, 9.3 and 10, fold respectively, they are still acceptable In terms of drinking water standards. It should be noted that this is accordance with position and place of harvest of the river for drinking purposes (the first interval). If in future, the harvesting place of drinking water is changed, the assessment will not be valid. It should be noted that the amount of Phosphate River is always higher than the standards for drinking purposes and thus should be reduced to the initial value of 0.64. Also, for agricultural purposes, if the values of BOD, COD, NH4, NO3 and PO4 respectively up to 35, 28, 25, 46 and 40-fold increase, still will be accepted in terms of agricultural standards. As already stated, this would suit position and harvesting of water from rivers for agriculture (second period) is valid. If the relative increase parameters, examined compared to relevant standards, we find that the BOD further increases other elements, although significant difference cannot be observed between respective elements, also, there was determined the lowest level of self-purification in the first interval of COD and the second interval of NO3.4. Conclusion and recommendationsThe aim of this study was to determine assimilative capacity of the Abbas Abad River of Hamedan, in compliance with the standards and quality criteria such as parameters of DO, BOD, COD, NH4, NO3 and PO4. In this regard, QUAL2KW one-dimensional model and the measured data in May, June and August 2011, 2012 and 2015 were used. Was applied the TMDL process for to determine the self-purification capacity of the river and total maximum daily load. The results showed that due to the mountainous and steep area, re-aeration is properly done so that although the values of BOD, COD, NH4 and NO3 increase up to 1, 0.3, 9.3 and 10-fold respectively, they are acceptable in terms of standards for drinking. The river PO4 is always higher than the standards for drinking purposes and it is necessary to decrease the initial value of 0.64. For agricultural purposes, if the values of BOD, COD, NH4, NO3 and PO4, respectively, and up to 35, 28, 25, 46 and 40-fold, they will be accepted in terms of agricultural standards. Based on these results, self-purification capacity of the river in the first interval (drinking) is more than that in the second interval (agriculture). Also pattern of behavior of DO, BOD, COD, NH4, NO3 and PO4 parameters in river follows a normed probabilistic distributions, normal, Pearson, log normal, Pearson and normal respectively, and this information can help in the prediction of variability in this quality index.
Keywords: Water Quality, QUAL2Kw model, self-purification, Abbas Abad River -
در استاندارد بسیاری از کشورها از جمله ایران به توان خودپالایی رودخانه ها برای تعیین استاندارد تخلیه پساب ها توجهی نشده است. یعنی بدون در نظر گرفتن تفاوت رودخانه ها از نظر شرایط هیدرولیکی، موقعیت جغرافیایی و غیره، به تدوین یک استاندارد یکسان برای همه ی رودخانه ها پرداخته شده است. در این مقاله برای نشان دادن اهمیت توجه به تفاوت های رودخانه ها و توان خودپالایی هر یک از آنها در تدوین استاندارد تخلیه پساب، دو رودخانه ی سبزکوه در چهار محال و بختیاری و رودخانه قشلاق در کردستان به عنوان نمونه انتخاب شدند و با به کارگیری مدل شبیه سازی QUAL2Kw شرایط هر دو رودخانه با فرض رعایت کامل حدود مجاز استاندارد فعلی تخلیه پساب به آب های سطحی ایران شبیه سازی شد و نتیجه این شبیه سازی نشان داد که رعایت این استاندارد، شرایط کیفی مناسب رودخانه قشلاق را به خوبی حفظ می کند. اما در رودخانه سبزکوه به دلیل میزان توان خودپالایی و تعداد زیاد منابع آلاینده موجود، رعایت این استاندارد نه تنها کمکی به حفظ کیفیت آب نمی کند، بلکه تاثیر بسیار منفی بر کیفیت رودخانه خواهد گذاشت. سپس، با استفاده از شبیه سازی کیفی رودخانه، حد مجاز مناسب هر رودخانه بر اساس توان خودپالایی رودخانه و تعداد و نوع منابع آلاینده موجود براورد شد و نشان داد که در تدوین استانداردهای دقیق و کارامد باید به توان خودپالایی رودخانه، تعداد منابع آلاینده حاشیه رودخانه و میزان بارگذاری مواد زاید و دیگر شرایط متفاوت رودخانه ها نیز توجه نمود.کلید واژگان: شبیه سازی, کیفیت آب, رودخانه سبزکوه, رودخانه قشلاق, مدل QUAL2kwIn current effluent discharge standards of the most countries such as Iran, self-purification capacity of rivers have not been considered. These standards developed a similar effluent discharge standard for all of the rivers without considering hydrological and hydraulic conditions of rivers.
In this paper in order to show the importance of self-purification capacity and differences between the rivers, in developing effluent discharge standard, two rivers- Gheshlagh River in Kurdistan and Sabzkooh River in Chaharmahal Bakhtiari- as samples were selected., and with applying Qual2kw model, current Iran effluent discharge standards were used to simulate the state of each river. The simulation showed that compliance with this standard maintain an appropriate qualitative condition of Gheshlagh River but in Sabzkoh River, due to the large number of pollution sources, these standards not only does not help to maintain the water quality but will have a very negative impact on water quality. Then Using simulation of river quality, the authorized appropriate limit based on self-purification capacity and the number and type of pollutants were estimated and showed that to develop accurate and efficient standards the self-purification capacity, the number of pollution sources, the amount of waste load and other different conditions of rivers also should be considered.Keywords: Simulation, Water quality, Sabzkooh river, Gheshlagh river, Model QUAL2Kw -
یکی از مهمترین راه های جلوگیری از آلودگی منابع آب های سطحی تدوین قوانین و استانداردهای تخلیه پساب به این منابع می باشد. این استانداردها باید به گونه ای باشند که علاوه بر حفظ شرایط کیفی مناسب رودخانه، از لحاظ اقتصادی و فنی نیز قابل اجرا باشند. در استاندارد بسیاری از کشورها از جمله ایران به توان خودپالایی رودخانه ها برای تعیین استاندارد تخلیه آلاینده ها، به خصوص آلاینده های تجزیه پذیر توجهی نشده است. هدف این مقاله نشان دادن این نکته است که تعیین یک استاندارد یکسان برای تخلیه پساب به همه رودخانه ها مناسب نیست و شرایط هیدرولیکی و محیطی هر رودخانه باید در نظر گرفته شود، به همین جهت در این مقاله با بکارگیری مدل QUAL2kwشبیه سازی دو سناریو روی رودخانه قشلاق کردستان صورت پذیرفت. در سناریوی اول غلظت پارامترهای اکسیژن محلول در آب (DO) و اکسیژن خواهی بیوشیمیایی (BOD) تخلیه شده به رودخانه به ترتیب 2 و30 میلی گرم بر لیتر بر اساس حدود مجاز استاندارد فعلی تخلیه پساب به آب های سطحی ایران شبیه سازی شد و در سناریوی دوم بر اساس توان خودپالایی رودخانه و منابع آلاینده موجود به شرط حفظ شرایط کیفی مناسب رودخانه (اکسیژن محلول در آب حداقل برابر 5 میلی گرم بر لیتر) حد مجاز 50 میلی گرم بر لیتر برای پارامترBOD جهت تخلیه به رودخانه ی مورد مطالعه در نظر گرفته شد. مقایسه اقتصادی این دو سناریو و برتری سناریوی دوم با اختلاف هزینه اقتصادی ده میلیارد ریالی نشان داد که می توان با استفاده بهینه از توان خودپالایی هر رودخانه استانداردی تعیین کرد که توجیه اقتصادی مناسبی هم برای تخلیه کنندگان داشته باشد.
کلید واژگان: آلودگی آب, استاندارد, تخلیه پساب, خود پالایی, غلظت BOD, مدل QUAL2kw
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.