بررسی روند تغییرات آلودگی نفتی در رودخانه کرج با استفاده از مدل‌سازی عددی

نویسندگان

1 سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، مؤسسه تحقیقات حفاظت خاک و آب‌خیزداری، تهران، ایران.

2 گروه مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.

3 گروه مهندسی محیط زیست، واحدعلوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

4 گروه فیزیک، دانشکده علوم و فناوری های همگرا، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

doi
چکیده

آلودگی نفتی آب‌های سطحی و رودخانه‌ها،از مهمترین چالش‌های محیط زیستی بوده و اثرات مخربی بر اکوسیستم و کیفیت آب داردرودخانه کرج از منابع تامین آب شرب کرج و تهران، طی سال‌های اخیر شاهد چندین رخداد نشت گازوئیل بوده است در تحقیق حاضرروند تغییرات مکانی/ زمانی آلودگی نفتی ناشی ازگازوئیل،درسه‌کیلومتری رودخانه کرج(سروداران ـ بیلقان)با استفاده از مدل‌سازی عددی یک‌بعدی در نرم افزار MIKE 11مورد بررسی قرار گرفتشبیه‌سازی جریان بر پایه حل معادلات پیوستگی و مومنتوم و شبیه‌سازی رفتار آلاینده بر اساس معادله انتقال–پخش یک‌بعدی وحل عددی معادلات حاکم با بهره‌گیری از روش تفاضلهای محدود و الگوی ضمنی Abbott–Ionescu صورت گرفت.دو سناریوی عددی شامل نشت آنی و نشت پیوسته گازوئیل با حجم ثابت شبیه‌سازی شد.نتایج نشان داد در سناریوی نشت آنیتغییرات غلظت در زمان رفتار شوک‌مانند داشته و غلظت آلاینده در حدود 10ثانیه پس از وقوع نشت به مقدار بیشینه Cmax=29.5mg/L می‌رسد و سپس تحت تأثیر فرآیندهای انتقال و زوال با ضریب عددی k=0.0003 کاهش یافته و پس از حدود 1/5 دقیقه به مقدار 12.6mg/Lدر پایین‌دست بازه مورد مطالعه می‌رسددر مقابل،در سناریوی نشت پیوسته، به‌دلیل توزیع زمانی یکنواخت‌تر آلاینده وهم‌زمانی با سرعت جریان متوسط U=3.3m/s،غلظت آلاینده سریع‌تر به شرایط شبه‌پایدار رسیده و مقدار آن در پایین‌دست به حدود 0.27mg/L کاهش می‌یابدبراساس تحلیل‌های عددی،مدل MIKE 11 با سطح انطباق  R^2 = 0.88 توانسته رفتار واقعی آلاینده را با اختلاف کمتر از ۲۵٪ پیش‌بینی نمایدونتایج بیانگر آن است که مدل‌سازی عددی می‌تواند ابزاری قابل اتکا برای تحلیل ریسک،پایش کیفی و طراحی سامانه‌های مدیریت بحران نشت آلودگی نفتی در رودخانه‌های تأمین‌کننده آب شرب ایران باشد.