بررسی اثر عوامل محیطی و رسوب معلق در انتقال آلودگی کالیفرم به کمک مدل ریاضی

آب و خاک

مقاله 5، دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 52، تیر 1396، صفحه 345-358   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.31744

نویسندگان

جلیل جوادی اورته چشمه^{* 1}؛ سیدمحمود کاشفی پور²

¹دانشگاه صنعتی شاهرود

²اهواز

چکیده

محدودیت منابع آب و افزایش احتمالی آلودگی آبها به انواع آلاینده‏ها در اثر فعالیت‏های انسانی منجر به تشدید طرح کنترل کیفیت آبها گردیده است. در استانداردهای جهانی باکتری کالیفرم شاخص ورود فاضلاب انسانی و حیوانی به منابع آب به شمار می‏رود. در این مقاله با استفاده از مدل یک‏بعدی FASTER به مدل‏سازی باکتری کالیفرم پرداخته شده است. نتیجه تحقیقات بسیاری از محققین نشان می‏دهد که بخش عمده‏ای از مدل‏سازی عددی کالیفرم، تخمین مناسبی از ضریب زوال است. در مدل‎‏سازی باکتری کالیفرم، از ضریب زوال متغیر و دینامیک ‏و همچنین از داده‏های گرفته شده از رودخانه کارون ایران به عنوان مطالعه موردی استفاده گردید. یک مدل که رابطه بین ضریب زوال و پارامترهای محیطی از جمله دما، کدورت، تشعشع و غلظت رسوب معلق را شرح ‏دهد با استفاده از واسنجی توسعه یافت و به مدل عددی FASTER اضافه گردید. سپس با استفاده از مجموعه‏ای دیگر از داده‏های موجود، مورد صحت‏سنجی قرار گرفت. مقایسه غلظت کالیفرم پیش‏بینی شده با مقادیر اندازه‏گیری شده در مرحله واسنجی و صحت‏سنجی نشان داد که وقتی از ضریب زوال متغیر و دینامیک به جای بهترین ضریب زوال ثابت بدست آمده ( hr-105/0) استفاده شود، مقدار خطا به ترتیب حدود 31 درصد و 24 درصد بهبود می‏یابد.

کلیدواژه‌ها

کیفیت آب؛ رودخانه کارون؛ واسنجی و صحت‏سنجی؛ ضریب زوال؛ مدل FASTER

مراجع

1- Bai S., and Lung W.S. 2005. Modeling sediment impact on the transport of fecal bacteria. Journal of Water Research, 39:5232–5240.

2- Barcina J.M., Oteiza M., and Sota A. 2002. Modelling the faecal coliform concentration in the Bilbao enstuary. Kluwer Academic Publishers, Netherlands, pp. 213-219.

3- Chapra S.C. 1997. Surface water-quality modeling. McGraw-Hill Companies, Inc, USA, 844 pp.

4- Cheng Liu w., and Cher Huang w. 2012. Modeling the transport and distribution of fecal coliform in a tidal estuary. Science of the Total Environment, 431:pp.1–8.

5- Clesceri L.S., Greenberg A.E., Eaton A.D. 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public Health Association, Washington.

6- Cunge J.A., Holly F.M., and Verwey A. 1980. Practical aspects of computational river hydraulics. Pitman Publishing Limited, London, 420 pp.

7- Curtis T.P., Mara D.D., and Silva S.A. 1992. Influence of pH, oxygen, and humic substances on ability of sunlight to damage faecal coliforms in waste stabilization pond water. Applied and Environmental Microbiology, 58 (4):pp.1335-1343.

8- Falconer R.A., and Lin B. 2003. Hydro-environmental modelling of riverine basins using dynamic rate and partitioning coefficients. International Journal of River Basin Management, 1(1), pp.81-89.

9- Fisher H.B., List E.J., Koh R.C.J., Imberger J., and Brooks N.H. 1979. Mixing in inland and caostal waters. Academic Press, Inc, San Diego, 483 pp.

10- Gao G., Falconer R.A., and Lin B. 2011. Numerical modelling of sediment-bacteria interaction processes in surface waters. Journal of Water Research, 45:pp.1951-1960.

11- Garcia T., Thouvenin B., and Servais P. 2006. Modelling faecal coliforms dynamics in the Seine estuary, France. Water Science and Technology, 54:pp.177–84.

12- Harleman D.R.F. 1966. Diffusion processes in stratified flow. In: Estuary and Coastline Hydrodynamics. A.T. Ippen(ed), McGraw-Hill Book Company, Inc, New York, Chapter 12:pp.575-597.

13- Jamieson B., Joy D., Lee H., Kostaschuk R., and Gordon R. 2005. Transport and deposition of sediment-associated Escherichia coli in natural streams. Water Research, 39:pp.2665–2675.

14- Kapuscinski R.B., and Mitchell R. 1980. Processes Controlling Virus Inactivation in Coastal Waters. Water Research, 14:pp.363-371.

15- Karamoz M., Kerachian R., 2004. Quality of water resources planning and management systems. Tehran Amir Kabir Publications.

16- Karna T., Deleersnijder E., and Brauwere A. 2010. Simple test cases for validating a finite element unstructured grid fecal bacteria transport model. Elsevier Science, 34:pp.3055–70.

17- Kashefipour S.M. 2001. Modelling Flow, Water Quality and Sediment Transport Processes in Riverine Basins. Submitted for the degree of Doctor of Philosophy, Department of Civil Engineering Cardiff University, UK.

18- Kashefipour S.M., and Falconer R.A. 2002. Longitudinal dispersion coefficient in natural channels. Journal of Water Research, Vol. 36, pp:1596-1608.

19- Kashefipour S.M., Lin B., and Falconer R.A. 2006. Modelling the fate of faecal indicators in a coastal basin. Journal of Water Research, 40:pp. 1413-1425.

20- Lin B., and Falconer R.A. 1995. Modelling sediment fluxes in estuarine waters using a curvilinear coordinate grid system. Estuarine, coastal and shelf science, Vol.41, pp413-428.

21- Manache G., Melching C.S., and Lanyon R. 2007. Calibration of a continuous simulation fecal coliform model based on historical data analysis. Journal of Env. Eng, ASCE 133(7):pp. 681-691.

22- Mayo A.W. 1995. Modelling Coliform mortality in waste stabilization ponds. Journal of Environmental Engineering, ASCE 121(2):pp. 6221

23- Mohammadi S., and Kashefipour S.M., 2013. Numerical modeling of water flow using the dynamic roughness coefficient. Journal of Irrigation and Water Engineering. Year 3 No. 9.

24- Owens P.H. 1987. Mathematical modelling of sediment transport in estuaries. PhD Thesis, university of Birmingham, UK.

25- Seo I.W., and Cheong T.S. 1998. Predicting longitudinal dispersion coefficient in natural streams. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 124(1): 25-32.

26- Thupaki P., Phannikumar M.S., Beletsky D., Schwab D.J., Nevers M.B., and Whitman R.L. 2010. Budget analysis of Escherichia coli at a southern Lake Michigan beach. Environmental Science Technology, 44:pp.1010–1016.

27- Zahiri J. 2008. One-dimensional mathematical modeling of sediment transport in river Karun. MSc Thesis, School of Water Sciences, Shahid Chamran University.