شبیه‌سازی هیدرولیکی و کیفیت آب رودخانه‌های کوهستانی با شیب تند: مطالعه موردی رودخانه دوهزار، تنکابن

رشد آلاینده‌ها در منابع آب سطحی به‌طور چشمگیری افزایش یافته و اثرات نامطلوبی بر محیط‌زیست و جوامع بشری داشته است. از این‌رو، استفاده از مدل‌های ریاضی برای شبیه‌سازی کیفیت آب رودخانه‌ها و بررسی سناریوهای مختلف ضروری می‌باشد. این پژوهش با استفاده از مدل hec-ras با هدف ارزیابی مکانی و زمانی توزیع آلاینده‌ها در رودخانه‌های کوهستانی با شیب تند و ساختار پله-گوداب، هم‌چنین بررسی تغییرات آلاینده‌ها در مقاطع بالای پله و پایین پله انجام شده است. چهار مقطع اصلی بر روی رودخانه دوهزار تنکابن واقع در بالادست، پایین‌دست، روی پله و پایین پله موردمطالعه قرار گرفتند و نمونه‌برداری‌های کیفی اکسیژن محلول، نیترات، فسفر غیرآلی و دمای آب طی یک دوره هشت‌ماهه جمع‌آوری و آزمایش شدند. نتایج شبیه‌سازی در دوره‌های واسنجی و صحت‌سنجی نشان داد که میانگین حداقل و حداکثر خطای نسبی کل به‌ترتیب 05/1 درصد برای دما و 18/10 درصد برای فسفر غیرآلی بوده است که حاکی از دقت قابل‌قبول مدل hec-ras در شبیه‌سازی پارامترهای کیفی آب است. به‌طورکلی، در مقاطع بالادست و پایین‌دست به‌دلیل پایداری جریان و کاهش تلاطم، خطاها کم‌تر و در نواحی پایین پله به‌دلیل افزایش تلاطم و حرکت پارامترهای کیفی ته‌نشین‌شده، خطا افزایش یافته است. از دیگر دلایل افزایش خطا در این نواحی، درنظرگرفتن فشار هیدرواستاتیکی به‌جای فشار هیدرودینامیکی در مدل است که سبب کاهش دقت در جریان‌های آشفته می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد مدل hec-ras در شبیه‌سازی کیفیت آب رودخانه‌های کوهستانی عملکرد مناسبی دارد و بهبود شبیه‌سازی پارامترهای کیفی ته‌نشین‌شده و فرایندهای نیترات و فسفر می‌تواند دقت مدل را ارتقا دهد.

hydraulic and water quality simulation in steep-slope rivers: a case study of dohezar river, tonekabon

the growth of pollutants in surface water resources has significantly increased, causing adverse effects on the environment and human communities. as a result, the use of mathematical models to simulate river water quality and evaluate various scenarios has become essential. this study utilizes the hec-ras model to assess the spatial and temporal distribution of pollutants in mountainous rivers with steep slopes and a step-pool structure, as well as to examine changes in pollutants at sections above and below the step. four main sections on the dohezar river in tonekabon, located upstream, downstream, upstream of the step, and downstream of the step, were studied. qualitative samples for dissolved oxygen, nitrate, inorganic phosphorus, and water temperature were collected and tested over an eight-month period. the simulation results during calibration and validation periods showed that the mean minimum and maximum total relative errors were 1.05 percent for temperature and 10.18 percent for inorganic phosphorus, respectively, indicating acceptable accuracy of the hec-ras model in simulating water quality parameters. overall, due to stable flow and reduced turbulence, errors were lower in upstream and downstream sections, while error increased in areas downstream of the step due to enhanced turbulence and movement of settled quality parameters. another reason for increased error in these areas is the model’s use of hydrostatic pressure instead of hydrodynamic pressure, which reduces accuracy in turbulent flows. the results indicate that the hec-ras model performs well in simulating water quality in mountainous rivers, and improving the simulation of settled quality parameters and nitrate and phosphorus processes can further enhance the model’s accuracy.