برآورد ضریب هوادهی در مدیریت کیفی آب رودخانۀ دیناچال، با استفاده از روابط تجربی و روش های عددی

برآورد دقیق ضریب هوادهی، با توجه به تاثیر آن بر اکسیژن محلول رودخانه، از گام‌های مهم و ابتدایی مدل‌سازی برای مدیریت کیفی منابع آب مربوطه است. هدف اصلی مقالۀ حاضر، ارزیابی میزان تاثیرپذیری اکسیژن محلول رودخانۀ دیناچال از ضریب هوادهی است. برای ‌این منظور، نمونه‌های کیفیت آب در بازه‌ای به طول 2 کیلومتر از رودخانه، در شهریور 1391 برداشت شد. پارامترهای اصلی کیفیت آب اندازه‌گیری‌شده در نمونه‌ها عبارت‌اند از: هدایت الکتریکی، اسیدیته، اکسیژن محلول، اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی، نیترات و فسفات. در ‌این تحقیق، رابطۀ مشهور و متداول استریتر فلپس با افزودن فرایندهای انتقال، پخش و زوال، بهبود می‌یابد. سپس به‌موازات آن، با کاربرد چهار روش عددی اف‌تی‌سی‌اس، کوئیکست، آپ‌استریم و لکس وندروف، غلظت اکسیژن محلول در رودخانۀ دیناچال شبیه‌سازی و نتایج روش‌های عددی و مدل استریتر فلپس نسبت‌به داده‌های اندازه‌گیری‌شده مقایسه می‌شود. ضریب هوادهی رودخانۀ دیناچال نیز با کاربرد چهار رابطۀ تجربی اکونر و دوبینز، لانگبین و دیورام، بولتون و لینگ و همکاران، برآورد و این روابط اعتبارسنجی شدند. نتایج نشان داد که روش عددی آپ‌استریم با استفاده از ضریب هوادهی بولتون، بهترین جواب را در مقایسه با سایر روش‌ها ارائه کرده است. مقادیر ضریب هم‌بستگی پیرسون و میانگین قدرمطلق خطا در ‌این روش، به‌ترتیب 0/995 و 0/033 است.

Estimation of reaeration rate coefficient on Dinachal river using empirical equations and numerical methods, in water quality management

The accurate estimation of reaeration rate coefficient, because of its effects on dissolved oxygen in rivers, is one of the most important initial steps of water quality management. The main goal of this paper is to evaluate the effects of reaeration rate coefficient on the river water dissolved oxygen, case study Dinachal River, Iran. To achieve these aims, water quality samples were collected along a reach of 2 kilometers of the river in September 2013. Electrical Conductivity, pH, Dissolve Oxygen, Biochemical Oxygen Demand, Nitrate and Phosphorus are the main quality parameters which were measured in laboratory, using the above mentioned collected water samples. StreeterPheps model has been used to simulate dissolved oxygen in the river analytically and to improve the output of the model advection, dispersion and decay rate terms were included to the basic form of the StreeterPhepls equation. In addition, dissolved oxygen concentration in the river has been simulated involving FTCS, QUICKEST, Upstream and LaxWendroff numerical methods. The reaeration coefficient has been estimated using four eempirical equations including; OconnorDobbins, LangbeinDurum, Boulton and Ling et al.. The results show that Upstream numerical method containing Boulton rreaeration Coefficient equation has the most accurate results, with the amounts of Pearson correlation coefficient and Mean Absulate Errors equal to 0.995 and 0.033, respectively.