مدل‌سازی کیفیت آب رودخانه با استفاده از مدل QUAL2Kw(مطالعه موردی: رودخانه شاهرود)

زمینه و هدف: مدل‌سازی کیفیت آب رودخانه‌ها می‌تواند به‌عنوان یکی از مؤثرترین ابزارها در جهت مدیریت کیفیت آب رودخانه‌ها و کاهش تبعات مسایل محیط زیستی ناشی از ورود آلاینده‌ها به آن مورد استفاده قرار گیرد. هدف از مقاله حاضر استفاده از مدل معتبر QUAL2Kw.5.1 در راستای مدل‌سازی کیفیت آب در رودخانه شاهرود می‌باشد. روش بررسی: در مقاله حاضر ازمدل QUAL2Kw.5.1  برای مدل‌سازی هفت پارامتر کیفیت آب شامل اکسیژن محلول، اکسیژن‌خواهی 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 داده‌های آبان 1386 و تیر 1387 و برای صحت‌سنجی مدل از داده‌های 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 شبیه‌سازی شده مدل با داده‌های مشاهداتی از دو پارامتر آماری شامل ضریب تبیین و میانگین قدرمطلق خطا استفاده شده است. یافته‌ها: مهم‌ترین ضرایب واسنجی شده در مدل مربوط به مواد جامد معلق، اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی، نیتروژن و فسفر می‌باشد. مدل در شبیه‌سازی پارامترهای pH و هدایت هیدرولیکی با مقادیر میانگین قدرمطلق خطای 19/0 و 89/163 در مرحله صحت‌سنجی به‌ترتیب بیش‌ترین و کم‌ترین دقت را از خود نشان داد. به طور میانگین حداقل و حداکثر اکسیژن محلول اندازه‌گیری شده در رودخانه شاهرود در شهریور 1387 و مهر 1387 و به‌ترتیب برابر 93/6 و 99/9 میلی‌گرم بر لیتر اندازه‌گیری شده است. همچنین بیش‌ترین و کم‌ترین دقت مدل در شبیه‌سازی این پارامتر مربوط به تیر و مهر 1387 با میانگین قدرمطلق خطای برابر 86/0 و 29/1 می‌باشد. همچنین نتایج نشان داده که مدل‌سازی هیدرولیکی دقیق از تغییرات پارامترهای هیدرولیکی رودخانه و جریان در طول رودخانه تأثیر زیادی در مدل‌سازی کیفیت آب رودخانه دارد. بحث و نتیجه‌گیری: نتایج مقاله حاضر دقت مناسب مدل QUAL2Kw.5.1را در شبیه‌سازی پارامترهای کیفیت آب رودخانه شاهرود نشان می‌دهد. از طرف دیگر دقت شبیه‌سازی هر پارامتر با توجه به مقدار تغییرات آن در طول رودخانه متغیر می‌باشد. به نحوی‌که هر چه تغییرات یک پارامتر در طول رودخانه و در بازه‌های مختلف کم‌تر باشد، دقت مدل در شبیه‌سازی این پارامتر بیش‌تر خواهد بود.