هیدروفیزیک

هیدروفیزیک

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

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.
2 گروه مهندسی محیط زیست، واحدعلوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 گروه فیزیک، دانشکده علوم و فناوری های همگرا، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
4 سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، مؤسسه تحقیقات حفاظت خاک و آب‌خیزداری، تهران، ایران.
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.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigation of the trends of oil pollution changes in the Karaj River using numerical modeling

نویسندگان English

MOHSEN ASADI 1
Amir Hossein Javid 2
SARA Allahyari Beik 3
MIR MASOUD Kheirkhah Zarkesh 4
1 Department of Environmental Engineering, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.
2 Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Department of Physics, Faculty of Convergent Sciences and Technologies SR.C, Islamic Azad University ,Tehran, Iran..
4 Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
چکیده English

Oil pollution in surface waters and rivers remains one of the most serious environmental challenges, exerting severe adverse effects on ecosystems and water quality. The present study investigates the spatial and temporal patterns of diesel-induced oil pollution along a 3-kilometer reach of the Karaj River (Saroudaran–Bilqan section) using one-dimensional numerical modeling in theMIKE 11 software package.
Two spill scenarios were simulated: an instantaneous (sudden) release and a continuous release, both with the same total volume of diesel.
Results for the instantaneous spill scenario showed a shock-like concentration profile: the pollutant concentration peaked at C_max = 29.5 mg/L approximately 10 seconds after the spill, then declined under the combined effects of advection and decay (with a first-order decay coefficient k = 0.0003 1/s), reaching 12.6 mg/L at the downstream end of the study reach after roughly 1.5 minutes.
In contrast, the continuous release scenario exhibited a more uniform temporal distribution of the pollutant, coinciding with the mean flow velocity (U ≈ 3.3 m/s). Consequently, the concentration rapidly approached a near-steady-state condition, with a much lower value of about 0.27 mg/L observed at the downstream boundary.
Performance analysis indicated that the MIKE 11 model achieved a good fit to observed behavior (R² = 0.88) and predicted pollutant concentrations with relative errors generally below 25%. These findings demonstrate that numerical modeling can serve as a reliable tool for risk assessment, water quality monitoring, and the design of emergency management systems for oil spill incidents in Iranian rivers that supply drinking water.

کلیدواژه‌ها English

Karaj River
Oil pollution
Pollutant transport
Diesel spill
Numerical modeling
MIKE 11

  • تاریخ دریافت 21 بهمن 1404
  • تاریخ بازنگری 22 اسفند 1404
  • تاریخ پذیرش 12 فروردین 1405