مهلونت برفامه ریزی و تغقارت راهبردی ریس جمهور

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. جمهوری اسلامی ابران مهلونت برفامه ریزی و تغقارت راهبردی ریس جمهور یی یم ر ی ۸ و دبا ‎٩۷‏ دخانه‌ها خو ذفا 7 نی رو معاونت نغفارت راهبردی وزارت فیرو دفترنغلام فنی اجرایی دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا ۳ ۳۳( ۱۳۸۸ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ریاست حجمهوری معاون برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور بسمه تعالی ۱۳/۴ بخشنامه به دستگاه‌های اجرایی» مهندسان مشاور و پیمانکاران ۱۳/۷ موضوع: راهنمای مطالعات ظرفیت خود پالایی رودخانه‌ها به استناد آیین‌نامه استانداردهای اجرایی طرح‌های عمرانی, موضوع ماده (۲۳) قانون برنامه و بودجه و در چارچوب نظام فنی و اجرایی کشور (مصوبه شماره 2۲۳۳۹/ت۳۳۶۹۷ف مورخ ۱۳۸۵/۶/۲۰ هیأت محترم وزیران)» به پیوست نشریه شماره ۴۸۱ دفتر نظام فنی اجرایی, با عنوان «راهنمای معطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها» از نوع گروه سوم ابلاغ می‌شود. دستگاه‌های اجرایی» مهندسان مشاورء پیمانکاران و عوامل دیگر می‌توانند از این نشریه به عنوان راهنما استفاده کنند و در صورتی که روش‌ها, دستورالعمل‌ها و راهنمای بهتری در اختیار داشسته باشند. رعایت مفاد عوامل یاد شده باید نسخه‌ای از دستورالعمل‌هاء روش‌ها با راهنماهای جایگزین را به دفتر نظام فنی اجرایی ارسال کنند. ۳۲ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- اصلاح مدارک فنی کارشناسان برجسته مبادرت به تهیه این نشریه نموده و آن را برای استفاده به جامعه مهندسی کشور از این‌روء از شما خواننده گرامی صمیمانه تقاضا دارد در صورت مشاهده هرگونه ایراد و انشسکال فشی مراتب را به صورت زیر گزارس فرمایید: -(‏ سماره بند و صفحه موضوع مورد نظر را مشخص کنید. ۳ ایراد مورد نظر را به صورت خلاصه بیان دارید. ۳- در صورت امکان متن اصلاح تسده را برای جایگزینی ارسال نمایید. نضانی خود را برای تماس احتمالی ذکر فرمایید. کارشناسان این دفتر نظرهای دریافتی را به دقت مطالعه نموده و اقدام مقتضی را معمول خواهند داشت. پیشاپیش از همکاری و دقت نظر جنابعالی قدردانی می‌شود. نضانی برای مکاتیه: تهران» میدان بهارستانء خیابان صفی‌علی‌شاه» مرکز تلفن ۳۳۲۷۱ معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهورء دفتر نظام فنی اجرایی ۷6:2 66 :[[۳: 1۵ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- بسمه تعالی طبق نظام فنی و اجرایی کشور (مصوبه شماره ۴۲۳۳۹/ت ۳۳۴۹۷ ه مورخ ۱۳۸۵/۴/۲۰ هیأت محترم وزیران) استفاده از ضوابط معیارها و استانداردها در مراحل پیدایش, مطالعات توجیهی» طراحی پایه و تفصیلی» اجراء راه‌اندازی» تحویل و شروع بهره‌برداری طرح‌ها و پروژه‌های سرمایه‌گذاری به لحاظ رعایت جنبه‌های توجیه فنی و اقتصادی طرح‌هاء تامین کیفیت طراحی و اجرا (عمر مفید) و کاهش هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری از اهمیت ویژه برخوردار می‌باشد. با توجه به مراتب یاد شده و شرایط اقلیمی و محدودیت منابع آب در ایران» امور آب وزارت نیرو (طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور) با همکاری معاونت نظارت راهبردی معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور (دفتر نظام فنی اجرایی) به استناد آیین‌نامه اجرایی طرح‌های عمرانی, موضوع ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه اقدام به تهیه استانداردهای مهندسی آب کرده است. استانداردهای مهندسی آب با در نظر داشتن موارد زیر تهیه و تدوین شده است: - استفاده از تخصص‌ها و تجربه‌های کارشناسان و صاحبنظران شاغل در بخش عمومی و خصوصی؛ - استفاده از منابع و ماخذ معتبر و استانداردهای بین‌المللی؛ - بهره‌گیری از تجارب دستگاه‌های اجرایی» سازمان‌هاء نهادهاء واحدهای صنعتی, واحدهای مطالعهء طراحی و ساخت؛ - پرهیز از دوباره‌کاری‌ها و اتلاف منابع مالی و غیرمالی کشور؛ - توجه به اصول و موازین مورد عمل موسسه استانداردها و تحقیقات صنعتی ایران و سایر موسسات تهیه کننده استاندارد. راهنمای حاضر با هدف ارائه اطلاعات کلی برای کارشناسان فنی و برنامه ریزان جهت مطالات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ضمن تشکر از کارشناسان محترم برای بررسی و اظهار نظر در مورد این استانداردء امید است مجریان و دست‌اندرکاران بخش آب. با به کارگیری استانداردهای یاد شده» برای پیشرفت و خودکفایی این بخش از فعالیت‌های کشور تلاش کرده و صاحبنظران و متخصصان نیز با اظهار نظرهای سازنده در تکامل این استانداردها مشارکت کنند. با همه‌ی تلاش انجام‌شده قطعا هنوز کاستی‌هایی در متن موجود است که ان‌شاءا... کاربرد عملی و در سطح وسیع این نشریه توسط مهندسان موجبات شناسایی و برطرف نمودن آن‌ها را فراهم خواهد کرد. در پایان» از تلاش و جدیت مدیرکل محترم دفتر نظام فنی اجرایی» سرکار خانم مهندس بهناز پورسید و کارشناسان این دفتر, نماینده مجری محترم طرح تهیه ضوابط ومعیارهای فنی صنعت آب کشور وزارت نیرو» جناب آقای مهندس محمد حاج‌رسولیها و متخصصان همکار در امر تهیه و نهایی نمودن این نشریه» تشکر و قدردانی می‌نماید. امید است شاهد توفیق روزافزون همه‌ی این بزرگواران در خدمت به مردم شریف ایران اسلامی باشیم. معاون نظارت راهبردی ۱۳۸۸ -------- صفحهٔ بعد -------- ترکیب اعضای تهیه کننده, کمیته و ناظران تخصصی افراد به ترتیب حروف الفبا به شرح زیر است: ۲ ِ ی دکترای مهندسی عمران (آب و محیط أقای مهدی احمدی دانشگاه صنعتی شریف کارشناس آرشد مهندسی محیط زیست آقای ایوب ترکیان دانشگاه صنعتی شریف دکترای مهندسی محیط زیست گروه نظارتی که مسئولیت نظارت تخصصی بر تدوین این راهنما را به عهده داشته اند به ترتیب حروف الفبا به شرح زیر است: آقای بهروز دهزاد دانشگاه شهید بهشتی دکترای اکولوژی آبهای داخلی خانم مهین کاظم‌زاده طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی لیسانس مهندسی راه و ساختمان اسامی اعضای کمیته تخصصی محیط زیست طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی که بررسی و تایید راهنمای حاضر را به عهده داشته اند به ترتیب حروف الفبا به شرح زیر است: آقای امیرحسین ایزد دوستدار ‏ شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست خانم عالیه ثابت‌رفتار وزارت نیرو- دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا ‏ دکترای تخصصی علوم محیط زیست آقای بهروز دهزاد دانشگاه شهید بهشتی دکترای اکولوژی آبهای داخلی خانم نادیا روستایی سازمان حفاظت محیط زیست فوق‌لیسانس مهندسی شیمی خانم مهین کاظم‌زاده طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی لیسانس مهندسی راه و ساختمان آقای محمد محمدی دانشگاه جامع علمی و کاربردی دکترای علوم محیط زیست کارشناسان معاونت نظارت راهبردی: آقای علیرضا دولتشاهی دفتر نظام فنی اجرایی لیسانس مهندسی کشاورزی خانم فرزانه آقارمضانعلی دفتر نظام فنی اجرایی کارشناس آرشد مهندسی صنایع خانم شهرزاد روشن‌خواه دفتر نظام فنی اجرایی کارشناس آرشد مهندسی عمرآن- زئوتکنیک در خاتمه از جناب آقای مهندس حسین شفیعی‌فر که با بازخوانی و ارائه نظرات مفید خودء در تهیه و تدوین این راهنما همکاری نموده‌اندء قدردانی می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان مقدمه فصل اول- کلیات ۱-۱- هدف ۲-۱- دامنه کاربرد ۳-۱- ظرفیت خودپالایی و فرایند ۲۸/101 فصل دوم - قوانین» مقررات و نگرش‌های زیست محیطی مربوط به سلامت و کیفیت آب رودخانه‌ها ۱-۲- کلیات ۲-۲- قوانین و مقررات زیست‌محیطی مربوط به کیفیت آب ۱-۲-۲- ایران ۲-۲-۲ ایالات متحده آمریکا- آژانس حفاظت محیط زیست (۳۸) ۳-۲- طبقه‌بندی آب رودخانه‌هاء معیارها و استانداردهای کیفیت آب و مقررات تخلیه پساب ۱-۳-۲- طبقه‌بندی آب رودخانه‌ها ۲-۳-۲ معیارهای کیفیت آب ۳-۳-۲ استانداردهای کیفیت آب ۴-۳-۲ مقررات تخلیه پساب در رودخانه‌ها ۴۳-۲- شاخص کیفیت آب (۷۷/(1) ۵-۲- نگرش‌های مربوط به حفظ سلامت و کیفیت آب رودخانه‌ها ۱-۵-۲- نگرش ارزیابی زیستی ۴-۵-۲ نگرش مبتنی بر تحلیل هزینه - سود ۶-۲- ارزیابی مقررات کیفیت آب فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۱-۳- کلیات ۳-۳ شناسایی و بررسی عوامل تاثیرگذار بر خودپالایی رودخانه‌ها ۱-۲-۳- ویژگی‌های منابع آلاینده ۲-۲-۳ عوامل هواشناسی» هیدرولوژیکی و هیدرولیکی ۱۱ ۱۱ ۱۱ ۱۱ ۱۲ ۱۲ ۱۳ ۱۳ ۱۵ ۱۶ ۱۷ ۱۷ ۱۸ ۱۸ ۱۹ ۱۹ ۳۱ ۲۳۳ ۲۳۳ ۲۳۳ ۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۳-۲-۳- عوامل فیزیکی» شیمیایی» زیستی و اکولوژیکی آب ۳۳ پاتوژن‌هاء باکتری‌ها و قارچ‌ها ۱-۳۲ پاتوزن‌ها ۳-۳-۳ باکتری‌ها ۳-۳-۳- قارچ‌ها ۴-۳- مواد سمی ۱-۵-۳- اکسیژن‌زدایی کربنی ۳-۵-۳ اکسیژن‌زدایی نیتروژنی (نیتریفیکاسیون) ۳-۵-۳- بازهوادهی ۴-۵-۳- اکسیژن‌خواهی رسوب ((501) ۵-۵-۳- فتوسنتز و تنفس ۶-۳- سینتیک تغذیه‌گرایی ۱-۶-۳- رشد جلبک‌ها و جذب مواد مغذی ۲-۶-۳- مرگ جلیک‌ها ۳-۶-۳- ته نشینی جلبک‌ها ۴-۶-۳ مولفه‌های نیتروژن ۵-۶-۳- مولفه‌های فسفر ۶-۳ -۶- آزادسازی مواد مغذی از رسوب ۷-۳- معادلات حاکم ۱-۷-۳- اصل تعادل جرم ۲-۷-۳ معادلات اکسیژن محلول ۳-۷-۳- معادلات موازنه جرم اجزا فصل چهارم - بررسی روش‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند 1۸/10 ۱-۴- کلیات ۳۷ ۳۹ ۳۱ ۲۳۲ ۳۳ ۳۵ ۳۷ ۳۱ ۳۲ ۳۳ ۳۳۴ ۳۴ ۳۷ ۳۷ ۳۸ ۳۸ ۳۹ ۳۹ ۳۹ ۸8[ ۲ ۸۸( ۵۷ ۵۷ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۱-۲-۴ اهداف و محدودیت‌های مطالعه ۲-۲-۴- بارهای آلاینده» وضوح زمانی و مکانی و مکانیزم‌های انتقال ۳-۲-۴- اندر کنش آلاینده‌های آب ۳-۴- بررسی روش‌ها و مدل‌های شبیه‌سازی کیفیت آب رودخانه ۱-۳-۳- روش حل تحلیلی ساده ۲-۳-۴ برنامه روش ساده شده برای تخلیه کننده‌های متعدد (۸/1111-5۸/1۳) ۳-۳-۴ مدل‌های 2۳ ]1۸1آ 2۳-۱۳-۸5 ]11۸1 و اهنا ۴-۳-۴- برنامه شبیه‌سازی تحلیل کیفیت آب (۷۷۸5۳5) ۵-۳-۴- برنامه شبیه‌سازی هیدرولوژیکی- فورترن (]۲15۳1) ۶-۳-۴ |۷] 1 -با۸لا0)-0۳ ۷-۳-۴ ۲۱۷۸/01 ۸-۲-۴- سامانه ‎۲۸۹51٩ فصل پنجم - شیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند -۳۸۸11 ۱-۵- کلیات ۳-۵- اهداف مدل‌سازی ۳-۵ ارزیابی اولیه ۱-۳-۵- بررسی و آرزیابی منطقه مطالعاتی ۲-۳-۵- جمع‌آوری و بررسی داده‌های موجود ۳-۳-۵- تحلیل اولیه ۴-۳-۵ انتخاب چارچوب مدل‌سازی ۳۴-۵- مطالعات میدانی رودخانه ۱-۴-۵- مطالعه مشخصات هندسی هیدرولیکی ۲-۴-۵- مطالعه زمان پیمایش ۳-۴-۵- نمونه‌برداری کیفیت آب رودخانه ۴-۳۴-۵- پایش فاضلاب ۵-۳-۵ ارزیابی زیستی ۵-۵- واسنجی مدل ۵۹ ۶۶ ۶۸ ۶۸ ۶۸ ۶۹ ۷۵ ۷۵ ۷۶ ۷۹ ۸ ۸۲ ۸۳ ۸۳ ۹1۲ ۹۳ ۹۳ ۹۴ ۹۵ ۱:۷ ۱:۷ ۱۸ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۱-۵-۵- تعیین ضرایب مدل ۳۲-۵-۵- تحلیل مولفه‌های اکسیژن خواه ۳-۵-۵- مقایسه کمی نتایج مدل و داده‌ها ۶-۵- اعتبارسنحی مدل ۱-۶-۵- تعدیل ضرایب مدل ۲-۶-۵- تحلیل حساسیت مدل ۳-۶-۵- دقت مدل ۷-۵- کاربرد مدل و حداکثر بار کل روزانه ۱-۷-۵- تدوین سناریوهای مدیریتی ۲-۷-۵ سهم‌بندی بارها برای منابع غیرنقطه‌ای و منابع پایه طبیعی ۳-۷-۵- سهم حاشیه ایمنی ۴-۷-۵- حداکثر بار کل روزانه ۵-۷-۵- تحلیل عدم قطعیت پیوست ب- واژگان فنی راهنما منابع و مراجع ۱۸ ۱۰۹ ۱۱۰ ۱۱۱ ۱۱۱ ۱۱۲ ۱۱۲ ۱۱۳ ۱۱۳ ۱۱۶ ۱۱۶ ۱۱۹ ۱۳۰ ۱۳۳ ۱۳۹ ۱۹۱ -------- صفحهٔ بعد -------- مقدمه ۱ مقدمه آلودگی آب» پدیده‌ای است که در آن کیفیت شیمیایی» فیزیکی و زیستی" آب‌های طبیعی به واسطه تخلیه مواد زاید مثئل فاضلاب‌های بهداشتی» رواناب‌های شهری» پساب‌های صنعتی» کشاورزی و دامداری و دیگر مواد زاید فعالیت‌های صنعتی» شهری و کشاورزی تغییر می‌کند. این آلاینده‌ها آثار منفی زیادی بر محیط زیست و زندگی انسان‌ها داشته و احیای محیط زیست نیازمند صرف وقت, هزینه» و تلاش فراوانی است. افزایش جمعیت و توسعه شهری, کشاورزی و صنعتی کشورء اهمیت توجه به کیفیت منابع آبی موجود را بیش از پیش نمایان می‌سازد. محدودیت منابع آب» ارزان بودن قیمت آبء, عدم مدیریت صحیح کشاورزی» قدمت فرایندهای صنعتی و آلوده‌سازی آنهاء و نبود یا نا کارایی سامانه‌های کنترل و نظارت بر آلودگی آب از جمله عواملی است که ضرورت توجه بیش‌تر به این موضوع را ایجاب می‌کند. ورود آلاینده‌های تجزیه پذیر زیستی به رودخانه باعث ایجاد اختلال در توازن اکسیژن محلول می‌شود. ورود مواد مغذی از منابع مختلف. به‌ویژه فاضلاب بهداشتی و پساب‌های کشاورزی و صنعتی» موجب تغذیه‌گرایی رودخانه‌ها و دریاچه‌ها می‌شود. کاربرد بی‌رویه و بیش از حد مواد شیمیایی در کشاورزی» زیست‌بوم‌های زمینی/آبی به ویژه رودخانه‌ها و منابع آب زیرزمینی را آلوده می‌سازد. خودپالایی» توانایی یک توده آبی در زدودن آلاینده‌ها از خود است. به بیان دیگر» حذف یا کاهش مواد آلیء مواد مغذی گیاهان و سایر آلاینده‌ها از رودخانه‌ها به واسطه فعالیت جوامع زیستی ساکن در آنء خودپالایی نامیده می‌شود. طی این فرایند» مواد قابل تجزیه‌ای که وارد آب شده‌اند به تدریج توسط میکروارگانیزم‌ها مصرف شده و آلودگی آب کاهش می‌یابد. در صورتی که آلاینده‌های دیگری در مسیر پایین دست وارد نشود» آب خود را پالایش خواهد کرد. این فرایند بر ترکیبات آلی غیر قابل تجزیه یا فلزات قابل اعمال نیست. میزان بارگذاری قابل تحمل برای رودخانه‌های مختلف تابع عوامل زمانی و مکانی مختلف مرتبط با نوع و شدت بار مواد زاید ورودی و هم‌چنین شرایط محیطی داخل رودخانه است. با توجه به تنوع و تعدد منابع آلاینده و متفاوت و متغیر بودن توان خودپالایی رودخانه‌ها از جنبه مکانی و زمانی» اعمال استانداردهای تخلیه پساب برای جلوگیری از تخریب کیفیت آب رودخانه‌ها و حفظ سلامت این زیست‌بوم‌ها در همه جا و همه شرایط کافی نیست. از این‌رو» علاوه بر ضرورت اعمال استانداردهای تخلیه پساب برای کنترل آلاینده‌های نقطه‌ای و اجرای اقدامات مدیریتی در سطح حوضه آبریز برای کنترل آلاینده‌های غیر نقطه‌ای» متناسب کردن میزان بارگذاری مواد زاید با توان خودپالایی یک رودخانه بر اساس وضعیت اقلیمی و ویژگی‌های هیدرولوزیکی» هیدرولیکی و هندسی رودخانه» اهمیت نسبی فرایندهای فیزیکی- شیمیایی و زیستی و شرایط اقتصادی » اجتماعی و سیاسی برای حفظ سلامت زیست‌بوم‌ها و کیفیت آب رودخانه براساس استانداردهای کیفیت آب مربوط به کاربری‌های موجود یا آینده امری ضروری است. مطالعات ظرفیت بارگذاری با استفاده از داده‌های برداشت شده در منطقه مطالعاتی و مدل‌سازی فرایندهاء ضمن تعیین ظرفیت خودپالایی رودخانه, اطلاعات کمی مورد نیاز برای کمک به مدیران در تصمیم‌گیری‌های مربوط به مدیریت کیفیت آب را تامین می‌کند. در فعالیت‌های مدل‌سازی» روابط حاکم بر فرایندها به هم‌دیگر مرتبط می‌شوند تا بتوان رابطه علت و معلولی بین بار [1۵ع310[0- | -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها آلاینده‌های ورودی به رودخانه و تغییرات کیفیت آب را تعیین نمود. سپس از این رابطه می‌توان میزان تصفیه بهینه و مطلوب (ولی نه لزوما اجباری) و مقرون به صرفه اقتصادی» برای دستیابی به استانداردها و معیارهای کیفیت آب را مشخص کرد. شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱ کلیات -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - کلیات ۱-۱ هدف هدف از تهیه این راهنماء ارائه اطلاعات کلی جهت مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها و برنامه‌ریزی تدوین یک استراتژی خواهی بیوشیمیایی (80(10) زیاد»ء اکسیژن محلول (10)" کم و مواد مغذی و پدیده تغذیه‌گرایی موجب افت کیفیت رودخانه شده ۲-۱- دامنه کاربرد و رسوبات را در بر نمی‌گیرد. ۳-۱- ظرفیت خودپالایی و فرایند ,۳۷101 در فرهنگ متداول امروزی در زمینه ظرفیت خودپالایی رودخانه". ظرفیت بارگذاری" (1. ۳) یا حداکثر بار کل روزانه* (-۲۸01)» بیش‌ترین مقدار بارگذاری آلاینده قابل تحمل توسط یک رودخانه است به‌شرط آن‌که استانداردهای کیفیت آب رعایت شود. سهم‌بندی بار مواد زاید (۷۷/1۸)" بخشی از حداکثر بار کل روزانه است که به یک منبع آلودگی نقطه‌ای فعلی یا آتی تخصیص داده می‌شود. سهم‌بندی بار (۸])" درصدی از حداکثر بار کل روزانه است که به یک منبع آلودگی غیرنقطه‌ای فعلی یا آتی تخصیص داده می‌شود. مجموع سهم‌بندی بار مواد زاید برای منابع نقطه‌ای (۷۷1. ۸) و سهم‌بندی بار برای منابع غیرنقطه‌ای (۸.]) به اضافه حاشیه ایمنی (۸105)* معادل 7۸/01 است (۸+۱۸+۸/05 ۷/۱ 710۱-ع1) [۵]. شناخت رابطه علت- معلولی بین کیفیت آب رودخانه و بارگذاری مواد زاید از اولین اقدامات مورد نیاز برای تعیین توان خودپالایی یک رودخانه است. این رابطه از عوامل مختلف فیزیکی مانند بده» سرعت جریان» عمق, شیب» زمان حرکت. دما و ویژگی‌های شیمیایی- زیستی مانند اکسیژن‌خواهی بسترء فتوسنتر و تنفس جلبک‌هاء و نیتریفیکاسیون متاثر می‌شود. علاوه بر این ویژگی‌هاء نرخ وقوع واکنش‌های مختلف نیز باید در تعیین این رابطه مد نظر قرار گیرد. در بعضی مواردء کیفیت آب قابل انتظار به همان اندازه‌ای که به بارگذاری مواد زاید حساس استء به نرخ واکنش‌ها حساس می‌باشد. این امر به‌طور مشخص در رابطه با واکنش‌های اکسیژن محلول- اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی (13010/00) که در آن غلظت اکسیژن محلول از واکنش‌های مصرف اکسیژن توسط 3010 |- 310010 10۵[ 07200 0 2 - 1240|۷6 0 /(ا(00-) ۸۱1011۷0 -3 ۷( 1000106 -4 40[ 12201۷ 1۵۱۵۵ لها10 -5 له[ عادد ۷۷ - 6 0 ]7-1 ات5۵ آ0 ۱/0۲۵۵ - 8 -------- صفحهٔ بعد -------- ۷ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ۰ ی ۱ ۰ ۰۰ ی ۰.۰ ۸ ۰ ۰ ۰.۰ ۸ اس اد نیتریفیکاسیون» و اکسیژن‌خواهی رسوب ((501) و واکنش‌های تامین اکسیژن مانند فتوسنتز و هوادهی از اتمسفر متاثر است» صدق می‌کند. برای تعیین عکس‌العمل قابل انتظار رودخانه به ورود آلاینده‌هاء استفاده از مدل‌های ریاضی ضروری است. این مدل‌ها نه تنها امکان پیش‌بینی آثار بارگذاری‌های آتی را فراهم می‌سازند. بلکه کیفیت آب حاصل از شرایطی که در گذشته پایش نشده است (مثل شرایط بحرانی بده کم) را نیز می‌توانند تخمین بزنند. مدیریت کیفیت آب با استفاده از داده‌های برداشت شده از منطقه تحت بررسی و مدل‌سازی فرایندها تامین می‌گردد. در فعالیت‌های مدل‌سازی» روابط مربوط به فرایندها به همدیگر مرتبط می‌شوند تا بتوان رابطه علت و معلولی بین بار آلاینده ورودی به رودخانه و تغییرات حاصل از کیفیت آب را تعیین کرد. سپس از این رابطه می‌توان میزان تصفیه بهینه و مطلوب (ولی نه لزوما اجباری) و از محاسبات ا]1۸1 به لحاظ عدم قطعیت روابط بین بارگذاری و کیفیت آب گنجانده می‌شود. ظرفیت ذخیره مورد نیاز برای توسعه 4 ۰ ۱ بو ی 5 "۷ ۲ 1 . کارشناسان کاربری رمین می‌توانند سناریوهای مختلف بهترین اقدامات مدیریتی (۳۱1۳) ر برای برآورده کردن الزامات بارگذاری مطالعات سهم‌بندی بار مواد زاید (۷/1]. ۸) اطلاعات لازم را برای کمک به تصمیم گیری موثر و کارآمد در مورد میزان لازم تصفیه در یک منبع با منابع متعدد آلاینده فراهم می‌سازد. جهت گیری ۰۷/1۸ کیفیت آب است که با برقراری ارتباط کمی بین بار یک آلاینده مشخص و تاثیر آن بر کیفیت آب محقق می‌شود. بدین ترتیب, حداکتر بار مواد زاید قابل تخلیه در رودخانه به طوری که استانداردهای کیفیت آب مربوط به کاربری (کاربری‌های) رودخانه نقض نشود.ء را می‌توان تعیین کرد [۸]. با این مفهوم و با فرض متناسب بودن هزینه با میزان تصفیهء کم خرج ترین تصفیهء معادل حداقل تصفیه لازم برای رسیدن به می‌توان انجام داد. بدین ترتیب» رویکرد بهتر برای تعیین کم‌خرج ترین سامانه‌های تصفیه, استفاده از شیوه ۷/].۸ برای تعیین بارهای مجاز است. با تعیین بارهای مجاز و مقایسه آنها با بارهای موجود آلاینده‌ها یا بارهای پیش بینی شده برای آینده» سطح کنترل (درصد حذف) مورد نیاز تعیین و سپس روش‌های تصفیه و کاهش آلاینده‌ها بررسی و برآورد هزینه می‌شود تا کم خرج ترین روش شناخته می‌شود. فرایند 7۸/410 استراتژی‌های کنترل منابع آلاینده نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای را تدوین می‌کند تا برآن اساس تصمیم گیران بهینه سهم‌بندی بار آلاینده‌ها را مقایسه کنند. [ - 5001۵۱ 07200 0 2 - ۵01 110۵00101 5 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - کلیات ۷ هدف از تدوین 7۸11 تضمین شرایط لازم کیفی آب برای کاربری‌های مشخص شده رودخانه است. فایده دیگر یک برنامه درست و منطقی سهم‌بندی بار مواد زایدء پیشگیری از تصفیه بیش از حدی است که نه لازم است و نه بهبودی در کیفیت آب حاصل می‌کند. این امر موجب می‌شود تا از منابع مالی موجود استفاده موثرتری به عمل آید. با تدوین 7۸111 سهم‌بندی بار مواد زاید و مجموعه‌ای از اقدامات کنترلی و مدیریتی برای رسیدن به استانداردهای کیفیت آب تعیین می‌شود.هنگامی که کنترل‌های مبتنی بر فناوری در دستیابی به استانداردهای کیفیت آب کافی نباشندء 7۸/411 جهت اعمال کنترل‌های شدیدتر مبتنی بر کیفیت آب اجرا می‌شود. 7۸/01 ترکیبی از سهم‌بندی بار مواد زاید (۷/1. ۸) برای منابع نقطه‌ای, سهم‌بندی‌های بار (1. ۸) برای منابع غیرنقطه‌ای و حاشیه ایمنی (۸105) می‌باشد. حاشیه ایمنی» در حقیقت برای جبران عدم قطعیت‌های علمی موجود در اجرای .7۸/111 است. این عدم قطعیت‌ها می‌توانند ناشی از داده‌های ناکافی یا داده‌های با کیفیت ضعیف یا نبود دانش کافی از آب‌های پذیرنده و آثار آلودگی کاربرد موفقیت آمیز فرایند 7۸/11 برای تدوین یک استراتژی کارآمد برای تضمین کیفیت مطلوب آب» مستلزم شناخت و تعریف دقیق مساله» توصیف توده آبی سیب دیده و یا در معرض تهدید و نیز تمامی آلاینده‌های موثر در تخریب و شناخت و درک محدودیت‌ها و قیود سیاسی و اقتصادی تاثیرگذار بر اجرا و قبول -[۸/11] است. منظور از رودخانه‌های آسیب دیده» رودخانه‌هایی است که استانداردهای کیفیت آب مربوط به کاربری (کاربری‌ها) تعیین شده را ندارند. منظور از رودخانه‌های در معرض تهدید.ء رودخانه‌هایی است که در حال حاضر استانداردهای کیفیت آب را دارندء لکن داده‌ها و اطلاعات موجود درمورد روند تخریب آنها نشان می‌دهد که احتمالا استانداردها در آینده نزدیک نقض خواهند شد. مراجع استانی و یا دیگر مراجع مسئول باید رودخانه‌هایی که استانداردهای کیفیت آب را ندارند شناسایی کرده و اولویت رتبه‌بندی کنند. سپس باید برای هر کدام از این منابع آبیء مطالعات ظرفیت بارگذاری و 1۸4101 انجام شود. فرایند 7۸/411 شامل مراحل زیر است: ۱- شناسایی نظام‌مند توده‌های آبی تخریب شده و یا درشرف تخریب و شناسایی آلاینده یا آلاینده‌هایی که موجب تخریب شده‌اند ۲- اولویت بندی و هدف گذاری توده‌های آبی ۳ تدوین یک استراتزی علمی به عنوان ,1۸/101 برای اصلاح کیفیت آب تخریب شده» رفع تهدید و شرف و بهسازی توده آبی ۴- اجرای ]7۸/1 با اعمال مقررات و نظارت ۵- ارزیابی کفایت فعالیت‌های مرحله چهار در حصول کیفیت مطلوب آب مطالعات ظرفیت بارگذاری و ,7۸11 شامل فعالیت‌های مختلفی است که در چند سطح یا مرحله صورت می‌گیرد. سطح فعالیت‌ها یا کارهایی که برای انجام 7۱/111 لازم استء بستگی زیادی به پیچیدگی و ابعاد مسایل کیفی آب پذیرنده دارد. به طور کلی» برای برآورد و سنجش سطح مطلوب و ضروری مطالعات .7۸/111 باید شرایط ویژه مورد مطالعاتی از نظر ویژگی‌های آب پذیرنده» نوع و ترکیب آلاینده‌ها و تغییرپذیری و ویژگی‌های منابع آلاینده و پاسخ آنها به پدیده‌های هیدرولوژیکی محلی ارزیابی شود. ملاحظات بیش‌تر در این خصوص, شامل ارزش محلی و منطق‌های منابع آبی که حفاظت می‌شوند و نیز مرحله فرایند 1۸/۸11 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها می‌شود. برای مثال, مطالعات [(]1۸/1 در مواردی که تنها یک منبع آلاینده بر کیفیت آب تاثیر داشته باشدء ساده است؛ لکن وقتی که منابع متعدد (نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای و یا هر دو) با اندرکنش و ویژگی‌های پیچیده فاضلاب و ضرورت تصفیه پیشرفته با هزینه زیاد مطرح است. تحلیل پیچیده‌تر شده و مطالعات نیاز به شیوه پیشرفته‌ای دارد. سطح فعالیت‌های فرایند .7۸/101 طیف وسیعی از تخصیص منابع مالی و دیگر منابع به جمع آوری داده‌های کیفیت آب و گستره وسیعی از فعالیت‌های تحلیل مدل‌های ریاضی و واسنجی و اعتبارسنجی آنها دارد. در یک حد این طیف. تحلیل‌های مقدماتی ساده به داده‌های موجود و برآوردهایی از اطلاعات بیش‌تر که برای تحلیل لازم است» بسنده و تکیه می‌کند. در حد دیگر آن. مطالعات ,ا۸11] می‌تواند کاملا جامع و عمیق باشد. در حالی که مطالعات ,[1۸/11 در هریک از این دو سطح باید منطقی و متناسب با شرایط خاص مورد مطالعه باشدء حالت عمومی آنء سطح متوسطی از فعالیت‌ها را ایحاب می‌کند. به هرحال, اطمینان کافی از شناسایی میزان تاثیر گزینه‌های مورد نظر تصفیه, معمولا مستلزم تهیه و تحلیل داده‌های مختص رودخانه مورد مطالعه است. از آنجا که برنامه 7۸/11 مدیران بخش آب و حوضه‌های آبریز را به پذیرش رویکرد مرحله‌ای و توجه به هردو دسته منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای در شرایط پرآبی و کم آبی سوق می‌دهد. روش‌های ساده مدل‌سازی برای شرایط کم آبی می‌تواند به عنوان مرحله اول توسعه .7۱/10 مورد استفاده قرار گیرند. پس از تعریف دقیق و روشن اهداف کیفی آب در حوضه آبریز از طریق ارزیابی‌های مرحله اول و پایش‌های بیش‌ترء استفاده از روش‌های میانه یا پیچیده مدل‌سازی در مراحل بعدی فرایند 7۸/11 ممکن است مورد نیاز باشدز ۵]. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۲ قوانین» مقررات و نگرش‌های زیست محیعلی مربوط به سلامت و کیفیت [ جشس اب رو دخانه‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۳- کلیات اساس و پایه حفظ سلامت و کیفیت منابع آب» مجموعه مقررات و نگرش‌های زیست محیطی مربوط است که در هر کشور وضع ۲-۲- قوانین و مقررات زیست‌محیطی مربوط به کیفیت آب در این بخش به چند نمونه از قوانین و مقررات زیست محیطی مربوط به کیفیت آب در دو کشور جمهوری اسلامی ایران و ایاللات متحده امریکا اشاره می‌شود. ۱-۲-۲ ایران طبق اصل پنجاهم قانون اساسی در جمهوری اسلامی» حفاظت محیط زیست که نسل امروز و نسل‌های بعد باید در آن حیات اجتماعی روبه رشدی داشته باشند وظیفه عمومی تلقی می‌گردد. از این روء فعالیت‌های اقتصادی و غیر آن که با آلودگی محیط زیست یا تخریب غیر قابل جبران آن ملازمه پیدا کند ممنوع است [۱] ضرورت حفاظت کیفیت آب رودخانه‌هاء در قانون حفاظت و بهسازی محیط زیست (مصوب ۱۳۵۳/۳/۲۸ و اصلاحیه ۴ آیین نامه جلوگیری از آلودگی آب (مصوب ۱۳۷۳/۲/۱۸) برنامه‌های پنج‌ساله توسعه کشور و نیز راهبردهای توسعه بلند مدت منابع آب کشور (مصوب جلسه ۱۳۸۲/۸/۲۷ هیئت وزیران) مورد تاکید قرار گرفته است [۱ ]. ۲-۲-۲ ایالات متحده آمریکا- آزانس حفاظت محیط زیست! (۳۳۸) ۱-۲-۲-۲- قانون آب پاک زیربنای حفظ کیفیت منابع آب سطحی در ایالات متحده, "قانون آب پاک" است. این قانون با اعمال انواع ابزارهای مقرراتی و تا سال‌ها پس از تصویب قانون آب پاک در سال ۱۹۷۲ ایالت‌ها اساسا بر حفظ سلامت آب از لحاظ شیمیایی تکیه داشتند؛ لکن | - 5. ۳۵۷۱۲۵۵۵ ۳۳۵1۵010 ۸2600۷ 2 - 016۵ ۷۷/۵۱۵۲ ۸01-۸ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها و سازء مزارع و سایر منابع روانابی آلاینده کم‌تر توجه داشت. در اواخر دهه ۱۹۸۰ تلاش‌ها به سمت کنترل رواناب‌های آلوده معطوف ۲-۲-۲-۲ عناصر کلیدی قانون آب پاک دسترسی به اهداف قانون آب پاک مستلزم توجه به عناصر کلیدی زیر است [۱۰]: -استانداردهای کیفیت آب: اولین قدم در اجرای قانون آب پاک تدوین استانداردهای کیفیت آب سازگار با اهداف این قانون است. پس از آن» پایش و اندازه‌گیری‌های کیفی از منابع آب انجام می‌پذیرد تا رعایت یا عدم رعایت استانداردهای کیفیت أب بررسی شود. -سیاست‌های مقابله با افت کیفیت : در صورتی که استانداردهای کیفیت آب برآورده شوند» سیاست‌ها و برنامه‌های لازم به‌منظور مقابله با افت کیفیت آب و حفظ آن در سطح قابل قبول وضع می‌گردد. پایش کیفی آب جهت اطمینان از رعایت استانداردها ضروری است. -حداکثر بار کل روزانه (7۸/01): در صورتی که منبع آب مورد نظر استانداردهای کیفیت آب را ارضا نکند. باید استراتژی‌های مناسبی جهت رعایت استانداردها تدوین گردد. 1۸/1 از مهم‌ترین و رایج‌ترین استراتژی‌هاست. 7۸/0 مقدار بار مجاز آلاینده جهت ارضای استانداردها و سهم قابل قبول هرمنبع را مشخص می‌کند. کاهش مورد نیاز بار آلاینده با اجرای استراتژی‌های منطبق با قانون آب پاک درکنار به‌کارگیری سایر ابزار موجود قابل دسترس است. ۳-۲- طبقه‌بندی آب رودخانه‌هاء معیارها و استانداردهای کیفیت آب و مقررات تخلیه پساب توصیف می‌شوند. استانداردهای پساب به صورت محدودیت‌های تخلیه جرم آلاینده‌ها به منابع آب می‌باشند. شرایط کیفی آب که بر زیبایی محیط موثر است نیز در قانون‌گذاری‌ها مد نظر قرار می‌گیرند. ۱-۳-۲- طبقه‌بندی آب رودخانه‌ها" شرب., کشاورزی» صنعتی. تفریحی و9 غیره داشته باشد. آب شرب., آبی است که بهک طور مستقیم مورد استفاده انسان قرار می‌گیرد و9 باید علاوه بر این که سلامتی انسان را بده خطر نیندازد. برای مصرف کننده گوار یعنی عاری از رنگ. بو و مره و9 زلال یعنی بدون ۱- ۸۱۱۵0۵۳۵00110 1۳۵] ۲- در این راستا تهیه و تدوین سه راهنما با عناوین, ۱- «راهنمای طبقه‌بندی کیفیت آب خامء پساب‌ها و آب های برگشتی برای مصارف صنعتی و تفریحی ۱- الف» و ۲- «راهنمای طبقه‌بندی کیفی منابع آب خام ایران مصارف شرب» و ۳- «راهنمای طبقه‌بندی کیفیت آب و کاربرد آب برای آبیاری» توسط طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی تهیه شده و یا در دست تهیه می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- کیفیت آب شرب موجود در شبکه توزیع آب شهری باشد؛ بلکه باید از یک سری الزامات کمی و کیفی تبعیت کند که برای هر شهری پتاسیم در محدوده خاصی باشد. کیفیت آب با کاربری صنعتی» تابع نوع صنعت است که متناسب با آن غلظت بعضی از مواد شیمیایی محدود می‌شود. برای فعالیت‌های انسان با تماس مستقیم با آب» مثل شنا و اسکی روی آب یا تماس غیر مستقیم مانند قایقرانی و ماهیگیری استفاده شود. خطرات سلامتی مرتبط با تماس مستقیم انسان با آب‌های تفریحی, شامل عفونت‌هایی که توسط پاتوژن‌ها منتقل می‌شوند و نیز أسیب‌ها و بیماری‌های ناشی از ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آب است. ۲-۳-۲ معیارهای کیفیت آب! معیارهای کیفیت آبء میزانی از غلظت یک آلاینده مشخص» ویژگی‌های کیفی آب و یا توصیفی از شرایط توده آبی است که ارضای آنهاء کاربری تعیین شده آب را ممکن می‌سازد. معیار می‌تواند غلظتی باشد که در صورت عدم تخطی از آن» حیات آبزیان, سلامت انسان و در برخی موارد حیات وحش و به طور کلی کاربری تعیین شده با ایمنی زیادی حفظ می‌شود. معیار ممکن است به صورت یک عبارت توصیفی", شرایط مطلوب را بیان کند و اساس استخراج و تدوین استانداردها باشد و یا به صورت عددی " بیان شود. معیارهای کیفیت آب ممکن است به طور عام و یا برای شرایط ویژه تدوین شوند. این معیارها معمولا به صورت عددی با توصیفی بیان می‌شوند. معیارهای عددی برای مواردی که علت سمیت شناخته شده و یا برای جلوگیری از تاثیر بالقوه آلاینده‌ها بر سلامتی انسان حایز اهمیت می‌باشندء استفاده می‌شوند. معیارهای توصیفی نیز مهم هستند؛ مثل معیار توصیفی "عاری از سمیت" که معمولا جهت محدود کردن سمیت ناشی از تخلیه آلاینده بر گونه‌های آبزی به‌کار می‌روند. به طور کلی, معیارهای توصیفی به صورت "عاری از" ویژگی‌های خاص بیان می‌شوند. معیارهای عددی مقادیری هستند که به صورت میزان؛ غلظت. واحد سمیت و یا دیگر اعدادی که برای حفظ کاربری معین لازم تشخیص داده می‌شوند.ء بیان می‌شوند. سه گروه اصلی معیار کیفیت آب وجود دارد: ۱- معیارها برای حفظ سلامتی انسانء ۲- معیارها برای حفظ حیات آبزیان» و ۳- معیارها برای حفظ حیات وحش. در هر کدام از این سه گروه وسیع» انواع مختلفی از معیارها وجود دارد. برای مثال, معیارهای شیمیایی و معیارهای میکروبیولوژیکی در گروه معیارهای سلامتی انسان وجود دارد؛ در حالی که گروه معیارهای حیات آبزیان شامل معیارهای شیمیایی» معیارهای سمیت. معیارهای زیستی » معیارهای رسوب و معیارهای فیزیکی مثل معیارهای زیستگاه و بیلان جریان رودخانه است. معیارهای کیفیت صرفا مبتنی بر داده‌ها و قضاوت‌های علمی در مورد رابطه بین غلظت آلاینده‌ها و آثار زیست محیطی و سلامت انسان می‌باشند. در تدوین استانداردهاء معیارهای حفظ سلامت انسان, حفظ حیات آبزیان و حفظ حیات وحش استفاده می‌شوند. چند معیار کیفیت آب در زیر توضیح داده می‌شود: 4۵ 0۵110۷ ۷۷/۵۱۵۲ - | ۳10۳۳۵11۷6 - 2 ۵ م۳۵۲۵ - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- 23 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها - معیارهای سلامتی انسان. این معیارها به منظور حفظ سلامت انسان در مقابل آثار آلاینده‌های سرطان زا و مواد سمی -معیارهای سلامت محیط آبی. این معیارها به منظور حفظ سلامت موجودات آبزی و بر اساس چهار نوع آثار منفی تدوین می‌شود : ۱- سمیت حاد؛ ۲- سمیت مزمن؛ ۳- سمی بودن برای گیاهان آبزی و ۴- تحمع زیستی آلاینده‌ها. -معیارهای زیبایی شناختی. تعیین این معیارها با شناخت کیفیت مطلوب آب برای هر کاربری خاص صورت می‌گیرد. این شناخت می‌تواند مربوط به مشکلات طعم و بو یا رشد گیاهان آبزی مضر و حضور حشرات موذی باشد. معیارهای کیفیت زیبایی شناختی آب با تعیین معیار رنگ» فسفر و مواد آلوده کننده محیط تدوین می‌شود. در این معیارها تصریح شده است که آب باید عاری از مواد قابل ته نشینی و تولید کننده رسوبات آلوده» عاری از زباله‌های معلق» کفء» روغن و هر ماده دیگری که رنگ» بو طعم یا کدورت نامطلوب ایجاد می‌کند و یا واکنش‌های منفی فیزیولوزیکی در انسان» حیوانات و یا گیاهان را باعث می‌شود و نیز عاری از موادی که محیط آبی را برای حیات گونه‌های آبزی آلوده می‌سازد» باشد. - معیارهای زیستی: توصیف کننده جامعه آبزی مطلوب است؛ برای مثال» تعداد و انواع ارگانیزم‌های مورد انتظار در توده آبی؛ -معیارهای مواد مغذی: ابزاری است جهت جلوگیری از افزایش بیش از حد مواد مغذی و وقوع تغذیه‌گرایی؛ -معیارهایرسوب: توصیفی از شرایطی است که با تبعیت ازآن, از بروز آثارمنفی رسوبات آلوده و یا غیرآلوده جلوگیری می‌شود. ۳-۳-۲ استانداردهای کیفیت آب مدیریت کارای منابع آب به‌ویژه در چارچوب مدیریت استراتژیک جامع» مستلزم سنجش عملکردها و اقدامات در مقابل استانداردهای قابل قبول و نیز تدوین معیارهایی جهت ارزیابی و پایش تحقق استانداردهاست. استانداردهای کیفیت آب با مشخص کردن کاربری‌های توده‌های آب» تدوین ضوابط حفظ کاربری‌ها و ایجاد تمهیدات و تدارکات حفظ کیفیت آب در مقابل آلودگی؛ اهدافی را برای توده‌های آب تعریف می‌کند. استانداردهای کیفیت آب. تفسیری از معیارهای کیفیت آب به شکل قابل اجرای قانونی و مرتبط با اهداف کلی حفظ کیفیت آب است. استانداردها ممکن است بر اساس عامل‌هایی غیر از ملاحظات بهداشتی از معیارها استخراج شوند. در حقیقت. استانداردها باید به صورتی بیان شوند که امکان اندازه‌گیری کمی داشته باشد و برای منابعی مانند آب‌های سطحی (رودخانه‌هاء دریاچه‌هاء خورهاء آب‌های ساحلی و تالاب‌ها) قابل اعمال باشند. استانداردها و معیارها ممکن است از محلی به محل دیگر متفاوت باشند که از ملاحظات اقتصادی» اهمیت زیست‌بوم‌های خاص یا سطح بهداشت مورد نیاز برای منبع خاص ناشی می‌شوند. استانداردهای کیفیت آب به واسطه نقش اساسی خود در کمک به حفظ و احیای منابع آب‌های سطحی اهمیت فراوانی دارند. استانداردها در تشخیص مسایل کیفی آب ناشی از مسایلی هم‌چون تخلیه فاضلاب بدون تصفیه کافی, رواناب‌ها یا خروجی کارگاه‌های معدنی فعال یا متروک» رسوبات. کودها و مواد شیمیایی از زمین‌های کشاورزی و فرسایش سواحل به واسطه پوشش گیاهی نامناسب» کمک اساسی می‌کنند. استانداردها به فعالیت‌ها در جهت دستیابی و حفظ شرایط کیفی آب نیز کمک می‌کنند؛ فعالیت‌هایی مانند: -------- صفحهٔ بعد -------- -حداکثر بار کل روزانه» سهم‌بندی بار مواد زاید برای منابع نقطه‌ای و سهم‌بندی بار برای منابع آلاینده غیرنقطه‌ای؛ مقررات مربوط به استانداردهای کیفیت منابع آب با کاربری‌های تعریف شده برای آب مرتبط است. در تعیین کاربری‌های مناسب به استفاده و ارزش منبع آب در تامین آب شرب» حفظ حیات گونه‌های آبزی و کاربری‌های تفریحی, کشاورزی» صنعتی و کشتیرانی توجه می‌شود. در تعریف کاربری‌های منابع آبی» مناسب بودن منبع آب از نظر کیفیت فیزیکی» شیمیایی و زیستی » موقعیت جغرافیایی مثال, کنترل بیماری‌های عفونی اولین هدف قانون‌گذاری کیفیت آب بود. پس از آن مواد شیمیایی سمی (به خاطر آثار منفی بر زیست‌بوم‌های آبی نیز از جمله ملاحظات اساسی در تدوین استانداردهاست. 2-۳-۲ مقررات تخلیه پساب در رودخانه‌ها در تدوین مقررات تخلیه پساب به رودخانه‌هاء چند عامل باید در نظر گرفته شود که شامل ماهیت فاضلاب تخلیه شده (نقطه‌ای یا غیرنقطه‌ای» تجزیه‌پذیری و شدت آلودگی)» ظرفیت خود پالایی رودخانه (ویژگی‌های هیدرولیکی» جمعیت گیاهی و جانوری» ماهیت بستر) و کل بارگذاری جرمی ورودی در نقاط مختلف می‌گردد. به علت پیچیدگی عوامل مختلف تعیین کننده کیفیت آب. تفاوت‌های زیادی بین رودخانه‌های کشورهای مختلف و یا بین رودخانه‌های واقع در مناطق آب و هوایی متفاوت وجود دارد. در نتیجه یک مجموعه استاندارد قابل قبول همگان در سطح جهان که بتواند کیفیت پایه شیمیایی یا زیستی آب رودخانه‌ها را تضمین نماید. وجود ندارد. به استناد ماده ۵ آیین نامه جلوگیری از آلودگی آب و با توجه به ماده ۳ همین آیین نامه و با همکاری وزارتخانه‌های بهداشت. درمان و آموزش پزشکی» نیرو» صنایع» معادن و فلزات» کشور و کشاورزی» استانداردهای تخلیه پساب توسط سازمان حفاظت محیط در آمریکاء تخلیه پساب به مجاری پذیرنده از طریق تدوین استانداردهای تخلیه موسوم به "سامانه ملی حذف تخلیه ۱ آلاینده" (۳]۳5«) کنترل می‌شود. در این سامانه» مجوزهای لازم با محدودیت‌های کمی و کیفی پساب در ایالات مختلف صادر و | - ۹۸۵۵۵۱ ۳۵۱۱۵۵۵ ۵۵6 ۳11۱1۵110۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها مسیر رودخانه به منظور بهینه‌سازی استفاده از ظرفیت خودپالایی مجرای آبی تعیین می‌شود. استانداردها با هدف حفظ یا بهبود فرایندهای به‌کار گرفته شده در داخل هر صنعت متفاوت است. 2-۲- شاخص کیفیت آب (۱)۱۷01 تخصصی مورد استفاده کارشناسان و مدیران برای ارزیابی کیفیت آب رودخانه و تصمیم‌گیری‌های مربوط را فراهم آورد. شاخص است که اطلاعات کم‌تری از داده‌های خام خلاصه‌سازی شده را در خود جای می‌دهند. در عین حال نگرش مدیریتی» چنین کاری را ایجاب می‌کند. در استفاده و نتیجه‌گیری از این شاخص‌ها باید احتیاط لازم را رعایت کرد. شاخص کیفیت آب برای ارزیابی اولیه و اهداف مقایسه‌ای (مثلا آیا کیفیت رودخانه در مقایسه با انتظارات» کیفیت بدتری دارد؟) و سوالات کلی (کیفیت آب رودخانه چطور بسیاری از سازمآنهای قانون‌گذاری» راهنماهای مفید و متنوعی را با هدف حفظ کیفیت آب‌ها منتشر کرده اند. این راهنماها را بسیاری؛ مانند اکسیژن محلول هدایت الکتریکی, کدورت و دیگر عواملی که با آزمایش‌های متداول کیفیت آب قابل اندازه‌گیری شاخص کیفیت آب در آمریکا در سال ۱۹۷۰ میلادی توسط بنیاد ملی بهداشت (۳75۳)" تدوین گردید و در حال حاضر به منظور کرد. بر این اساس؛ این شاخص با استفاده از عوامل متداول کیفیت آب که توسط سازمآزها اندازه گیری می‌شود. سامانه درجه‌بندی کیفیت آب را تدوین کرده تا به کمک آن بتوان کیفیت آب رودخانه‌ها را مدیریت کرد. عوامل مورد استفاده در تعیین شاخص کیفیت آب رودخانه عبارتند از: اکسیژن محلول, کلیفرم مدفوعی, ]0۲ اکسیژن‌خواهی 0۵110 ۷/۵۵۲ - |[ 5۵0113110 [۵ 101100 - 2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - قوانین» مقررات و نگرش‌های زیست محیطی مربوط به سلامت و کیفیت آب رودخانه‌ها ۷ نظر گرفته می‌شود. جمع وزنی مقادیر» محاسبه شده و در مقیاس صفر تا ۱۰۰ قرار داده می‌شود. آن‌گاه با توجه به جدول‌هایی» رده کیفی و سلامت رودخانه تعیین می‌گردد. در صورتی که شاخص عمومی کیفیت آب یک منبع آبی کم‌تر از مقدار خاصی باشد. اجرای سهم‌بندی بار مواد زاید و تغییر فعالیت‌های مدیریتی کیفیت آب ضروری می‌شود. در کاناداء شاخص کیفیت آب برای کاربری‌های مختلف محاسبه می‌شود. این شاخص‌ها عبارتند از: -شاخص کیفیت آب برای مصارف شرب تفریحی» آبیاری» و مصارف دامی؛ - شاخص کیفیت محیط آبی برای حیات آبزیان و کاربری حیات وحش؛ -شاخص کلی کیفیت آب برای حفظ سلامتی انسان» زیست‌بوم‌های آبی» حیات وحش و کاربری‌های دیگر. ۵-۲- نگرش‌های مربوط به حفظ سلامت و کیفیت آب رودخانه‌ها ۱-۵-۲۳ نگرش ارزیابی زیستی برنامه‌های پایش زیستی, به طور گسترده در ارزیابی شرایط رودخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از گونه‌های آبزی محاسن متعددی در ارزیابی کیفیت زیست‌بوم‌های پیچیده رودخانه‌های دارد. از آن‌جا که جوامع زیستی آبزی از ویژگی‌های کلی فیزیکی و شیمیایی محیط تاثیر می‌پذیرند» شرایط توده‌های زیستی آبزی شرایط کلی اکوسیستم رودخانه‌های را نمایش می‌دهند [۴]. در طول دهه‌های گذشته» ارزیابی رودخانه‌ها بر استفاده از عوامل فیزیکی- شیمیایی کیفیت آب متمرکز بود. توان اندازه گیری چنین عواملی در کشورهای صنعتی, پیشرفت قابل توجهی داشت؛ با این حال, تخریب هیدرولوزی, ریخت شناسی و تمامیت حوضه رودخانه‌ها به واسطه فعالیت‌های انسانی هم‌چنان ادامه داشت. علیرغم وجود روش‌های متعدد ارزیابی زمین‌ریخت شناسی/ فیزیکی و شیمیایی» نیاز به توسعه روش‌های ارزیابی دقیق و برقراری ارتباط بین روش‌های مزبور در قالب زیستی وجود دارد. از این روء امروزه اکولوژیست‌ها به دنبال روش‌های علمی و عملی ارزیابی تمامیت اکولوژیکی (آن)" آب‌های جاری هستند. طبق تعریف» تمامیت اکولوژیکی عبارت است از "حفظ تمامی فرایندها و ویژگی‌های درونی و برونی مرتبط با محیط زیست به نحوی که وضعیت جوامع زیستی (گیاهان و جانوران) مشابه حالت طبیعی آن‌ها در محیط‌های آبی مشابه باشد." ارزیابی زیستی می‌تواند بر مبنای فیتوپلانکتون‌هاء فیتوبنتوس‌هاء ماکروفیت‌هاء بی‌مهره‌های کف‌زی و ماهی‌ها انجام گیرد. در حقیقت, ارزیابی زیستی از حیات گونه‌های گیاهی و جانوری به عنوان ابزاری جهت نشان دادن شرایط زیست‌محیطی و ارزیابی کیفیت آن استفاده می‌کند. در ارزیابی رودخانه‌ها در مناطق گرم معمولا بر استفاده از ماهی‌ها به عنوان شاخص ارزیابی تاکید می‌شود که با مفاهیمی هم‌چون آکوهیدرولوژی,» اهداف مدیریتی را در قالب زیست‌بوم دنبال می‌کند. در انتخاب گروه شاخص ارگانیزم‌ها باید به میزان خطا و دقت گروه‌های مختلف شاخص در تخمین شرایط رودخانه توجه کرد. بر این اساس, ارزیابی‌های مبتنی بر گونه‌های ماهیء بیش‌ترین توان شناسایی تغییرات در زیست‌بوم‌های رودخانه‌های را با کم‌ترین خطا دارد. ویژگی‌های خاص ماهی‌هاء آن‌ها را از دیگر ارگانیزم‌های آبزی مجزا ساخته و اهمیت آن‌ها را به عنوان شاخص‌های ضروری در ارزیابی تمامیت اکولوژیکی آب‌های جاری و تعیین تخریب آن‌ها افزایش می‌دهد. جوامع ماهی‌هاء بازتاب شرایط حوضه آبریزهستند 116811۷ ۳۵۵10۵10۵ - | -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها که حاکی از حساسیت آن‌ها نسبت به زیست‌بوم آبی و حوضه آبریز آن می‌باشد. به همین دلیل, از جوامع ماهی‌ها در پایش‌های ایده اصلی در این نگرش این است که برای هر ماده شیمیایی» یک حداکثر میزان کنترل (حذف) ممکن یا عملی است که برای و تخلیه کنندگان هر آلاینده ملزم به رعایت آن شوند.ء میزان بارگذاری آلاینده به حداقل می‌رسد. این محدودیت‌ها اغلب با این» سامانه کنترل (تصفیه‌خانه) باید در بهترین حالت عملکرد راهبری شود. برای مثال, غلظت (8)0(1 و کل جامدات معلق فاضلاب شهری تصفیه نشده در آمریکا به ترتیب حدود ۲۰۰ و ۲۵۰ میلی گرم بر لیتر است. تصفیه ثانویه متعارف فاضلاب (ته‌نشینی اولیه و تصفیه ثانویه زیستی) قادر به حذف حدود ۸۵ تا ۹۰ درصد این ترکیبات می‌باشد. بنابراین» استاندارد پساب می‌تواند حدود ۳۰ میلی گرم بر لیتر تعیین گردد. از این روء این نگرش به "بهترین کیفیت ممکن پساب" یا "بهترین فناوری" موسوم است. این نگرش در این نگرش بیان شد. یکی از این گزینه‌هاء ایده تخلیه صفر" بود. این ایده در قانون کنترل آلودگی آب (سال ۱۹۷۲) مطرح شد و هدف آن حذف کامل مشکل فاضلاب شهمری از طریق ممنوعیت تخلیه فاضلاب شهری به آب‌های پذیرنده بود. هر چند این ایده می‌توانست مشکلات کیفیت آب رودخانه‌ها را حل کند.ء اما به واسطه هزینه‌های زیادء این ممنوعیت هیچ‌گاه عملی نشد. بدین ترتیب» گزینه» کاهش میزان آنها در پساب تا کم‌تر از حد قابل قبول محیط زیست است. منطق این گزینه» رسیدن به بالاترین حد کیفیت محیط زیست با کاهش این آلاینده‌هاست. هر چند این ایده ایده اول ر تا حدی تعدیل می‌کند. اما نقص‌هایی نیز دارد که آن هم از هزینه‌های تحمیل شده ناشی می‌گردد. علاوه بر این» در برخی شرایط امکان تخطی از استانداردهای کیفیت آب نیز وجود دارد. برای دلیل که محدودیت‌های تخلیه برای غلظت‌های قابل قبول در آب تدوین شده‌اند. هیچ تضمینی برای افزایش مقادیر آلاینده‌ها در رسوبات و ساختار بدن موجودات وجود ندارد. بیه ۸ ۰۱ ۰ 1 ح آ !1 ۳ ۰ 3 آ ایا ) ۰ پا ۵ ۳ پذیرنده» پایه‌ای برای تعیین مقادیر تخلیه می‌باشد. بنابراین» در این قانون از ایده اصلی استریتر- فلپس استفاده گردید. 460 260 0 [۵ 00۵ - | 6 700 - 2 2 ,۳]02-500 - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - قوانین» مقررات و نگرش‌های زیست محیطی مربوط به سلامت و کیفیت آب رودخانه‌ها ۹ استانداردهای کیفیت آب رودخانه» منحصر به فرد هستند و معمولا با حفظ حیات موجودات زنده مانند ماهی‌هاء مرتبط می‌باشند. برای اکسیژن محلول» استانداردهای متداول ممکن است از ۴ تا ۶ میلی گرم بر لیتر متغیر باشد. بنابراین» از یک مدل به منظور تخمین حداکثر بار مجاز آلاینده بدون تخطی از استانداردها استفاده می‌شود [۶]. با وجود آن‌ که این رویکردء ساده به نظر می‌رسدء لکن موارد زیادی وجود دارد که پیش از اجرا باید به آن‌ها پرداخت. مساله اول» به ابعاد زمانی تحقق استانداردها برمی‌گردد. در مدیریت‌های متداول کیفیت آب رودخانه, شرایط دایمی فرض می‌شود و شرایط کم آب تابستان انتخاب می‌شود. شرایط این دوره برای بسیاری از منابع آب» بحرانی‌تر از دوره‌های دیگر می‌باشد. بنابراین با حفظ استانداردها در شرایط کم آب تابستان» فرض می‌شود در سایر ایام نیز استانداردها رعایت خواهند شد. لازم به ذکر است که در برخی شرایط آب و هوایی سردء که تشکیل پوشش یخ» هوادهی را با تاخیر و مشکل مواجه می‌سازد. جریان‌های کم زمستان از نظر اکسیژن محلول بحرانی خواهند بود. مورد دوم به وجود چندین منبع مختلف آلاینده مربوط می‌شود. در مواردی که یک منبع واحد بر رودخانه تاثیر می‌گذارده روش مشخص است و تنها یک منبع شرایط بحرانی را ایجاد می‌کند. بنابراین تنها یک سطح واحد برای کاهش بار آلاینده تا رسیدن به حد استاندارد وجود خواهد داشت. برای چندین منبع مختلف» روش به این سادگی نیست؛ چراکه غلظت بحرانی اکسیژن محلول با ترکیبی از آثار چندین منبع مختلف حاصل می‌شود. بنابراین» چون تنها یک سطح واحد تصفیه وجود نخواهد داشت. 2-0-۲ نگرش مبتنی بر تحلیل هزینه - سود" در این نگرش فرض بر این است که یا أستان‌های برای کیفیت آب وجود نداشته و یا اگر وجود داردء توان داشتن آن میزان کیفیت آب تمیز وجود ندارد. بر این اساس میزانی از آسیب در یک جایی (انسان» گیاه» مواد و مصالح) قابل قبول است. باید تاحدامکان از طرق معقول میزان آسیب قابل قبول و هزینه لازم برای کاهش آسیب‌ها به آن حد را تعیین کرد. معمولا نرخ یا شیب منحنی هزینه کنترل (تصفیه) با افزایش راندمان تصفیه پس از حد خاصی به صورت نمایی افزایش می‌یاید. در غلظت صفرء میزان آسیب صفر است. هزینه آسیب» یا به عبارت دیگر سود کنترل, در آغاز به کندی بالا رفته و سیس در غلظت‌های بالا به سرعت افزایش می‌یابد. تفاضل هزینه کنترل و هزینه سیب در یک غلظت (راندمان تصفیه) خاصی حداقل است. این حداقل, هزینه بهینه کنترل است و هزینه بیش‌تر یا کم‌تر از آن غیر اقتصادی است. چند مشکل در رابطه با این نگرش مطرح است. اول این که هزینه و سود را از دیدگاه چه کسی باید بررسی کرد؟ از دیدگاه واحد صنعتی یا مردم؟ دوم این که آیا می‌توان قیمتی برای سلامتی یا حیات انسان و کیفیت رودخانه زلال تعیین کرد؟ ۹-۲ ارزیابی مقررات کیفیت آب نحوه طبقه‌بندی رودخانه‌ها در کشورهای مختلف متفاوت است. علاوه براین در یک نوع خاصی از طبقه‌بندی- مثلا طبقه‌بندی بر اساس کاربری- تعداد رده‌ها متفاوت می‌باشد. از جنبه کیفیت آب نیز بسته به اولویت‌های ملی و مشکلات مبتلابه, هر کشور | - 0۵1-86061 ۸۵15 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودبالا یی رودخانه‌ها می‌تواند با توجه به اولویت‌های اقتصادی و وضعیت اقلیمی» تاکید مقررات را بر روی نوع خاصی از آلاینده‌ها متمرکز کند. در عین حال مجموعه‌ای از معیارها در عمده کشورها یکسان است. این معیارها شامل موارد زیر می‌شود: -بیش‌ترین ضریب ایمنی برای آب شرب- با توجه به اهمیت حفظ سلامتی انسان به عنوان محور رویکردهای مدیریت کیفیت آب» بیش‌ترین حفاظت در مورد منابع مورد استفاده برای مصارف شرب و مصارف مواد غذایی به کار می‌رود. -مقابله با افت کیفیت - لحاظ کردن واقعیات اقتصادی و اجتماعی در تعیین میزان کیفیت آب قابل دستیابی امری اجتناب ناپذیر است. در عین حال, از بین بردن سرمایه‌های ملی با انگیزه‌های منفعت اقتصادی جمعی محدود قابل دفاع نمی‌باشد. این امر بدین طریق در مقررات لحاظ شده است که برای رودخانه‌هایی که کیفیت آزها حتی از حد استاندارد نیز بالاتر است. بارگذاری آلاینده فقط تا حدی محاز می‌باشد که به کیفیت پایه آن قبل از ورود هر گونه آلاینده صدمه‌ای وارد -وجود مقررات کیفیت خروجی منابع بارگذاری- اگر چه توان خودپالایی رودخانه‌ها می‌تواند قابل توجه باشد. این امر به معنی مجوز عدم کارایی سامانه‌های تصفیه آلاینده‌ها نمی‌باشد. به همین خاطر در قالب مجوزهای تخلیه به رودخانه‌هاء تدابیری اندیشیده شده است تا کیفیت فاضلاب تصفیه شده در سامانه‌های تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی از میزان کیفیت خاصی به صورت مستمر برخوردار باشد. - توانمندی نیروهای انسانی به عنوان ضمانت اجرایی- کلیه نیروهای انسانی دخیل در حفظ و بهبود کیفیت آب باید نسبت به مفاهیم مربوط أشنایی کافی داشته باشند. به عبارت دیگر استانداردها فقط یک سری اعداد و ارقام ساده نیستند که یک فرد ناآشنا نیز بتواند آنها را فهمیده و اجرا نماید. به همین خاطر مجموعه کارگری,» کارشناسی و مدیریتی باید به صورت یک سامانه منسجم و یک‌پارچه عمل کنند تا ضمانت اجرایی تبعیت از مقررات و حفظ کیفیت آب تامین شود. توجه به این امر به‌ویژه برای کشورهای در حال توسعه از اهمیت خاصی برخورداری است. وحدت رویه در عین عملکرد واقع گرایانه- استراتژی به کار گرفته شده در سطح کلان مدیریت کیفیت آب» تعیین شاخص‌های کیفیت و روش‌های نمونه‌برداری و اندازه‌گیری می‌باشد. در سطح عملیاتی» امکان بروز خلاقیت‌ها از طریق تمرکززدایی و واگذاری تدوین برنامه دستیابی به اهداف حفظ کیفیت آب به مقامات محلی انجام می‌شود. 10 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۳ مفاهیم و اصول خودبالایی رودخانه‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳۳ ۱-۳- کلیات میزان بارگذاری قابل تحمل برای رودخانه‌های مختلف تابع عوامل زمانی و مکانی مختلف مربوط به نوع و شدت بار آلاینده‌های ورودی و نیز شرایط محیطی داخل رودخانه است. در مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌هاء داده‌های پایش در منطقه تحت بررسی به همراه مدل‌سازی فرایندهاء اطلاعات کمی مورد نیاز برای کمک به مدیران در تصمیم‌گیری‌های مربوط به سهم‌بندی بار مواد زاید بین منابع مختلف را تامین می‌کنند. در فعالیت‌های مدل‌سازی» روابط مربوط به فرایندها با یکدیگر تلفیق می‌شوند تا بتوان رابطه علت و معلولی بین بار آلاینده‌های ورودی به رودخانه و تغییرات کیفیت آب را تعیین کرد. ۲-۳- شناسایی و بررسی عوامل تاثیرگذار بر خودپالایی رودخانه‌ها شناخت رابطه علت- معلولی بین کیفیت آب رودخانه و بار گذاری آلاینده‌ها از اولین اقدامات لازم برای تعیین ظرفیت خودپالایی یک رودخانه است. این رابطه» تابع عوامل مختلف فیزیکی مانند بده» سرعت جریان» عمق» شیب. زمان پیمایش» دما و ویژگی‌های شیمیایی- زیستی مانند اکسیژن‌خواهی بسترء فتوسنتر و تنفس جلبک‌ها و نیتریفیکاسیون است. علاوه بر این ویژگی‌هاء نرخ وقوع واکنش‌های مختلف نیز باید در تعیین این رابطه مد نظر قرار گیرد. در بعضی موارد. کیفیت قابل انتظار آب به همان اندازه‌ای که به بارگذاری آلاینده‌ها حساس استء به نرخ واکنش‌ها نیز حساس می‌باشد. این امر مشخصا در رابطه با واکنش‌های" 1301/00 که در ان غلظت اکسیژن محلول تحت تاثیر واکنش‌های مصرف اکسیژن توسط 13010 نیتریفیکاسیون و اکسیژن‌خواهی رسوب (5010)" و نیز واکنش‌های تامین اکسیژن مانند فتوسنتز و هوادهی اتمسفری است» صادق می‌باشد. به طور کلی عواملی که بر فرایندهای زوال" و انتقال بار آلاینده‌ها در رودخانه حاکم بوده و تاثیر این فرایندها را بر اکسیژن محلول تعیین می‌کنند. شامل عوامل مربوط به مقدار و تغییرپذیری منابع آلاینده, شرایط هیدرولوژیکی آب پذیرنده و انتقال آلاینده‌ها ۱-۲-۳ ویزژگی‌های منابع آلاینده منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای - یکی از اقدامات مهم در مدل‌سازی کیفیت آب در سطح حوضه آبریز و یا رودخانه» شناسایی نوع منابع آلاینده و بار آن‌ها است. آلاینده‌ها ممکن است از یک محل مشخص مانند لوله خروجی تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری و صنعتی وارد رودخانه شوند. که در این صورت منبع نقطه‌ای " به آنها اطلاق می‌شود. اصطلاح منبع غیرنقطه‌ای" برای مواردی است که بارگذاری از سطح حوضه آبریز در گستره مکانی وسیعی در رودخانه - مانند رواناب کشاورزی- انجام می‌شود. منابع غیرنقطه‌ای مهم دیگر شامل نشت از آب‌های زیرزمینی» نشست اتمسفری و هوازدگی طبیعی سنگ و خاک است. مکانیزم‌های متفاوتی بر این دو نوع منبع آلودگی حاکم است که موجب آثار متفاوتی بر کیفیت آب‌های پذیرنده می‌شود. | -119301۷60 0 2 - 560161 0۷8260 40 3 - 16 4 - ۳۵۱1۳۵ 5 - 3100011 ۵۵ -------- صفحهٔ بعد -------- :۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها میزان بارگذاری نقطه‌ای از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب و شبکه‌های مرکب (فاضلاب و رواناب شهری) را می‌توان از اطلاعات مندرج در گزارش‌های پایش تخلیه پساب و نیز گزارش‌های آزمایشگاه‌های این تاسیسات تعیین کرد. در اکثر این گزارش‌هاء اطلاعات مربوط به آلاینده‌های متعارف مانند 13010 آمونیاک, نیتروژن کلدال, جامدات معلق و باکتری‌های کلیفرم درج شده است. در تصفیه‌خانه‌هایی که فرایندهای حذف مواد مغذی مانند فسفر در آنها وجود ندارد (مثل تصفیه ثانویه)» اطلاعات مربوط به کل فسفر و یا ارتوفسفات اندازه‌گیری نمی‌شود. در این گونه موارد.ء اندازه‌ گیری این عوامل باید در برنامه پایش کیفیت آب رودخانه گنجانده شود. بارگذاری منابع غیرنقطه‌ای آلاینده‌ها به رودخانه‌ها از طریق رواناب سطحی در حوضه آبریز صورت می‌گیرد. نوع کاربری زمین و ویژگی‌های هیدرولیکی حوضه آبریز از عوامل تعیین کننده میزان بارگذاری غیرنقطه‌ای به رودخانه می‌باشند. روند دراز مدت جنگل‌زدایی و تغییر کاربری به کشاورزی» شهری و حومه شهری, باعث ایجاد تغییرات عمده‌ای در بارگذاری غیرنقطه‌ای به رودخانه‌ها می‌شود. با ارتقای درک اهمیت مسایل آلودگی ناشی از این نوع بارگذاری در جهان» اقدامات مختلف مدیریتی شهری و کشاورزی جهت کاهش بارگذاری آلاینده‌ها از این منابع گسترده پیشنهادء بررسی و اجرا شده است. به‌کارگیری "بهترین اقدامات مدیریتی"" در سطح حوضه آبریز برای کاهش بارگذاری غیرنقطه‌ای» مهم‌ترین استراتژی مدیریت کیفیت منابع آب است. چندین روش مدل‌سازی برای تخمین بارگذاری از منابع غیرنقطه‌ای تدوین شده است. اگر چه این روش‌ها در آغاز به منظور تخمین میزان بارگذاری آلاینده از حوضه آبریز و تامین داده‌های مورد نیاز مدل‌های مجاری آبی پذیرنده به وجود آمده است. لکن آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا در برنامه -آ7۱/41» کاربرد این مدل‌ها را به تدوین و ارزیابی مولفه‌های مختلف برنامه‌های مدیریت حوضه آبریز گسترش داده است. با توجه به این‌که شرایط تصمیم‌گیری در برنامه‌های 7۸411 در همه حوضه‌های آبریز یکسان نیست. بعضی از مدل‌ها برای بعضی از شرایط مطلوب‌تر هستند. از مدل‌های ساده در ارزیابی‌های اولیه و برنامه‌ریزی استفاده می‌شود؛ در حالی که مدل‌های شبیه‌سازی تفصیلی در موافعی که تعیین مبانی طراحی یا ارزیابی برنامه‌های مدیریتی مدنظر است. استفاده می‌شوند. دیگر منابع غیرنقطه‌ای موثر بر برنامه -[7041 شامل نشت آب زیرزمینی» نشست از اتمسفرء و هوازدگی طبیعی سنگ و خاک است. کنترل این منابع به سادگی امکان‌پذیر نیست و در شرایط طبیعی» این منابع غلظت‌های پایه در رودخانه را تشکیل می‌دهند. در هنگام تعیین 7۱/101 منابع غیر قابل کنترل و میزان بارگذاری آنها باید شناسایی شده تا ظرفیت خودپالایی موجود رودخانه را بتوان تعیین کرد. فرایندهای هوازدگی و انحلال ترکیبات موجود در سنگ و خاک. مکانیسم‌های طبیعی هستند که باید به عنوان منابع غیر از این روء کنترل این منابع در یک منطقه خاص و یا حتی در کل حوضه آبریز امکان‌پذیر نیست و معمولا باید در برنامه‌های منطقه‌ای و ملی در نظر گرفته شود. سهم آب‌های زیرزمینی در بارگذاری غیرنقطه‌ای» در صورتی که این منابع آلوده باشند» از اهمیت خاصی برخوردار است. به طور کلی با توجه به این‌که آب‌های زیرزمینی با تشکیلات زمین شناختی طبیعی در تماس هستند. نشت آب حاوی ترکیبات ناشی از هوازدگی و انحلال طبیعی این لایه‌ها در مواردی که آب زیر زمینی آلوده نباشد. باید به عنوان جزء غیر قابل کنترل منابع غیرنقطه‌ای | - ۵۵1 ۱1۵۵2661 ۵165 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودبالایی رودخانه‌ها ۳ در نظر گرفته شود. نشت آب‌های زیرزمینی آلوده به آب‌های سطحی دغدغه مهمی است که شناسایی منابع آلودگی و آلاینده‌های موجود در آنها و نیز ارزیابی میزان تخلیه را ایجاب می‌کند. محل بار گذاری- با توجه به تغییر مداوم ساختار اکولوژیکی در طول رودخانه میزان تاثیر بارگذاری بستگی به محل ورود آلاینده دارد. به بیان دیگرء میزان مشابهی از بارگذاری در نقاط مختلف رودخانه می‌تواند تاثیر متفاوتی بر کیفیت آب رودخانه داشته باشد. از این‌رو مطالعه ظرفیت خودپالایی در مسیر رودخانه از اولین اقدامات لازم در بررسی میزان بارگذاری مجاز است. برای آلاینده‌هایی که امکان واکنش و تجزیه و تبدیل آن‌ها در داخل رودخانه وجود نداردء محل بارگذاری تاثیر زیادی بر میزان تغییر کیفیت نخواهد داشت. زمان بارگذاری- زمان تخلیه بار آلاینده, از عوامل تعیین کننده میزان کاهش کیفیت ناشی از بارگذاری آلاینده است. برای مثال, اگر جمعیت گیاهان فتوسنتزی داخل رودخانه زیاد باشدء تخلیه آلاینده در روز یا شب تاثیر متفاوتی بر کیفیت آب خواهد داشت. دمای آب رودخانه نیز از عوامل موثر بر نرخ واکنش‌های تجزیه و تبدیل است که با توجه به ارتباط زمان و مکان از طریق سرعت جریان» مسافت متاثر از یک میزان بارگذاری خاص در دماهای مختلف متفاوت خواهد بود. شیوه بارگذاری- برای میزان مشخصی از بارگذاری» آثار متفاوتی بر کیفیت آب برحسب شیوه تخلیه می‌توان انتظار داشت. برای مثال, تخلیه بار آلاینده به رودخانه را می‌توان در یک نقطه انجام داد یا می‌توان بارگذاری را در طول مسافت خاصی از رودخانه توزیع کرد. هم‌چنین برای میزان مشخصی از بارگذاری در یک مدت زمان مشخص, می‌توان بارگذاری را متناسب با وضعیت شرایط محیطی برنامه‌ریزی کرد و مثلا به جای ورود آلاینده‌ها در یک ساعت. همان میزان آلاینده را در یک شبانه‌روز به رودخانه تخلیه کرد. این شیوه عملکرد. امکان بهره‌برداری بیش‌تر از توان خودپالایی رودخانه را فراهم می‌سازد. نوع بارآلاینده- یکی از مهم‌ترین عوامل موثر بر کیفیت آب رودخانه تحت بارگذاری آلاینده‌هاء قابلیت تجزیه‌پذیری آلاینده‌ها و سازگاری آنها با جوامع گیاهی" و جوامع جانوری" رودخانه است. بر این اساس» هم آلاینده‌ها باید تجزیه‌پذیر بوده و هم فون و فلور ساز گار در داخل رودخانه وجود داشته باشد تا بتوان میزان تاثیر سو ناشی از بارگذاری را به حداقل رساند. ۳-۳-۳ عوامل هواشناسی,» هیدرولوزیکی و هیدرولیکی عوامل هواشناسی و هیدرولوژیکی- اثر موضعی یک بارگذاری تابع میزان نسبی بار آلاینده و بده رودخانه است. خودپالایی آلاینده تابع شرایط هیدرولوژیکی (بده رودخانه)» ویژگی‌های حمل و انتقال و کیفیت پایه رودخانه است. به همین خاطرء تغییرات فصلی و تغییرات ناشی از واقعه بارش در هیدرولوژی حوضه آبریز و نیز ویژگی‌های تجمع و شسته شدن آلاینده می‌تواند تاثیرات خیلی متفاوتی بر کیفیت آب پذیرنده در حین و بلافاصله بعد از هر واقعه بارش داشته باشد. در مواقع بارندگی که بده جریان رودخانه معمولا زیاد می‌شود. انتقال و ظرفیت خودپالایی نیز افزایش می‌یابد. با این وجودء ته نشینی و انباشتگی آلاینده‌ها در کف رودخانه و مکان‌های با سرعت نسبی کم‌تر» می‌تواند اکسیژن‌خواهی در این نقاط را به حد بحرانی برساند. در مواقعی که سهم نسبی بارگذاری منابع غیرنقطه‌ای قابل توجه است. وقایع بارش باید در مدل‌سازی لحاظ گردد. [| - ۵ 2- 4 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها در اغلب مواردء تحلیل و مدل‌سازی اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی عمدتا بر تخلیه آلاینده‌ها در دوره‌های خشک هیدرولوژیکی و بده پایه متمرکز است. اگر چه نرخ و ترکیب تخلیه آلاینده‌ها در دوره‌های خشک نسبتا ثابت استء لکن بده پایه تغییرات فصلی و سالانه دارد. در شرایط آب و هوایی ایران» بده زیاد رودخانه‌ها معمولا در فصل زمستان و اوایل بهار به خاطر بارندگی» ذوب برف و باران‌های بهاری مشاهده می‌شود؛ در حالی که بده کم" فصلی در تابستان و اوایل پاییز رخ می‌دهد. با توجه به این الگوهای فصلی هیدرولوژیکی و آب و هوایی (بده کم حداقل ترقیق و دمای زیاد)» تابستان و اوایل پاییز دوره‌های بحرانی برای ارزیابی بدترین حالت اثر بارگذاری آلاینده‌ها بر کیفیت آب می‌باشند. در این دوره‌ها شرایط جریان به حالت دایمی" نزدیک می‌شود. تحلیل و ارزیابی داده‌های جمع‌آوری شده در این دوره معنی‌دارتر است؛ چون در مدل‌سازی ریاضی برای ارزیابی اکسیژن محلول در رودخانه. فرض حالت دایمی به خاطر منابع نقطه‌ای نسبتا ثابت در نظر گرفته می‌شود. در رودخانه‌هایی که رژیم جریان توسط سد(های) مخزنی در بالادست تنظیم می‌شود. بسته به قاعده بهره‌برداری از مخزن و نیز رژیم تقاضای آب» جریان کم رودخانه ممکن است در پاییز یا زمستان وجود داشته باشد. بده زیاد موجب حمل سریع آلاینده‌هاء شرایط مناسب اختلاط و زمان ماند کوتاه شده و بنابراین آثارسو اکولوژیکی را کاهش می‌دهد. برعکس, در رودخانه‌های با زمان ماند زیاد ناشی از بده کم حذف کند آلاینده‌ها باعث ایجاد شرایطسو اکولوژیکی مانند پایین بودن غلظت اکسیژن محلول, غنی سازی از مواد مغذی و مشکلات تغذیه‌گرایی می‌شود. عوامل هیدرولیکی- عواملی که بر زمان پیمایش آلاینده‌ها در یک رودخانه تاثیر دارند شامل عمق» عرض, مساحت مقطع عرضی و شیب کف و شیب هیدرولیکی است. در بعضی از مواردء اطلاعات مربوط به مدت زمان پیمایش " و شیب هیدرولیکی موجود است و در دیگر موارد. این اطلاعات را باید از طریق انجام آزمایش‌های استفاده از تزریق رنگ در داخل جریان آب به دست آورد. تغییرات هندسی هیدرولیکی ناشی از نوسان‌های بده نیز باید پیش‌بینی شود. تغییرات بده به نوبه خود باعث تغییر در سرعت و عمق جریان می‌شود که هر دو تاثیر زیادی بر ظرفیت هواگیری رودخانه از اتمسفر دارند. اساسا دو شیوه برای تعیین هندسه هیدرولیکی و زمان حرکت جریان برای شرایط آتی وجود دارد. در شیوه اول» روابطی به‌صورت زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. (۱-۳) 7 - ۷ (۲-۳) 00۳ -]] (۳-۳) آ - ۷ که در روابط فوق عوامل به شرح زیر می‌باشند: ب0۷] - | 2 - 5100-10 3 - 1۳۵۷۵۱ 6 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳۷ ۷۷- عرض برحسب متر که 2 ۳ وه ثابت‌های رودخانه و 10 13 و ] نماهای روابط می‌باشند. این ثوابت با تغییر اندازه حوضه رودخانه تغییر می‌کنند. با توجه به این که بده رودخانه برابر حاصلضرب مساحت مقطع و سرعت ( ۷ ۷ ۸ < ) می‌باشد و مساحت مقطع نیز حاصلضرب عرض در عمق (]1 ۷۷/۱ - ۸ ) است. می‌توان نشان داد که محموع نماها ( ۲ + +171) برابر ۱ است. تحربه براساس رودخانه‌های مختلف نشان داده است که: > گستره (۰/۶- ۰/۴)؛ نمونه‌وار" (۰/۵) 0 < گستره (۰/۵- ۰/۲)؛ نمونه‌وار (۰/۴) ] < گستره (۰/۲- ۰)؛ نمونه‌وار (۰/۱) درصورتی که بیش از یک مجموعه داده موجود باشد.ء رسم مقادیر مساحت مقطع (۸)» عمق (11) و سرعت (۱۷) در مقابل بده جریان رودخانه (0)) در مختصات تمام لگاریتمی, امکان تعیین این کمیت‌ها برای مقادیر دیگر را فراهم می‌سازد. شیب چنین نمودارهایی» مقدار نما را نشان خواهد داد. در شیوه دوم» سرعت. عمق, و عرض رودخانه برای بده‌های مختلف به‌صورت مستقل محاسبه می‌شود. معمولا در بسیاری از مدل‌های کیفیت آب مدل‌های هیدرودینامیکی مبتنی بر معادلات مومنتم و پیوستگی برای مدل‌سازی جریان تعبیه شده است. یک روش ساده, استفاده از معادله مانینگ برای برقراری رابطه بین سرعت., عمق, شیبء» و ضریب زبری رودخانه است. تخمین ضریب زبری معمولا" ساده‌تر از تخمین ثوابت و نماهای روابط قبلی است. ۳-۲-۳- عوامل فیزیکی, شیمیاییء زیستی و اکولوژیکی آب بررسی واکنش‌ها و انتقال جامدات معلق و محلول در رودخانه‌ها سابقه طولانی دارد. بر خلاف دیگر اجزای کیفی آبء مدل‌های جامدات معلق و محلول آب بیش‌تر توسط مهندسان منابع آب توسعه یافته اند تا مهندسان محیط زیست. دلیل این امر تمرکز فعالیت‌های اصلی مهندسان محیط زیست بر کنترل منابع آلاینده نقطه‌ای است؛ در حالی‌که مشکلات ناشی از جامدات معلق و محلول» بیش‌تر منشا غیرنقطه‌ای دارند که در هیدرولوژی و حوضه‌های آبریز مورد بررسی مهندسان منابع آب قرار می‌گیرند. علاوه بر آن» تغییرات جامدات معلق و محلول بسیار کم‌تر از دیگر مسایل زیست محیطی از واکنش‌های زیستی و شیمیایی تاثیر پذیرند و در بیش‌تر مواردء تغییرات آنها تزها به واسطه انتقال فیزیکی است. جامدات معلق و رسوب- جامدات معلق می‌توانند ماهیت آلی یا معدنی داشته یا مایعی غیر قابل اختلاط " با آب باشند. جامدات معلق معدنی شامل خاک رس, گل و لای و دیگر مولفه‌های خاک می‌باشد که در آب‌های سطحی به وفور یافت می‌شوند. جامدات معلق آلی شامل بافت‌های گیاهی و جامدات زیستی (باکتری» جلبک و غیره) می‌باشند که در آب‌های سطحی وجود دارند. این مواد معمولا ناخالصی‌های طبیعی بوده که بر اثر فرسایش سطح حوضه آبریز توسط جریان آب تولید می‌شوند. مواد معلق دیگر می‌تواند ناشی از فعالیت‌های انسانی باشد. فاضلاب انسانی حاوی مقدار زیادی جامدات معلق است که عمدتا ماهیت آلی دارند. کاربری‌های هام و7 - ۱ ۵اطازد 1 -2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها صنعتی آب نیز مقدار زیادی مواد معلق آلی و معدنی وارد توده‌های آبی می‌کند. مایعات غیر قابل اختلاط مانند روغن و گریس نیز اغلب از اجزای فاضلاب می‌باشند. در صورت عدم حذف جامدات معلق از پساب‌های آلوده این مواد در کناره و کف رودخانه‌ها انباشته شده و یا به صورت شناور توسط آب جابه جا می‌شوند که نه تنها جلوه ظاهری نامناسبی ایحاد می‌کنندء بلکه در ایجاد اکسیژن‌خواهی و ایجاد شرایط عفونی در آب سهم عمده‌ای دارند. در گذشته, مدل‌های شبیه‌سازی انتقال رسوب در رودخانه‌ها فقط بعد فیزیکی انتقال رسوب را مدنظر قرار داده و بیش‌تر بر تاثیرات هیدرولوژیکی و هیدرولیکی رودخانه بر شستگی» تعلیق» انتقال و ترسیب رسوبات تاکید داشتند. امروزه ابعاد زیستی و شیمیایی انتقال رسوب نیز با تلفیق تحلیل کیفیت آب و مدل‌سازی انتقال رسوب» بررسی می‌شود. سه مساله که ضرورت و اهمیت این کار را بیش‌تر می‌کند عبارتند از: الف- زیستگاه موجودات زنده چرخه حیات بسیاری از ارگانیزم‌ها از جمله ماهی‌هاء شدیدا به رسوبات کف سامانه‌های رودخانه‌های وابسته است. برای مثال, بسیاری از موجودات برای تولید مثل نیاز به انواع خاصی از مواد دارند. علاوه بر آنء زنجیره غذایی مرتبط با رسوبات کف. مواد مغذی مورد نیاز بسیاری از موجودات را فراهم می‌آورد. بنابراین» مدل‌های انتقال رسوب به حفظ منابعی مانند محل‌های پرورش ماهی کمک می‌کند. نگرانی از انقراض گونه‌های در معرض خطرء انگیزه انجام چنین کارهایی را دو چندان کرده است. ب- انتقال مواد سمی انتقال مواد سمی» ارتباط بسیار نزدیکی با انتقال جامدات در سامانه‌های آبی دارد. بسیاری از آلاینده‌ها در کف منابع طبیعی آب متمرکز می‌شوند. بنابراین مدل‌های مواد سمی در رودخانه‌هاء نیاز به تعیین مشخصه‌های انتقال رسوب در آب دارند. ج- اکسیژن خواهی مواد کف در برخی مواقع, مشاهده شده است آب‌هایی که فاضلاب دریافت می‌کنند پس از یک دوره کوتاه پرآبیء افت شدید اکسیژن محلول را تجربه می‌کنند که یک عامل آن کنده شدن و تعلیق مواد غنی شده رسوبات کف و تحمیل افت اکسیژن در یک دوره کوتاه مدت است. مکانیزم‌های انتقال رسوب می‌توانند ابزاری منطقی برای شبیه‌سازی چنین پدیده‌هایی را فراهم آورند. جامدات محلول- وجود جامدات محلول ناشی از ماهیت حلال بودن آب می‌باشد. جامدات محلول نیز می‌توانند آلی یا غیر آلی باشند. مواد غیر آلی شامل مواد معدنیء فلزات و گازها بوده و بر اثر تماس آب با اتمسفر و سطوح مختلف یا خاک. وارد آب می‌شوند. مواد آلی محلول شامل مواد حاصل از فاسد شدن محصولات کشاورزی و پوشش‌های گیاهی اطراف رودخانه» مواد شیمیایی آلی و گازها و بخارهای مواد آلی محلول می‌باشد. حضور مواد جامد محلول در منابع طبیعی آب می‌تواند مشکلات جدی در کیفیت آب ایجاد کند. بسیاری از مواد حل شده در آب دارای آثار نامطلوبی مثل جلوه ظاهری, طعم؛ بو و مزه نامناسب می‌باشند. برخی از مواد شیمیایی محلول می‌توانند سمی بوده و اجزای آنها سرطان‌زا باشند. در برخی موارد. اجزای مختلف می‌توانند در آب با هم ترکیب شده و موادی مانند تری هالومتان‌ها را به وجود آورند که از اجزای اولیه» خطرناک‌تر می‌باشند. افزایش مواد جامد محلول می‌تواند بر اثر تخلیه پساب‌های کشاورزی نیز بروز کند. مصرف آب در کشاورزی باعث افزایش غلظت مواد محلول در آن می‌شود. این فرایند با فرار آب از طریق تبخیر تشدید می‌شود. علاوه بر آن در صورتی که آب در مخزنی ذخیره -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳۹ گردد» افزایش غلظت نمک در آن قابل توجه خواهد بود. با توجه به این که بسیاری از این مواد پایستار" هستندء غلظت آنها به شدت روش‌های تحلیلی مختلفی برای توصیف تغییرات غلظت جامدات محلول در رودخانه‌ها توسعه یافته است. نحوه تغییرات غلظت جامدات محلول در مخازن ذخیره آب را نیز می‌توان شبیه‌سازی کرد. شبیه سازی غلظت جامدات محلول در سامانه‌هایی که رودخانه‌ها جامدات محلول وجود دارد که در قالب مدل‌های متعارف کیفیت آب و با در نظر گرفتن تغییرات بیلان آب استفاده می‌شوند. فرایندهای مختلفی در رودخانه بر تغییر غلظت آلاینده‌های تخلیه شده در رودخانه موثر هستند. این عوامل, فرایندهای زوال و نتقال هستند که اصلی ترین آنها عبارتند از: فرایندهای همرفتی ", پراکنش "و واکنش [۵] همرفتی- همرفتی» فرایند اصلی انتقال آلاینده‌ها در جهت جریان رودخانه است. انتقال همرفتی جانبی در عرض رودخانه معمولا نادیده گرفته می‌شود. اختلاط کامل بار آلاینده و جریان رودخانه در جهت عمودی و جانبی معمولا در مسافت کمی پس از ورود آلاینده صورت می‌گیرد. پراکنش- اگر ذرات آب در مقطع عرضی رودخانه با سرعت یک‌نواختی حرکت کنند. زمان رسیدن آنها به یک محل خاصی در پایین دست رودخانه یکسان است. در عمل, به خاطر تفاوت‌های جانبی سرعت.ء زمان رسیدن هر دره متفاوت بوده که منجر به اختلاط آشکار ذرات به علت گرادیان‌های عمودی و جانبی سرعت می‌شود. برای مثالء سرعت آب در مرکز مقطع رودخانه نزدیک سطح آب بیش‌تر از سرعت جریان در کناره‌ها و نزدیک کف بستر است. این فرایند به پراکنش طولی موسوم است. در تحلیل آثار پالس مداوم بار آلاینده تاثیر فرایند پراکنش بر غلظت نهایی آلاینده در داخل رودخانه را می‌توان نادیده گرفت؛ چون معمولا سهم پراکنش در غلظت نهایی آلاینده در مقایسه با اثر همرفتی ناچیز است. در مواقع بارش که بارگذاری به صورت یک پالس منفرد انجام می‌شود. نقش پدیده پراکنش طولی نیزء به‌ویژه برای مطالعاتی که تحلیل کیفیت آب در مسافت طولانی در مسیر رودخانه بر اثر پالس واکنش - هنگامی که آلاینده‌های تحزیه‌پذیر مانند مواد آلی اکسیژن خواه به رودخانه وارد می‌شوندء پدیده واکنش اهمیت دارد. در حضور اکسیژن» این مواد توسط باکتری‌ها به فرآورده‌های نهایی مانند دیاکسید کربن» نیترات و آب تبدیل و تثبیت می‌شوند. علاوه براین» جلبک‌ها مواد مغذی مانند فسفر و نیتروژن غیرآلی را در حین فتوسنتز» جذب کرده و غلظت آنها را در رودخانه کاهش می‌دهند. توده زنده جلبک‌ها به مواد مغذی غیر آلی باز تبدیل می‌شوند. تعداد زیادی از این واکنش‌های شیمیایی» زیستی و بیوشیمیایی در کاهش غلظت مواد زاید در داخل رودخانه مشارکت دارند. 1] 200 3 - 0 4-0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها اندرکنش این عوامل برای حالتی که بارگذاری آلاینده به صورت یک توده متمرکز به داخل رودخانه تزریق شده و در طول حرکت در مسیر رودخانه پایش می‌شود به صورت شماتیک در شکل ۱-۳ نشان داده شده است. مواد پایستار موجود در فاضلاب یعنی موادی چون کلراید که واکنش‌پذیر نبوده و تجزیه نمی‌شوند. در قالب همرفتی و یا همرفتی به اضافه پراکنش در رودخانه منتقل می‌شوند. رفتار مواد واکنش‌پذیر» تحت تاثیر فرایندهای همرفتیء پراکنش و واکنش است (شکل ۱-۳). بدین ترتیبء رفتار مواد محلول تجزیه پذیر در آب حاصل سرعت و عمل اختلاط آب و تغییر و تبدیل‌های ناشی از واکنش‌های شیمیایی و زیستی در داخل ۳-۳- پاتوزژن‌هاء باکتری‌ها و قارج‌ها ۱-۳-۳- پاتوژن‌ها انگیزه اصلی کنترل کیفیت آبء از نگرانی‌ها در مورد بیماری‌های با منشا آب نشات می‌گیرد. عامل اصلی این بیماری‌هاء پاتوژن‌ها می‌باشند. پاتوژن‌هاء ارگانیزم‌های بیماری‌زایی هستند که در بدن میزبان رشد کرده و تکثیر می‌شوند. برخی پاتوژن‌ها از طریق پوست وارد بدن انسان می‌شوند. عمومی‌ترین راه ورود آنها به بدن» از طریق آب آشامیدنی است. پاتوژن‌ها را می‌توان به دسته‌های باکتری, ویروس» پروتوزواء کرم‌های روده‌ای و جلبک تقسیم کرد [۸] این گروه‌ها عامل بسیاری از بیماری‌های با منشا آب هستند.ء ولی اندازه‌گیری غلظت آنها اغلب بسیار مشکل است. بدین جهت در مدیریت و مدل‌سازی کیفی آب بر مقدار "ارگانیزم‌های شاخص" تمرکز می‌شود. معمولا گروه‌هایی از ارگانیزم‌ها وجود دارند که اندازه گیری آنها ساده بوده و به وفور در مدفوع انسان و حیوان یافت می‌شوند. وجود آنهاء به احتمال زیاد نشان‌دهنده وجود پاتوژن‌هاست. سه دسته عمده باکتری‌های شاخص عبارتند از : ۳( ۱ خ ۰ ۰ ۰.۰ ۰ خ ۰ پیش ۰" - کلیفرم کل (۳]). گروه بزرگی از باکتری‌های بی هوازی» گرم منفی» بدون اسپور و میله‌ای شکل هستند که دارای توان تخمیر لاکتوز و تولید گاز می‌باشند. کلیفرم‌ها از مدفوع جانوران خونگرم منتشر می‌شوند و در خاک‌های آلوده نیز وجود دارند. اشریشیا کلی " و آثروباکتر به ترتیب دو باکتری معمول در بدن موجودات و خاک می‌باشند. ۰ ۰ ۳ ۹ ۰ ۰ ۰ ۶ ۰ پات ۰ 1 خ - کلیفرم مدفوعی (-)۳). زیر مجموعه‌ای از :)7 است که در روده جانوران خونگرم تولید می‌شود. از انجا که این ارگانیزم‌ها شامل ارگانیزم‌های خاکی نمی‌شوندء بر )7 ترجیح داده می‌شوند. اندازه‌گیری آنها توسط آزمون استاندارد کلیفرم کل در دمای بالا (۴۴/۵ درجه سانتیگراد) انجام می‌گیرد. تعداد)۳] حدود۲۰ درصد )1 درنظر گرفته می‌شودء ولی معمولا به ۰ ۰ ه ۳ ۳ ۰ ۳ ۰ ۰ ۰.۰ ۰ ۰ ۰ ۰.۰ ۰ خ خارج می‌شود. 0 آ2ا10 -۱ اه ۳۹۵۲۵۲۱۵۱1۵ -2 0 اه۳ -3 ٩۱۳۵1۵۵۵۵۲۵‏ [۵ت۳ -4 -------- صفحهٔ بعد -------- قصل سوم - ۲-۳-۳- باکتری: فناوری زیس بیماری‌های همرفت و واکش همرفت اس وا ۱۷ با 0 : : 1 ۱ : ۱ 1 زعملن وهلن همرفت, واکنش و پراکنش )1 همرفت و پراکلش سس 7 ۳ که و و ٍ فسله فاعله : ۲ شس ‏ ح ی 0 ۱ : ۲ زملن زمان شکل ۱-۳- اندرکنش مکانیزم‌های انتقال بار در یک رودخانه [۵] باکتری‌ها فا در چرخه کربن, اکسیژن و نیتروژن در فرایندهای تولید و تجزیه مواد آلی نقش اساسی دارند. باکتری‌ها عموما در انسان 9 گیاه می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها باکتری‌ها از نظر متابولیسم به دو دسته تقسیم می‌شوند: اتوتروف (خودپرور): ارگانیزم‌هایی هستند که انرژی مورد نیاز خود را از نور خورشید یا اکسیداسیون ترکیبات شیمیایی به دست آورند. سیانوباکترها گروهی از باکتری‌های فتوسنتزی در حوضه‌های آبریز آلوده می‌باشند که توده‌های خطرناکی تولید می‌کنند. هتروتروف (دگرپرور): ارگانیزم‌هایی هستند که از مواد آلی پس از تبدیل آنزیمی و اکسیداسیون شیمیایی» به عنوان منبع غذایی استفاده می‌کنند. این گروه از باکتری‌ها مسئول فرایندهای تجزیه به‌شمار می‌روند و عنصری اساسی در چرخه‌های تبدیل و تولید مواد مغذی (آلی و معدنی) در محیط زیست می‌باشند. انرژی مورد نیاز برای سنتز سلول ممکن است از نور یا از واکنش اکسایش شیمیایی به دست آید. ارگانیزم‌هایی را که می‌توانند از نور به عنوان منبع انرژی استفاده کنند نورپرور (فتوتروف) می‌نامند. ارگانیزم‌های نورپرور می‌توانند دگرپرور (هتروتروف) یا خودپرور (اتوتروف) باشند. ۳-۳-۳ قارچ‌ها قارچ‌ها انواع مختلفی داشته و در هر شرایطی (در آب‌های شیرین» آب‌های ساحلی و خاک) یافت می‌شوند. قارچ‌های مرتبط با توده‌های مرده گیاهانء در جرخه مواد آلی به خصوص در تحزیه پلیمرهای گیاهی مانند سلولز و لیگین اهمیت زیادی دارند. قارچ‌ها در حذف زیستی فلزات سنگین و هیدروکربن‌های حلقوی نیز بسیار موثر هستند. ترکیب باکتری‌های هتروتروف و قارچ‌هاء سامانه موثری در تجزیه مواد آلی ایجاد می‌کند که تحت عنوان «چرخه میکروبی» شناخته می‌شود. این سامانه. مسئول تبدیل و معدنی کردن مواد آلی و استخراج مواد مغذی معدنی برای تولیدکننده‌های اولیه می‌باشد. هم‌چنین این میکروارگانیزم‌ها به عنوان منبع غذایی روتیفایرها محسوب می‌شوند. فرایندهای میکروبی اهمیت زیادی در زیست‌بوم‌های آبی دارند. نتایج تحلیل‌های زیستی » اطلاعات زیادی در مورد نرخ‌های تجزیه و چرخه مواد مغذی در محیط زیست فراهم می‌آورد. نرخ فرایندهای میکروبی در آب‌های شیرین به عوامل زیر بستگی دارد: - غلظت اکسیژن محلول: در خلال تجزیه موادء اکسیژن مصرف می‌گردد و کاهش غلظت اکسیژن محلول به کم‌تر از ۰۵-۱ میلی گرم بر لیتر» می‌تواند نرخ فرایندهای میکروبی را به شدت کاهش دهد. -دما: در دمای صفر درجه سانتی‌گراده مصرف اکسیژن جهت معدنی کردن ترکیبات آلی تقریبا متوقف می‌شود. در حقیقت نرخ فرایندهای میکروبی بستگی به دما داردء هرچند برخی گونه‌ها با فعالیت در دماهای بسیار بالاا یا کم سازگار شده‌اند. - || : نرخ واکنش‌ها با تغییر 1 ]0 به شدت تغییر می‌یاید. -وجود مواد آلی: فعالیت جمعیت میکروبی بستگی زیادی به مقدار مواد آلی موجود دارد. در برخی سامانه‌های آبی؛ نرخ فرایندها با وجود مواد مغذی معدنی و مبه‌ویژه فسفر محدود می‌گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳۳ 2-۳ مواد سمی امروزه» مقدار زیادی مواد شیمیایی» چه جهت مصرف و چه به عنوان مواد زاید تولید می‌شود. با افزایش تنوع و حجم مواد شیمیایی تولیدی, بر آثار منفی نامطلوب این مواد نیز افزوده می‌شود. به دلیل خطر بالقوه تماس این ترکیبات با گیاهان و جانوران, مقدار مواد سمی و سرطان زا در محیط ریست. به معیار ممهمی برای ارزیابی کیفیت محیط ریست تبدیل شده است| ۷]. مقدار یا غلظت تر کیبات سمی در محبط زیست بستگی به مقدار ماده اضافه شده به محبط و فرایندهایی دارد که بر نحوه تغییرات و زوال و انتقال آن موثر هستند. فرایندهای انتقال, مواد شیمیایی را بسته به تمایل ترکیب با هر فازء بین اتمسفر و محیط‌های آبی و خاکی پخش می‌کند. فرایندهای تبدیل در هرفاز با تغییرات شیمیایی آلاینده‌هاء آزها را به شکل‌های دیگری تبدیل می‌کنند که سمیت کم‌ترء مساوی یا بیش‌تر از حالت اولیه خواهند داشت. نرخ وقوع واکنش‌ها به نوع ترکیب و شرایطی محیط بستگی دارد. مجموع این فرایندها و اندرکنش آنهاء سرنوشت زیست‌محیطی و نتیجه تماس موجودات زنده با آلاینده سمی ر تعیین می‌کند. به طور کلی» مشخصات مواد سمی با مشخصات آلاینده‌های متعارف محیط‌های آبی متفاوت است. تنها تعداد کمی از اجزای کیفی آب تحت عنوان «متعارف» طبقه بندی شده‌اند. در سال‌های گذشته» توجه طرح ریزان و محققان بیش‌تر به این عوامل, مانند دارند که امکان ورود هریک از آنها به محیط زیست وجود دارد. باوجود آن‌ که انواع آلاینده‌های متعارف محدود می‌باشد. منابع تولید کننده آنها مقدار بسیار زیادی از آنها را تولید می‌کنند. از آن جا که بسیاری از منابع آب سطحی, ظرفیتی برای‌حذف و پالایش آلاینده‌های متعارف مانند 1301 بدون بروز آثار منفی قابل مشاهده دارند» تخلیه مقادیر محدود آلاینده‌های متعارفء قابل قبول و غلظت آلاینده‌های متعارف با واحدهای 1 (یا میلی گرم بر لیتر) بیان می‌شود. به دلیل مقادیر کم مواد سمی رهاشده در ترکیبات متعارف در مقایسه با مواد سمی, حداقل هزار برابر متفاوت خواهد بود. بنابراین» باتوجه به آثار منفی ترکیبات سمی در بسیاری از مواد شیمیایی سمی, به شدت به مواد معلق و رسوبات کف می‌چسبند و در نتیجه می‌توانند بخشی از رسوبات کف توده‌های آبی گردند. زمان ماند چنین موادی می‌تواند چندین سال باشد. بنابراین» بستّه به ویژگی‌های مواد سمی,» دوره تاثیر آن‌ها اما مقادیری از ۳۴3 می‌تواند سال‌ها در کف باقی بماند. درنتیجه, دوره بهسازی سامانه می‌تواند سال‌ها طول کشدا ۷]. تفاوت‌های عمده آلاینده‌های متعارف و سمی را می‌توان از دیدگاه‌های مختلف زیر نیز مورد بررسی قرار داد: طبیعی در مقابل غیر طبیعی و خارجی - مشکل متداول آلودگی, از چرخه طبیعی تولید و تجزیه مواد آلی ناشی می‌شود. تخلیه ۳۵۳ ۹اه ۳ - | ۳۵۳۲ که ۳ - 2 برع ار( ۳۵1۷۵1۵۳۱۵۵۵0 - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳5 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها مغذی غیر آلی رشد گیاهان را تسریع می‌کنند. در حالی که» بسیاری از سموم به طور طبیعی به وجود نمی‌آیند. آفت‌کش‌ها و دیگر زیبایی شناختی در مقابل سلامتی - با وجود آن‌ که مسایل زیبایی شناختی تنها آثار آلاینده‌های متعارف نیست. اما کاستن از آلودگی‌های ظاهری از جمله انگیزه‌های اصلی تصفیه چنین آلاینده‌هایی است. در مقابل, مواد سمی برای سلامتی خطر جدی تری به شمار می‌روند. اندک در مقابل زیاد - تعدادآلاینده‌های آب در مدیریت رایج کیفی آب حدود چند ۱۰ عدد می‌باشد. در مقابل» هزاران ماده شیمیایی آلی به طور بالقوه می‌توانند در آب‌های طبیعی وجود داشته باشند. حتی اگر کسری از آنها بالقوه سمی باشند. تاثیر زیادی بر استرآتزی‌های کنترل کیفیت خواهند داشت. دسترسی به اطلاعات با جزییات زیاد در مورد عوامل موثر بر نحوه زوال و انتقال هر آلاینده به صورت منفرد بسیار مشکل است. مطالعه مسایلی مانند افت اکسیژن محلول و تغذیه‌گرایی با توجه به اینکه تعداد کمی مواد شیمیایی درآن نقش دارد.ء راحت است ؛ اما در مقابل» مدل‌سازی مواد سمی به واسطه وجود تعداد بسیار زیاد آلاینده‌های مطرح به صورت تک - جزء در مقابل تقسیم در فازهای جامد/ مایع - در بسیاری موارد. مدل‌های متداول کیفیت آب با آلاینده‌ها به صورت تک - جزء رفتار می‌کنند. بنابراین شدت آنها در منبع آب با تک غلظت اندازه‌گیری می‌شود. مانند کمبود اکسیژن محلول. در مقابل» زوال, انتقال و تاثیرات زیست بوم‌های مواد سمی» ارتباط نزدیکی با نحوه قسمت شدن یا پیوند آنها با مواد جامد در ستون آب یا کف بستر دارد. بنابراین در آنالیز مواد سمی» باید بین شکل‌های محلول و ذره‌ای تمایز قایل شد. تمایز بین این دو به‌خاطر تفاوت اثر مکانیزم‌های موثر بر آن‌ها است. برای مثال» تبخیر شدن (فراریت) تنها در مورد مولفه محلول مطرح است. این تمایز از نقطه نظر ارزیابی تاثیر بر زیست بوم نیز حایز اهمیت است. برای مثالء در ارزیابی آلودگی گونه‌های زنده» نرمال کردن جرم مواد سمی با جرم گونه‌های زنده معیار مناسب تری از آلودگی در مقابل نرمال کردن با حجم آب است. فلزات سنگین نیز ازجمله آلاینده‌های محیط زیست به شمار می‌روند و باعث کاهش توان خودپالایی توده‌های آبی می‌شوند. فلزات سنگین فلزاتی هستند که وزن مخصوص آن‌ها بیش‌تر از ۴ یا ۵ باشد؛ ولی معمولا این اصطلاح برای فلزاتی به کار برده می‌شود که سمی هستند. این فلزات شامل کادمیم» آرسنیک» جیوه سرب» آهن» کروم و کبالت می‌شود. فلزات سنگین دامنه وسیعی از آثارسوء مانند تاثیر بر سامانه عصبی» کلیهء ایجاد جهش ژنتیکی و تولید غدد دارند. همراه شدن فلزات سنگین با ترسیب و تعلیق مجدد ذرات رسوبء مکانیزم کنترلی مهمی در زوال و انتقال آن‌ها در آب‌های طبیعی بوده و با اثر تجمعی خود در زنجیره‌های غذایی, عناصر پایداری به‌شمار می‌روند. از دیگر آلاینده‌هایی که باعث سمیت بر گونه‌های گیاهی و جانوری رودخانه‌ها می‌شوند. می‌توان ترکیبات آلی مانند بی‌فنیل‌های پلی کلرینه (۳۴13) و اکثر آفت‌کش‌ها و علف‌کش‌ها را نام برد. نرخ تجزیه بسیاری از این ترکیبات مصنوعی در زیست بوم‌های طبیعی پایین بوده و به مرور زمان در محیط زیست انباشته می‌شوند. ماهیت این مواد بسیار متفاوت بوده و ساختار شیمیایی آن‌ها نیز -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳ ۵-۳- اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی و سینتیک واکنش‌های اکسیژن محلول فرایندهای میکروبیولوژیکی در خودپالایی سامانه‌های رودخانه‌های آلوده به فاضلاب‌های شهری اهمیت زیادی دارند. فرایند خود پالایی» تاثیر تلفیقی ترقیق, ته نشینی» جذب و تجزیه زیستی است که منجر به بهبود کیفیت آب رودخانه می‌گردد [۵]. سه گروه عمده میکروارگانیزم‌های دخیل در خودپالایی عبارتند از: - پلی ساپروب‌ها : مناطق شدیدا آلوده را اشغال می‌کنند. -مزوساپروب‌ها : مناطق نسبتا آلوده آب را اشغال می‌کنند. -الیگوساپروب‌ها : ار گانیزم‌های آب‌های تمیز می‌باشند. حضور این موجودات باعث بروز تغییرات غلظت آلاینده می‌گردند که جهت توصیف میزان آلودگی و نرخ فرایند خودپالایی در طول رودخانه به کار می‌رود. شرایط محیطی رودخانه که حضور این میکروار گانیزم‌ها را تعیین می‌کند به صورت زیر است: - الیگوساپروبیک: بالادست منطقه آلودگی؛ شرایطعادی‌رودخانه با 10 بالا؛ 1300 پایین و حضور ماهی‌هاء فیتوپلانکتون‌هاء کفزیان و پریفایتون‌های سالم -0- مزوساپروبیک: آلوده زیاد؛ وقوع تجزیه مواد آلی؛ افت تنفس؛ بازیابی فیتوپلانکتون‌ها و فتوسنتز؛ افزایش 13010؛ کاهش 0 احتمال بروز شرایط بی اکسیژن در شب - 0- مزوساپروبیک: آلودگی متوسط؛ حضور فیتوپلانکتون و ماکروفیت؛ تعادل فتوسنتز و تنفس؛ 0] بالا و 1300 پایین؛ برگشت جوامع زنده گیاهی و جانوری به حالت عادی - پلی سایروبیک: منطقه شدیدا آلوده؛ تجمع زیاد توده‌های باکتریایی؛ تنفس بالاء فتوسنتز کم؛ 13010 بسیار بالا؛ 120 بسیار کم؛ عدم حضور ماهی» موجودات کف‌زی و فیتوپلانکتون‌ها؛ تجمع مواد آلی؛ جمعیت غالب قارچ‌ها وجود آلودگی‌های شدید مواد آلی یا سمی می‌تواند جمعیت میکروب‌ها را کاهش داده. از فعالیت آزها کاسته و فرایند خودپالایی را کم اثر سازد. در صورتی که نسبت فاضلاب ورودی به جریان رودخانه کم‌تر از ۱ به ۵۰ باشد» خودپالایی می‌تواند به طور موثری انجام پذیرد. توسعه مناطق با خاصیت بافری و غنی از ماکروفیت‌ها سرعت خودپالایی را با افزایش ته نشینی مواد معلق و تجمع بیش‌تر بار مواد مغذی در سلول‌های گیاهی, افزایش داده و حذف آلاینده‌های آلی از آب را تسریع می‌بخشد. براساس مفاهیم اکوهیدرولوژی» چنین سامانه‌هایی که غنی از ماکروفیت‌ها می‌باشند. با افزایش ظرفیت زیست بوم در مقابل فشارها و خطرهای انسان اندر کنش فرایندهای سینتیکی مختلف 1301/00 در فاز آبی رودخانه در شکل ۲-۳ آورده شده است. این فرایندها در قالب مولفه‌های زیر در مدل‌های کیفیت آب گنجانده می‌شوند: - اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی کربنی؛ خت‌جا۵م‌موزاه ۱-۳ ۱/۵00۵ - 2 0۲00۵ 0د0ع ۸۱ - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها -اکسیژن‌خواهی نیتروژنی (نیتریفیکاسیون)؛ - هوادهی از اتمسفر؛ -اکسپژن‌خواهی رسوب؛ وقتی مواد آلی قابل تجزیه زیستی به مجاری آبی ریخته می‌شود. جلوه ظاهری» طعم؛ و بوی آب تغییر می‌کند. در عین حال مشکل عمده این مواد. تفاضای اکسیژنی است که به آب اعمال می‌کنند. پس از ورود این مواد به مجاری پذیرنده, باکتری‌ها از این مواد تغذیه کرده و مواد آلی کمپلکس مانند پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها را به ملکول‌های ساده‌تری مانند دی‌اکسیدکربن تجزیه می‌کنند. این باکتری‌ها که به باکتری‌های هوازی موسوم هستند در طول این فرایند از اکسیژن موجود در آب رودخانه استفاده اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی کربنی اکسیژن‌خواهی رسوب شکل ۲-۳- اند رکنش فرایندهای سینتیکی (1301. 10 و مواد مغذی در فاز آبی رودخانه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳۷ اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی (13010) معیار غیر مستقیمی از غلظت مواد آلی تجزیه‌پذیر ورودی می‌باشد که در آن کل تقاضای اعمال شده ناشی از فاضلاب ورودی به رودخانه» در مدت زمان لازم برای انجام کامل واکنش‌های تثبیت مواد آلی توسط باکتری‌هاء اندازه‌گیری می‌شود. اگر این تقاضا توسط باکتری‌های هتروترف (دریافت کننده انرژی مورد نیاز از ترکیبات کربن آلی) اعمال شودء اصطلاح 13010 کرینی و اگر باکتری‌های اتوتروف (استفاده کننده از ترکیبات نیتروژن غیرآلی) دخیل باشند. اصطلاح 13010 نیتروژنی به کار برده می‌شود. در عمل» این تقاضاها یکی پس از دیگری رخ می‌دهدء اگر چه می‌تواتند هم‌زمان نیز صورت گیرند؛ ولی میزان اهمیت نسبی آنها متفاوت است. اکسیژن‌خواهی می‌تواند ناشی از واکشن‌های اکسیداسیون شیمیایی نیز باشد که به آن ۲010 گفته می‌شود. 00 از طریق آزمایش‌های استاندارد اندازه‌گیری اکسیژن موجود پس از طی دوره انکوباسیون در دمای ۲۰۶۹۲ در یک دوره زمانی خاص (معمولا ۵ روز) تعیین می‌شود. فرایند اکسیداسیون معمولا در دو مرحله انجام می‌شود: کربنی و نیتروژنی (نیتریفیکاسیون). مرحله اولء توسط ارگانیزم‌های ساپروفیت و از طریق کسب انرژی از شکست و تجزیه ترکیبات آلی کربنی انجام می‌شود. مرحله دوم نیز توسط باکتری‌های اتوتروف انجام می‌شود که نیاز به ترکیبات نیتروژن غیرآلی دارند. هر مرحله, دو مشخصه ویژه دارد: سنتز و تنفس. در مرحله کرینی» انرژی مورد نیاز برای تولید سلول» از تجزیه ترکیبات آلی کرینی پیچیده به آب و کربن دی اکسید به دست می‌آید. پس از تبدیل مواد آلی به سلول‌های باکتریایی» تنفس درون سلولی ار گانیزم‌های سنتز شده به وقوع می‌پیوندد و کربن دی اکسید. آب و معمولا آمونیاک به دست می‌آید. در آزمایش 13010 بین اکسیداسیون کربنی و مرحله نیتریفیکاسیون» حدود ۱۰ روز تأخیر وجود دارد. این تاخیر برای فاضلاب تصفیه شده (تثبیت شده) کم (در حدود ۱ تا ۲ روز) است. در رودخانه‌هاء این دو مرحله هم‌زمان اتفاق می‌افتد؛ هرچند ممکن است برای رودخانه‌های شدیدا آلوده یا رودخانه‌های با اکسیژن محلول کم در مرحله نیتریفیکاسیون تأخیری مشاهده شود. ۳--۱- اکسیزن‌زدایی کربنی در فاز اول واکنش (۰1301 اکسیداسیون مواد آلی کربنی صورت می‌گیرد. این واکنش معمولا از نوع درجه اول است که در آن اکسیژن مصرفی با غلظت مواد آلی تجزیه‌پذیر توسط میکروارگانیسم‌ها و تا حدی با مقدار 2010 تناسب دارد. نرخ این تقاضا تابع حالت ماده آلاینده و میزان تصفیه صورت گرفته بر روی فاضلاب است و برای فاضلاب‌های صنعتی و شهری متفاوت است. شایان ذکر است که نرخ حذف یا تجزیه مواد آلی لزوما مساوی نرخ مصرف اکسیژن نیست؛ چون فرایندهای دیگری مثل ترسیب و فراریت می‌تواند در رودخانه در حال وقوع باشد. نرخ تجزیه مواد آلی توسط میکروارگانیسم‌هاء واکنش درجه اول نسبت به مقدار 13010 باقیمانده فرض می‌شود. این امر بدین معنی است که نرخ تجزیه متناسب با مقدار موجود (آ0(1] است. در هر لحظه زمانی, دو مقدار (1301] اعمال شده و باقیمانده وجود دارد. آنجه اندازه‌گیری می‌شود به" (1301 اعمال شده" و بقیه به " (1301 باقیمانده"" موسوم است. اکسیژن‌خواهی» با گذشت زمان ۱-۳۵۲۵۵ 0 2 - 8۵0۳8 00 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها به کل اکسیژن‌خواهی برای فرایند کلی تجزیه نزدیک می‌شود و نرخ آن با مقدار مواد اکسیژن خواه که می‌تواند سوبستره یا سلول لا ۴۳ وا) 2 که 1 (۵-۳) ( 1 )ما۷ 1 (۶-۳) مونا-ا - ضریب نرخ واکنش (1301 » روز/ ۱ لا - اکسیژن مصرف شده میلی گرم بر لیتر 0 - اکسیژن‌خواهی کل, میلی گرم بر لیتر 1 < زمان» روز بر اساس روابط فوق» نرخ مصرف اکسیژن متناسب با غلظت مواد آلی تجزیه‌پذیر زیستی و مواد قابل اکسیداسیون شیمیایی است. خام (۰/۳۵ روز/۱)» فاضلاب ته‌نشینی شده (۰/۴» روز/۱) 9 فاضلاب تصفیه شده ۰/۲۵۱ روز/۱) این مقادیر با توجه بک ماهیت 9 برداشت شده از رودخانه نشانگر این است که عوامل متعددی در نرخ واکنش در این محیط‌ها موثر می‌باشند. در بسیاری از محیط‌های می‌یابد. کاهش این ضریب به معنی افزایش مقاومت در مقابل اکسیداسیون فراورده‌های نهایی مقاوم‌تر می‌باشد. می‌گیرد. در صورتی که در این آزمایش از مواد بازدارنده استفاده شود.ء به آن 0 گفته می‌شود. در بسیاری از موارد. گردد. برخی نمونه‌های فاضلاب کارخانجات کاغذسازی برای مدتی طولانی‌تر (بیش از۱۰۰ روز) آنالیز می‌شوند. اما اندازه‌گیری‌های طولانی مدت در رودخانه‌ها که زمان پیمایش از منبع تخلیه فاضلاب تا نقطه وقوع حداکثر آافت اکسیژن تنها چند ساعت یا چند روز است و یا ترقیق جریان به واسطه ورود جریان‌های فرعی درمدت کمی اتفاق می‌افتد. نیازی به آن نیست. در آزمایش‌های استاندارد. مقدار اکسیژن مورد استفاده در انتهای یک بازه زمانی خاص تعیین می‌گردد. با جمع‌آوری یک مجموعه از چنین مقادیری» ضریب نرخ واکنش و مقدار نهایی قابل تعیین خواهد بود. 0 | نع 0 هم نامز ۹۳۳۵۵60 - 2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳۹ بیوشیمیایی از رودخانه به آزمایشگاه منتقل شود.» نتایج را می‌توان به کمک گروهی از منحنی‌ها (رابطه ۵-۳) برای مصرف اکسیژن در مقابل زمان انکوباسیون ارائه کرد (شکل ۳-۳- ب). هریک از این منحنی‌هاء مقدار 1۳۱ متفاوتی دارند. مقدار را با حرکت جریان به سمت پایین دست کاهش می‌یابد. اگر ارقام ۲13015 (اندازه‌گیری شده در آزمایشگاه یا محاسبه شده از رابطه ۵-۳) در مقابل معمولا می‌توان آن را از رابطه زیر بر حسب 213010 نهایی تخمین زد. ۸ ۹ را (۷-۳) ۷ مه( ی 65800) ما <(ی6300)] + - ضریب حذف ,(1301-) در رودخانه (روز/۱) (,1..)21300 - اکسیژن‌خواهی کربنی کل اندازه‌گیری شده در محل بارگذاری بعد از اختلاط کامل, میلی‌گرم بر لیتر (,21300)] - اکسیژن‌خواهی کربنی کل در فاصله » از محل بارگذاری, میلی‌گرم بر لیتر ۷ سرعت متوسط رودخانه» متر بر روز زمان پیمایش 1ء برابر ۷/۷ است. معنای رابطه بالا این است که» حذف مواد مصرف کننده اکسیژن از ستون آب با نرخ مکا صورت می‌گیرد. شایان ذکر است که ,! معرف افت کلی مواد آلی محلول در ستون آب بر اثر اکسیداسیون بیوشیمیایی و ته‌نشینی می‌باشد. این عامل تجربی است و با برازش منحنی افت نمایی به داده‌های جممع‌آوری شده میدانی به دست می‌آید. ۷۷ ۰ ۷ ۰ ۷ و ۹ ۱۵ 00 ۸ ۱ 5 ,۴800 0۰ ۰ 1 ۹ 27 اه ما < با 5 ۳ ۰ ۰ :7 0-4 ب ۱)ه.ا ۷ 4 0 داده های رودخانه : ۰ ۵ ۱۰ ۵ یا 1 ما۵ (الف) (ب) شکل ۳-۳- مقایسه (701ا رودخانه و (7)01] که در آزمایشگاه اندازه گیری شده است برای زمان‌های مختلف انکوباسیون[۱۶] -------- صفحهٔ بعد -------- یک راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها نرخ حذف مواد آلی از ستون آب» ضرورتا برابر با نرخ مصرف اکسیژن محلول نیست. ضریبی که مصرف اکسیژن محلول را توصیف می‌کند به صورت (ی؟ا!) نشان داده می‌شود. در صورتی که بین نرخ کاهش 1( (ا) و مصرف اکسیژن (ی؟ا) اختلافی وجود داشته باشد آن را می‌توان با عواملی مانند ته‌نشینیء لخته‌سازی» شستشوی مواد کف یا فراریت ترکیبات مرتبط دانست. برای مثال, برای پساب‌های با غلظت بالای جامدات معلق (که به سادگی ته نشین می‌شوند» م۴ ممکن است بسیار بزرگ‌تر از و باشد. در بسیاری از پساب‌ها که به خوبی تصفیه شده انده غلظت جامدات معلق پایین است و فاضلاب تثبیت شده می‌باشد. در بیش‌تر موارد, نرخ حذف مواد آلی با نرخ مصرف اکسیژن برابر است (م - ,)ا). علاوه بر آن ممکن است ضرایب او را» کاملا متفاوت از نرخ آزمایشگاهی 13010 (۴) باشند. که دلیل عمده آن تفاوت ویژگی‌های فیزیکی و بیوشیمیایی دو محیط است. جهت تعیین یکسان بودن ,او ی؟! از مقایسه نتایج آزمایش نمونه‌های فیلتر شده و فیلتر نشده» استفاده می‌شود. رشد زیستی در کف رودخانه, مواد مغذی» اغتشاش و سازگاری نیز ممکن است در بروز اختلاف بین نرخ‌های آزمایشگاهی (1۳1) و میدانی (بکا و لا) سهم داشته باشند. هر دوی ۲130108 و ,۲383010 در صورتی که نسبت آنها به سمت پایین دست نسبتا ثابت بماند را می‌توان در توصیف زوال 00) رودخانه‌ها به‌کار برد. با این وجودء تنها می‌توان ,۲13010 را جهت شبیه‌سازی کاهش اکسیژن محلول در مطالعات ]7۸1 به‌کار برد. به همین دلیل ضروری است در واسنحی مدل از مقادیر ,0301 استفاده شود. در صورتی که از و301 استفاده می‌شود» ضروری است نسبت بین و(301ان) و ,1701 تعیین گردد. یکی از اهداف ارزیابی رگا (در رابطه ۵-۳؛ لاد و۲300 ۰ منا< ,0800 و روز 1-5 4 تبدیل و۲300 (که معمولا گزارش می‌شود) به ,۲1300 است که در تحلیل مدل‌سازی اکسیژن محلول مورد نیاز است. ۲-۵-۳ اکسیژن‌زدایی نیتروژنی (نیتریفیکاسیون) مرحله نیتروژنی واکنش (1301 شامل تبدیل نیتروژن آلی به آمونیاک و متعاقبا اکسیداسیون آمونیاک است. بسیاری از فاضلاب‌ها حاوی نیتروژن آلی مثل اوره و یا آمونیاک می‌باشند. اوره» تحت شرایط هوازی یا غیر هوازی و بدون مصرف اکسیژن به آمونیاک هیدرولیز می‌شود. آمونیاک توسط موجودات نیتروزومانس به نیتریت و نیتریت توسط باکتری‌های نیتروباکتر" به نیترات اکسید می‌شود که به این فرایند متوالی» نیتریفیکاسیون گویند. (۸۳۲) 0+ ۱۰+ ۵ 150 + ۸113 رزوی ۰ نیتروباکتر (1۳۳) 3 ۲0 0,50 + در 0و ۳ کل براساس موازنه» جهت تبدیل هر گرم نیتروژن آمونیاکی به نیتروژن نیتریتی (رابطه ۸-۳) و نیتروژن نیتریتی به نیتروژن نیتراتی (رابطه 4-۳)» به ترتیب ۲/۴۳ و ۱/۱۴ گرم اکسیژن مورد نیاز است. زوال نیتروژن آلی به طور غیرمستقیم» یعنی پس از هیدرولیز نیتروژن آلی به آمونیاک. نیاز به اکسیژن دارد. برخی محققین پیشنهاد داده‌اند که به واسطه سنتز سلولی» این مقادیر را می‌توان به ۲ و ۱/۱۱ گرم تقلیل داد [۵]. ۵۵ کم ۱-30 2-۳ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها یک معمول‌ترین روش مدل‌سازی نیتریفیکاسیون» استفاده از سینتیک درجه اول (مشابه (1301 برای توصیف روابط ۸-۳ و۹-۳) است. به این مفهوم که نرخ تجمع یا افت. به طور خطی با مقدار نیتروژن موجود به یک شکل خاص مرتبط است. عواملی که بر نرخ نیتریفیکاسیون موثر هستندء عبارتند از: دماء 011؛ غلظت فرم‌های نیتروژن» اکسیژن محلولء جامدات معلق و ترکیبات آلی و غیر آلی. به خاطر سادگی اندازه‌گیری نیتروژن آلی» آمونیاک. نیتریت و نیترات؛ مدل‌سازی نیتریفیکاسیون در مطالعات سهم‌بندی بار مواد زایده شامل موازنه جرم و توصیف زوال هر گونه نیتروژن است. نیتریفیکاسیون به صورت فرایندی متوالی شبیه‌سازی می‌شود و شامل‌هیدرولیز نیتروژن آلی» اکسیداسیون آمونیاک و اکسیداسیون نیتریت می‌باشد. در برخی مدل‌هاء مرحله میانی اکسیداسیون نیتریت. با اکسیداسیون کلی آمونیاک به نیترات تلفیق می‌شود؛ با این وجود. بازده محاسبات کمی بهبود می‌یابد. علاوه بر آن» تبدیل نیتریت به نیترات به قدری سریع روی می‌دهد که ترکیب نرخ‌ها غیرمنطقی نیست. تعدادی از مطالعات به این مطلب آشاره دارند که ممکن است نیتریفیکاسیون و دی‌نیتریفیکاسیون در کف بر فرایندهای مانند در ستون آب غالب باشدء به خصوص در مورد رودخانه‌های باریک با سرعت جریان زیاد. شمارش ارگانیزم‌های نیتریفایر نشان داده است که جمعیت آنها در کف می‌تواند ۳-۲ مرتبه لگاریتمی (۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر) بیش‌تر از جمعیت موجود در ستون آب باشد [۵]. مطالعات مختلفی نشان داده است که تا ۹۵-۸۵ درصد نیتریفیکاسیون کل می‌تواند به فرایندهای کف مربوط باشد. از واکنش‌های متوالی پیشرو معدنی شدن نیتروژن آلی و نیتریفیکاسیون به نظر می‌رسد که نیترات باید به عنوان محصول نهایی واکنش‌ها انباشت شود. با وجود اینء داده‌های بسیاری نشان می‌دهند که مقداری از نیترات در کنار تبدیل آمونیاک به نیتریت و نیترات از ستون آب حذف می‌گردد. مشاهدات در برخی رودخانه‌هاء وقوع هم‌زمان نیتریفیکاسیون و دی‌نیتریفیکاسیون در کف را نشان می‌دهد [۵]. نرخ دی‌نیتریفیکاسیون در رسوبات بسیاری از رودخانه‌هاء دریاچه‌هاء خورها و سواحل دریاهاء بیش‌تر از نرخ ورود نیترات به آن اندازه‌گیری شده است. مهم‌ترین منبع نیترات برای دی‌نیتریفیکاسیون در رسوبات زیر ستون آب هوازی» نیترات تولیدی در نیتریفیکاسیون است تا نیتراتی که از ستون آب وارد رسوب می‌شود. برخی از مدل‌های اولیه رودخانه‌هاء فرایند متوالی نیتریفیکاسیون را به صورت یک فرایند منفرد در نظر گرفته‌اند. این کار با ترکیب دو معادله ۸-۳ و ۹-۳ و تلفیق همه اکسیژن‌خواه‌های نیتروژنی (۴/۵۷ - ۱/۱۴ + ۳/۴۳ گرم اکسیژن به ازای هر گرم نیتروژن) به صورت (01ان) انجام شده است. مدل‌سازی (۲/۳01 و (01آن) به طور جداگانه» محاسن مدل‌سازی مجزای (301آن). نیتروژن آلی. آمونیاک. نیتریت و نیترات به عنوان اکسیژن‌خواه‌های مجزا به منظور دنبال کردن چرخه نیتروژن که بسیار زیاد در مطالعات سهم‌بندی بار مواد زاید مورد استفاده قرار می‌گیرد را ندارد. با وجود این » مدل کردن ۲۳01 مفید است. ۳-۵-۳- بازهوادهی ! به طور کلی فرایندهای مختلف فیزیکی» شیمیایی» یا زیستی ممکن است اکسیژن را از آب رودخانه جذب کرده یا به آن وارد نمایند. اگر اکسیژن از آب به حدی برداشت شود که غلظت اکسیژن به حد کم‌تر از اشباع برسدء این کمبود توسط انتقال گاز از اتمسفر به رودخانه از طریق سطح آب برطرف می‌گردد. موتور محرکه این اندرکنش بین فاز مایع و گازء گرادیان فشار جزیی اکسیژن در فاز ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ار راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها گازی و گرادیان غلظت اکسیژن در آب می‌باشد. عوامل دیگری که در این پدیده نقش دارند.ء شامل اختلاط داخلی رودخانه و تلاطم ناشی از گرادیان و نوسانات سرعت آبء دماء اختلاط ناشی از باد آبشارء سد و تندآبراه» قشر نازک سطحی و عمق آب در رودخانه نرخ انتقال اکسیژن در مدل‌سازی 3010/10 رودخانه‌ها به صورت زیر بیان می‌شود 6,6, -0۱۰-۳( 9 - نرخ تغییر غلظت اکسیژن» میلی گرم اکسیژن بر لیتر در هر روز - غلظت اکسیژن محلول در رودخانه, میلی‌گرم بر لیتر رگا - ضریب نرخ هوادهی رودخانه, روز/ ۱ روابط تجربی بسیاری برای تخمین ضریب نرخ هوادهی در رودخانه‌ها توسعه یافته است. برای مثال 21 1۸1ا؛ هشت فرمول مختلف را پیشنهاد داده است. این ضریب. دامنه وسیعی دارد (۰/۱ تا ۰۱۰ روز/۱ با بیش‌تر) و بزرگ‌تر از مقدار ضریب نرخ واکنش 00 می‌باشد. 2-۵-۳ اکسیژن‌خواهی رسوب (500) فرایندهای اکسیژن خواه فوق‌الذ کر در ستون آب رخ می‌دهند. تجزیه مواد آلی در کف رودخانه تثبیت جامدات معلق فرار است که در بستر رودخانه ته‌نشین شده‌اند. اگر این مواد آلی در بستر رودخانه انباشت شوند.ء در آنالیز کیفیت آب رودخانه مولفه اکسیژن‌خواهی رسوب ((501) باید در نظر گرفته شود. این تثبیت توسط میکروارگانیسم‌های متنوع بسیاری شامل باکتری‌ها رخ می‌دهد. اکسیژن‌خواهی بستر برای رودخانه‌های کوچک‌تر و برای شرایط بده پایین و دمای بالا در کلیه رودخانه‌ها اهمیت بیش‌تری پیدا می‌کند [۵]. از آن‌جا که این مواد آلی به جامدات معلق ربط دارد. تخلیه مواد زاید قابل ته‌نشینی می‌تواند باعث تشکیل پتوی لحن در پایین محل تخلیه گردد. با توجه به این که نرخ ته نشینی مواد معلق بیش‌تر از نرخ تجزیه و از دست رفتن فیزیکی آن می‌باشد. ممکن است پس از گذشت مدتی مواد آلی انباشت شود. در برخی موارد. تقاضای آکسیژن توسط رسوب و ارگانیزم‌های کف بخش اعظمی از کل اکسیژن‌خواهی را تشکیل می‌دهد. این موردء به خصوص در رودخانه‌های کوچک نیز صدق می‌کند. آثار ناشی از اکسیژن‌خواهی کف می‌تواند در طول شرایط جریان کم و دمای بالا خیلی شدید باشد. تحزیه مواد آلی و تنفس بی مهرگان ساکن در کف, عمده مصرف آکسیژن در کف را دارند. علاوه بر تجزیه زیستی و تنفس بی‌مهرگان کف‌زی, میزان خالص تولید اکسیژن فتوسنتزی جلبک‌های چسبیده به کف (پری‌فایتون) نیز می‌تواند جزء قابل توجهی از 5010 کل باشد. بیلان اکسیژن» به ویژه در رودخانه‌های کم عمق, می‌تواند از این فرایندها تاثیر پذیرد؛ چراکه جلبک‌های چسبیده در چنین رودخانه‌هایی به وفور یافت می‌شوند. با وجود آن که این فرایندها متمایز از یکدیگرند. ولی باهم و یکباره حساب می‌شوند؛ چرا که اندازه‌گیری‌های میدانی مصرف اکسیژن را تحمیع و یک کاسه می‌کند و جداسازی این فرایندها بر -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳ به دلیل این پیجیدگی, تخمین (آ50 به صورت تحلیلی و مستقل مشکل است. اندازه‌گیری میدانی ([501 با استفاده از یک محفظه در کف رودخانه انجام می‌گیرد. با اندازه‌گیری پیوسته مصرف اکسیژن در یک دوره زمانی مشخص, داده‌های لازم برای تعیین نرخ مصرف اکسیژن فراهم می‌شود. در برخی موارد.ء نمونه‌هایی از رسوبات رودخانه‌های (دست نخورده) جهت اندازه‌گیری مصرف اکسیژن گل و لای کف به آزمایشگاه انتقال می‌یابند. مقدار اکسیژن مصرف شده در طول دوره آزمایش برحسب گرم اکسیژن بر متر مربع سطح در روز محاسبه می‌شود. در مدل‌سازی» (]5)0(1 معمولا به صورت فرایند درجه صفر فرمول‌بندی می‌شود ۴-0 )۱۱-۳( 9 نرخ تغییرات اکسیژن محلول» گرم اکسیژن بر متر مکعب بر روز 0 - اکسیژن‌خواهی کف» گرم اکسیژن بر متر مکعب بر روز 1[ - عمق متوسط رودخانه متر مشابه دیگر ضرایب نرخ واکنش» مقدار (501 را می‌توان در غیاب اندازه‌گیریهای مستقیم میدانی» با واسنجی مدل تعیین کرد. مشکل هنگامی بروز می‌کند که نیاز به پیش‌بینی مقدار (501 برای شرایط آینده باشد. در سال‌های اخیرء مدل‌های معتبری از اندر کنش رسوب با ستون آب توسعه یافته است که نرخ‌های اکسیژن خواهی رسوبات را به طور مستقل تعیین می‌کنند. ۵-۵-۳ فتوسنتز و تنفس فرایند دیگری که می‌تواند در میزان اکسیژن رودخانه نقش مهمی ایفا نماید, پدیده فتوسنتز است که توسط گیاهان موجود در لایه آبی یا بستر رودخانه انجام می‌شود. این گیاهان شامل فیتوپلانکتون» پری‌فایتون» و ماکروفایتر (گیاهان آبی ریشه‌دار) هستند که در روز در افزایش منابع اکسیژن داخل رودخانه سهیم بوده و در شب از طریق تنفس, ماهیت اکسیژن‌خواهی پیدا می‌شود. در زمان تنفس و مرگ جلبک‌هاء نیتروژن سلولی به مولفه نیتروژن آلی بر می‌گردد. نیتروژن آلی توسط میکروارگانیسم‌ها به آمونیاک تبدیل شده و می‌تواند مجددا توسط جلبک‌ها جذب شود. با توجه به این که وجود نور خورشید و مواد مغذی از الزامات رشد این گیاهان می‌باشدء برای واقع گرایانه کردن پیش‌بینی‌های کیفیت آب رودخانه» دینامیک فیتوپلانکتون-مواد مغذی باید با تغییرات غلظت اکسیژن هم‌زمان در نظر گرفته می‌شود [۵]. در بسیاری از مدل‌های ساده ۰130/0/00 از آن‌جا که نرخ تولید اکسیژن از طریق فتوستتز و نرخ مصرف آن از طریق تنفس تعیین می‌شود.ء محاسبات از دینامیک فیتوپلانکتون- ماده مغذی جدا می‌گردد. در این بخش, روش ساده ارائه شده است و بحث کامل دینامیک فیتوپلانکتون- ماده مغذی در فصل پنجم ارائه می‌گردد. در مدل‌های کیفیت آب رودخانه» متوسط روزانه تولید اکسیژن به واسطه فتوسنتز و کاهش به واسطه تنفس با رابطه زیر بیان می‌گردد: - ۳-0 )۱۲-۳( 4 - نرخ تغییر غلظت اکسیژن» میلی‌گرم اکسیژن بر لیتر بر روز؛ ۲ میانگین تولید ناخالص فتوسنتزی» میلی‌گرم اکسیژن بر لیتر بر روز؛ -------- صفحهٔ بعد -------- 33 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها 1 میانگین تنفس, میلی گرم اکسیژن بر لیتر بر روز. توجه شود که ‎[٩‏ تنها به عنوان تنفس گیاهان شناخته می‌شود و شامل تنفس میکروبی برای اکسیژن‌زدایی کرینی و نیتریفیکاسیون نمی‌باشد. در مدلی مانند ۸12[آ0 ۰ عبارت شار جرمی برای مشارکت گیاهان آبزی که در بیلان اکسیژن به صورت فرایند درجه صفر مدل می‌شود 1 ۱۳-۳ ۸ بله-باه) <ت من - نرخ تغییر غلظت اکسیژن» میلی‌گرم اکسیژن بر لیتر بر روز؛ ۸ - غلظت توده زیستی جلبک» میلی‌گرم بر لیتر؛ ۷- ضریب نرخ رشد جلبک؛ - ضریب نرخ تنفس جلبک؛ 3 - نسبت استوکیومتری تولید اکسیژن به ازای واحد فتوسنتز جلبک. میلی‌گرم بر میلیگرم؛ - نسبت استوکیومتری جذب اکسیژن به ازای واحد تنفس جلبک» میلی‌گرم بر میلی گرم. 1-۳- سینتیک تغذ به گرایی نیتروژن در کنار دیگر مشخصه‌های خودء عنصری اساسی در رشد گیاهان به شمار می‌رود. پرداختن به خواص نیتروژن به عنوان ماده مغذی از دو جنبه اهمیت دارد. نخست آن‌ که هر دو شکل آمونیاک و نیترات برای جلبک‌ها قابل استفاده هستند. هرچند جلیک‌ها مصرف آمونیاک را ترجیح می‌دهند. اما قادر به تولید آنزیمی جهت جذب نیترات نیز می‌باشند. دوم آن‌ که برخی جلبک‌های سبز-آبی, قادر به تثبیت نیتروژن آزاد می‌باشند. این خاصیتء ماهیت و توان رقابتی آن‌ها در هنگام کمبود دیگر شکل‌های نیتروژن را نشان می‌دهد. این امر می‌تواند با وجود تصفیه پیشرفته فاضلاب (مانند حذف نیتروژن) نیز به وقوع بپیوندد. در چنین شرایطی, جلبک‌های سبز- آبی می‌توانند در محیط غالب باشند. این موضوع از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است؛ چراکه بسیاری از گونه‌های معمول تثبیت کننده نیتروژن» تولید کف کرده و مشکلات طعم و بو را سبب می‌شوند. فرایندهای سینتیکی اصلی که معمولا در یک تحلیل جامع 7012/10 و مواد مغذی در نظر گرفته می‌شوند.ء در شکل ۲-۳ نشان داده شده است. در این بخش, فرایندهای زیر بحث می‌شود: - رشد جلبک‌ها و جذب مواد مغذی؛ - مرگ و ترسیب جلیک‌ها؛ -معدنی شدن مواد مغذی؛ - آزاد سازی مواد مغذی از بستر. ۱-1-۳- رشد جلبک‌ها و جذب مواد مغذی رشد فیتوپلانکتون تابع دماء مواد مغذی, و شدت نور است. (۱۴-۳) < و0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودبالایی رودخانه‌ها امه - نرخ رشد فیتوپلانکتون» روز/ ۱؛ 7)- نرخ رشد وابسته به دماء روز/ ۱؛ 1 اثر نور (بی‌بعد)؛ - اثر مواد مغذی (بی‌بعد). وابستگی دمایی» ]نک را می‌توان از رابطه زیر تخمین زد: (۱۵-۳) 106640 یی 0- جن0 دوس 7 - حداکثر نرخ رشد» روز/ ۱؛ 7- دما برحسب سانتی گراد. مقدار پیشنهادی برای رورم تحت شرایط متوسط برای جمعیت مخلوطی از فیتوپلانکتون‌ها- حدودا ۱/۸ برحسب روز/ ۱ تحمین زده می‌شود. نتایج مطالعات در خصوص رشد فیتوپلانکتون در دماهای مختلف نشان می‌دهد که دمای بهینه برای گونه‌های مختلف فیتوپلانکتون (دیاتومه‌هاء جلبک‌های سبز و سبز آبی) متفاوت بوده و تاثیر دما بر نرخ رشد آنها نیز فرق می‌کند. نرخ رشد در شرایط نور اشباع نیز برای گروههای مختلف متفاوت است. نظر به این که آنرژی خورشیدی موجود برای فیتوپلانکتون تابع عمق و وقت روز است. عبارت مناسبی در خصوص میزان نور موجود و شیوه تغییر آن باید در مدل مورد استفاده گنجانده شود. اگر فتوسنتز نسبی» به صورت تابعی از شدت نورء» روی عمق مشخصی از آب و روی بازه زمانی ثابتی میانگین گرفته شود.ء رابطه زیر حاصل می‌گردد: عر | و کم تشر 17یا ما وا 1 (۱۸-۳) بلسد وی ها 1 اثر نور (بی‌بعد)؛ وا - شدت اشباع نورء لانژلیه بر روز؛ 17- کل تابش روزانه خورشیدی» لانژلیه؛ 1- مدت تابش» روز؛ ما - ضریب زوال نورء متر/ ۱؛ 1- عمق» متر؛ -------- صفحهٔ بعد -------- اه راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ضریب زوال نور (ی؟ا)» تابع جامدات غیر آلی» ذرات پسمانده و زیست توده فیتوپلانکتون در منبع آبی می‌باشد. ارقام نمونه‌وار ما در منابع آبی دامنه‌ای از ( ۰/۰۵ تا ۲/۹ دارد. ارقام نمونه‌وار برای ۳ا دامنه‌ای از (۲۵۰ ۵۰۰۱ ) ۷| دارد. دامنه متناظر نرخ رشد ثابت می‌ماند. درغلظت صفر مواد مغدی,» رشد فیتوپلانکتون صفر است. با افزایش غلظت مواد مغدی, نرخ رشد به صورت خطی افزایش می‌یابد تا آن‌جا که اثر مواد مغذی بر نرخ رشد به حد اشباع خود برسد. این رابطه با معادله میکالیس"- منتون توصیف می‌شود که در آن ضریب کاهش ماده مغذی یا اثر ماده مغذی بر رشد جلبک‌هاء با به صورت رابطه ۱۹-۳ تخمین زده می‌شود. 01 (۱۹-۳) تنم 1 + ما 1 1 - غلظت ماده مغذی» میلی گرم بر لیتر؛ میلی‌گرم بر لیتر و برای فسفر ۵-۱ میلی‌گرم بر لیتر است. اگر بیش از یک ماده مغدی (مثل نیتروژن» فسفرء سیلیکا) در مدل لحاظ شود. اثر ماده مغذی با رابطه زیر تخمین زده می‌شود. 210 10 5: و و | روز > ۲ 5 + زوا ۳[ + ۵[۳] + ریا )۲۰-۲( 1 ۳ - ضریب کاهش ماده مغذی محدود کننده؛ 0- غلظت نیتروژن غیرآلی (جمع آمونیاک. نیتریت و نیترات)» میکروگرم بر لیتر؛ ۳- غلظت فسفر غیر آلی محلول,ء میکروگرم بر لیتر؛ دروکا - ثابت میکالیس- منتون برای نتیروژن» میکروگرم بر لیتر؛ رگا - ثابت میکالیس- منتون برای فسفرء میکروگرم بر لیتر؛ [5 - غلظت سیلیس غیر آلی حل شده» میکروگرم بر لیتر؛ زک - ثابت میکالیس- منتون برای سیلیس, میکروگرم بر لیتر. بدین ترتیب» حداقل نسبت مواد مغذی در نظر گرفته شده در مدل, محاسبه مقدار ضریب کاهش ماده مغذی را کنترل کرده و به عنوان ماده مغدی محدود کننده رشد جلبک مطرح می‌شود. کلیه گونه‌های جلبک به نیتروژن و فسفر نیاز دارند. در حالی که سیلیس فقط مورد نیاز دیاتومه‌ها است. د۵0[1 ۱/101 | -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۷ ۲-۹-۳ مرگ جلیک‌ها کاهش جرم زیست توده جلبک‌ها در اثر دو فرایند رخ می‌دهد: تنفس و مرگ جلبک‌ها. تنفس جلبک بر اثر تنفس خودخوری است که در آن زیست توده" جلبک اکسید می‌شود تا دی اکسید کرین تولید شود. مرگ جلبک‌ها بر اثر خورده شدن توسط زوئوپلانکتون‌ها (فقط دیاتومه‌ها و جلبک‌های سبز) و از بین رفتن سلول‌ها بر اثر حملات باکتریایی» بیماری» آسیب فیزیکی» فرایند طبیعی پیری با مکانیزم‌های دیگر صورت می‌گیرد. وجه تمایز بین کاهش فیتوپلانکتون بر اثر مرگ و کاهش ناشی از تنفس» خورده شدن توسط زوئوپلانکتون و یااته‌نشینی این است که پس از مرگه» همه کربن» نیتروژن او فسفر موجود در زیست توده جلبک به ترتیب به محتوای 301 کربنی (۲13010)» نیتروژن آلی» و فسفر آلی در رودخانه برمی‌گردد. در حین تنفس» کرین به‌جای تبدیل به ۲13010 به ۲02 تبدیل می‌شود. در خورده شدن توسط زوئوپلانکتون, فقط قسمتی از مواد آلی سلولی جلیک‌ها به محتوای ماده آلی مانندش در رودخانه اضافه می‌شود و باقیمانده به صورت زیست توده زوئوپلانکتون از چرخه موازنه جرمی فیتوپلانکتون خارج می‌شود. نرخ کاهش جلبک‌ها ۰ م10 ۰ را می‌توان از رابطه زیر تخمین زد: (۲۱-۳) 2 + (1)7م0 - م0 (201)7] - نرخ تنفس وابسته به دماء روز/ ۱؛ 2 - نرخ مرگ ناشی از خورده شدن و مرگ طبیعی» روز/ ۰۱ نرخ مرگ فیتوپلانکتون» ۰12 تابع جمعیت زوئوپلانکتون و نرخ تغدیه زوئوپلانکتون از فیتوپلانکتون است. زوئوپلانکتون‌ها جمعیت فیتوپلانکتون‌ها را از طریق صید" کنترل کرده و مواد مغذی صید خویش را نیز واگردانی می‌کنند. محدودیت داده‌ها در مورد زوئوپلانکتون‌ها معمولا" امکان فرمولاسیون مولفه چریدن زوئوپلانکتون‌ها را فراهم نمی‌سازد. با استفاده از اطلاعات غلظت و نرخ فیلتر کردن توسط زوئوپلانکتون‌هاء نرخ اتلاف فیتوپلانکتون ناشی از خورده شدن توسط زوئوپلانکتون‌ها را می‌توان فرموله نمود. ۳-۹-۳- ته‌نشینی جلیک‌ها فیتوپلانکتون با ته‌نشین شدن از لایه آبی حذف می‌شود. در ستون آبی با اختلاط قائمء نرخ خالص ته‌نشینی (ته‌نشینی به کف بستر منهای تعلیق مجدد از کف) به صورت زیر بیان می‌شود: (۲۲-۳) با وکا - نرخ خالص ته‌نشینی» روز/ ۱؛ |[ - عمق متوسط متر. در ته‌نشینی» مواد آلی سلولی به محتوای مواد مغذی ستون آب برنمی‌گردد مگر این که در مدل ارتباط دینامیکی مشخصی برای این منظور تعبیه شده باشد. مثل هر عامل دیگر در مدل یوتریفیکاسیون» سرعت ته‌نشینی فیتوپلانکتون تابع گونه مربوط و اندازه | - ۲۱۵۵۵۶۹ 2 1 -------- صفحهٔ بعد -------- 5۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ارگانیزم است. سرعت ته‌نشینی دامنه‌ای از ۰/۱ تا ۱۰ متر بر روز داشته که سلول‌های کوچک (مثل کلروفیت‌ها) در محدوده سرعت کم و سلول‌های دیاتومه با اندازه بزرگ‌تر در محدوده سرعت زیاد قرار می‌گیرند. 4-1-۳ مولفه‌های نیتروژن مولفه‌های اصلی نیتروژن» نیتروژن آلی» آمونیاک. نیتریت و نیترات است. در آب‌های طبیعی» تغییر و تبدیل از نیتروزن آلی به آمونیاک, نیتریت و نیترات به صورت مرحله‌ای بوده و مواد مغذی برای رشد فیتوپلانکتون تامین می‌شود (شکل ۲-۳). سینتیک این در خلال تنفس و مرگ جلبک‌هاء نیتروژن سلولی به محتوای نیتروژن آلی رودخانه برمی‌گردد. نیتروژن آلی توسط باکتری‌ها تجزیه شده و به آمونیاک تبدیل می‌شود. در حضور باکتری‌های نیتریفایر و اکسیژن» آمونیاک اکسید شده و به نیتریت و سپس به نیترات تبدیل می‌شود (نیتریفیکاسیون). هم نیترات و هم آمونیاک می‌توانند جذب و مورد استفاده جلبک‌ها قرار گیرند ولی به علل فیزیولوژیکی» فرمی که ترجیح داده می‌شود. آمونیاک است. با افزایش غلظت نیترات به بیش از تقریبا حد مشخص میکالیس, برای یک غلظت معلوم آمونیاک, درجه ترجیح برای آمونیاک به مقدار ثابتی می‌رسد. هم‌چنین با افزایش غلظت آمونیاک, این مقدار ثابت درجه ترجیح نزدیک‌تر به واحد می‌شودء یعنی آمونیاک کلا ترجیح داده می‌شود[ ۲ و ۵] آمونیاک در آب‌های طبیعی به دوشکل طبیعی یافت می‌شود : یون آمونیوم (,11(- ۸) و گاز آمونیاک (,0/11). هر چند مقادیر تولید طبیعی آن بی ضرر است. شکل یونیزه نشده آن برای ماهی‌ها سمی است. (۲۳-۲) 11 +۸11 ج ۸۱1۱ در ]ام های بالا (و تاحدودی دماهای بالا)» این واکنش به سمت راست پیش خواهد رفت. برای مثال, در دمای متوسط (حدود ۲" ۰ و |ام بالای ‎٩‏ بیش از ۲۰ درصد آمونیاک کل به شکل یونیزه نشده خواهد بود. 11ط اکثر منابع طبیعی آب معمولا پایین‌تر از ‎٩ است. لکن موارد معدودی وجود دارد که 1 ام بالا باعث تولید آمونیاک یونیزه نشده سمی خواهد شد. این مطلب در محدوده بازیابی در بیش از حد گیاهان مشاهده می‌شود. در اواخر روزء فتوسنتز ناشی از این گیاهان می‌تواند غلظت دی اکسید کربن آب را کاهش داده و 01 آب‌هایی که خاصیت بافری ضعیف دارند را به شدت افزایش دهد. این پدیده با رسیدن دما به حداکثر مقدار خودء هم‌زمان خواهد ۵-۹-۳ مولفه‌های فسفر در بسیاری از مدل‌های کیفی آب» مولفه فسفر به دو صورت محلول و ذره‌ای در نظر گرفته شده است. بخشی از فسفر آزاد شده بر اثر تنفس و مرگ فیتوپلانکتون به صورت غیر آلی بوده و به سادگی قابل جذب توسط دیگر سلول‌های جلبکی زنده می‌باشد. مقدار باقیمانده به صورت ماده آلی آزاد شده و باید فرایند معدنی شدن یا تجزیه باکتریایی برای تبدیل به فسفر غیر آلی را طی نماید تا اندرکنشی بین فسفر غیر آلی محلول و جامدات معلق موجود در ستون آب رودخانه رخ می‌دهد که ماهیت جذب سطحی-واجذبی دارد. متعاقبا ته‌نشینی جامدات معلق که فسفر غیر آلی بر سطح آزها جذب شده» می‌تواند مکانیزم عمده‌ای برای حذف فسفر ازستون -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ‎٩ آب بوده و منبع قسفر برای بستر رودخانه تلقی شود. درمقایسه با نرخ واکنش‌های جلبک‌ها و سینتیک زیستی که درمحدوده چند روز قرار دارد» نرخ جذب- واجذب بسیار سریع‌تر بوده و رسیدن به‌حالت تعادل لحظه‌ای را در محاسبات می‌توان فرض کرد. در فرمولاسیون مدل,ء غلظت‌های فسفر محلول و دره‌ای را باید در هر گام دوباره تفکیک کرد [۵ و 1۸ 1-1-۳ آزادسازی مواد مغذی از رسوب علاوه بر منابع خارجی؛ رهاسازی مواد مغذی از رسوب نیز می‌تواند دارای اهمیت باشد. چنین رهاسازی‌هایی در تتبحه گرادیان غلظت مواد مغذی در ستون آب و آب محبوس در رسوبات است. در برخی سامانه‌هاء تاثیر رهاسازی مواد مغذی می‌تواند حتی با تخمین‌های موجود برای اکسیژن خواهی رسوب استفاده کرد[ ۵]. ۷-۳- معادلات حاکم در مدل‌سازی» روابط موجود بین فرایندهای زوال و انتقال آلاینده‌ها در آب‌های طبیعی و واکنش اکسیژن محلول رودخانه‌ها به بارهای منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای نوشته می‌شود. شناخت این روابط و عوامل مرتبط با آن» قانون‌گذاران و مدیران کیفیت آب و حوضه‌های آبریز را در ارزیابی پیچیدگی‌های فنی موجود در ایجاد و اجرای 14101 و تشخیص سطح مدل‌سازی و پایش مورد نیاز کمک می‌کند. عوامل حاکم بر فرایندهای زوال و انتقال بارهای آلاینده در رودخانه‌ها که بر میزان اکسیژن محلول نیز تعیین کننده هستندء شامل عواملی است که با اندازه و تغییرپدیری منابع نقطه‌ای» شرایط هیدرولوژیکی آب پذیرنده و انتقال آلاینده‌ها در رودخانه ۱-۷-۳ اصل تعادل جرم اصل پایه در فرمول‌بندی مدل‌های کیفی آب اصل تعادل جرم است. براساس این اصل, تجمع یک جزء کیفیتی آب در یک بازه زمانی برای یک محدوده از رودخانه از روابط زیر قابل محاسبه است. (۲۴-۳) مصرف < منبع + جرم خروجی << جرم ورودی <* تجمع برای یک بازه کوچک از رودخانه» اصل موازنه جرم را به صورت زیر می‌توان نوشت: ۵۷۸-0001 -]0+ ۸0[]+ ً ۸[۸۵۱+ ۷۷۸۱ - )۲۵-۳( 77 - حجم بازه و برابر است با ۸۸ (])؛ - تغییر غلظت (۱/1)؛ 0 - بده جریان (]7/آ)؛ ۲ - غلظت (۱1/11)؛ -------- صفحهٔ بعد -------- - بازه کوچک زمانی (1)؛ - تغییر بده جریان در طول بازه؛ - گرادیان غلظت در طول بازه (۸1/11)؛ ۸( - نرخ بارگذاری مستقیم (! ۱۷17)؛ - نرخ واکنش درجه اول (" 7). با تقسیم رابطه ۲۵-۳ بر ۸ ۸۷ خواهیم داشت. 00۷۷ 82 0۲ (۲۶-۳) ار لک 0 ۳ لب 0 م۸ 06۳ ۸ 0 با فرض شرایط حالت دایم و صرف‌نظر از تغییرات بده رابطه زیر حاصل می‌شود: 06۷ (۲۷-۳) مر ۲ و ۷ 02 ۸ باید توجه داشت که عبارت واکنشی ۲ می‌تواند معرف اکسیژن‌زدایی کرینی» اکسیژن‌زدایی نیتروژنی» هوادهی یا هر واکنش درجه آول دیگری باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودبالایی رودخانه‌ها رد < شدت جریان ورودی 0 0) > شدت جریان خروجی 1 [۸ ۳ ۰ ] [0۰۸0)] < اکسیژن خروجی 0 در هر قطعه اکسیژن به طرق زیر مصرف می‌گردد: اکسیداسیون ([801): 0۷]آنا ۹ هوادهی اتمسفری: 4۷(:)-۵:)) ۴۳۸ اکسیداسیون نیتریت: ۸124۷ ,[] ۵0 فتوسنتز: 0۷ ۸ ۵44 تنفس: ۸,4۷ ۲ به اکسیژن خواهی رسوب: ۱ 94010 0 < شدت جریان رودخانه (1/1-]) 4 <- ضریب نرخ رشد جلبک (71]) ۲ < غلظت اکسیژن محلول (۱1/11) 2 - ضریب نرخ تنفس جلبک (171) مج < غلظت اشباع اکسیژن محلول (]۸۸/1) ۷ ,دا < به ترتیب غلظت آمونیاک و نیتروژن ۲ < غلظت ۲8300 (۸//۲) نینراتی (11آ//۱) 1 < عمق متوسط آب (]) ۸ < غلظت زیست توده جلبک (۸4/11) 7 - حجم قطعه- ۸4 (1]) ‎٩00‏ - نرخ ثابت (501 اصلاح شده برای دما 3 < نسبت استوکپویمتری تولید اکسیژن به ازای واحد . (۱//117) فتوسنتز جلبک (۱/1/۱/1) < نرخ هوادهی آتمسفری (11]) 2 < نسبت استوکیومتری تولید اکسیژن به ازای واحد . (-)-.)),۳- تغییر غلظت اکسیژن محلول در تنفس جلبک (۸/6/۱) محدوده ( ۸1/]*7). با ضرب آن در حجم بم < نسبت استوکیومتری مصرف اکسیژن به محدوده, جرم اکسیژن محلول بدست می‌آید ترتیب به ازای واحد اکسیداسیون آمونیاک و نیتروژن < نرخ اکسیداسیون (3)(1] (حذف (01ا-) نینراتی (/۱//۱) مد نظر است) (*1) 1و 32] - به ترتیب ضریب نرخ اکسیداسیون آمونیاک و نیتریت (171) شکل 2۶-۳ معادلات موازنه جرم اکسیزن محلول ۲-۷-۳- معادلات اکسیژن محلول با استفاده از نمادهای شکل ۴-۳ و با در نظر گرفتن تمامی منابع و مصارف آکسیژن محلول توزیع اکسیژن محلول» به صورت زیر ۹500 16 (۲۸۳۲) [[ (0 ر ۷ - 3۳ 0) + ۷ ول 0- ۷ ,تا 0 ایکا -(۲- 6 و و -------- صفحهٔ بعد -------- ۰۳۲۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها عبارات سمت راست رابطه ۲۸-۲ به ترتیب نشان‌دهنده موارد زیر است: انتقال اکسیژن به پایین دست با جریان رودخانه» هوادهی اتمسفری» اکسیداسیون زیستی (1301) اکسیداسیون زیستی آمونیاک. اکسیداسیون زیستی نیتریت» فتوسنتز با کسر تنفس و اکسیداسیون زیستی مواد کف. در صورتی که (1701-) تنها به واسطه اکسیداسیون مستقیم حذف گردد.ء ضریب نرخ اکسیژن‌زدایی (رکا) که کاهش واقعی اکسیژن را نشان می‌دهد. برابر با ضریب نرخ حذف (301ان) (م؟ا) خواهد بود. رابطه ۲۹-۳ با جایگذاری /۸47 با 1 به صورت زیر تبدیل می‌شود: 507 1 سس ۸( ۳-0 0) + ۲ ۷ وتا 0- ۷۷ ,0و0 ایکا -(ع - تاد رابطه ۲۹-۲ معادله دیفرانسیلی است که توسط 2۳ ۸1لآ جهت توصیف نرخ تغییرات اکسیژن در حالت یک بعدی رودخانه‌ها )۲۹-۳( به صورت عددی حل می‌شود. اکسیژن محلول به کار می‌رودء و رابطه ۲۸-۳ به صورت زیر نوشته می‌شود: 501 ) ۳ م۸( ۲-0 0)- ولا رت 0+ لا 0+ ایکا + ایکا 0 به دلیل استفاده از فرمول‌بندی سینتیکی درجه صفر و درجه یک در مدل, عبارات مربوط به افت اکسیژن محلول به واسطه منابع و مصارف مختلف را می‌توان اضافه کرد. برای یک حالت ساده که نیتریفیکاسیون» 501 فتوسنتز و تنفس جلبکی اهمیت نداشته و )۳۰-۲( جا- : (۳۱-۲۳) 1 6 + [ا و لا محلول را نشان می‌دهد. پروفیل ,301ال) در این شکل, نشان دهنده رابطه ۷-۳ می‌باشد. در 0-0 غلظت ,301ا-) اولیه می‌گردد. از آن‌جایی که آزمایش 1301 مقدار مواد آلی موجود را به صورت اکسیژن مورد نیاز برای تثبیت توسط باکتری‌هاء شده اکسیژن محلول رودخانه در صورتی که اکسیژن با هوادهی جانشین نگردد.ء نشان داده شده است. در این حالت غلظت فرضی اولیه ۱۲ میلی‌گرم بر لیتر » در نهایت به ۲ میلی‌ گرم بر لیتر کاهش می‌یابد. منحنی بالایی تاثیر هوادهی به عنوان منبع هوادهی را نشان می‌دهد. ۳-۷-۳ معادلات موازنه جرم اجزا تغییرات غلظت اکسیژن به اجزای کیفیتی و فرایندهای مختلفی بستگی دارد. اجزایی که به‌طور مستقیم بر غلظت اکسیژن تاثیر می‌گذارند عبارتند از: 13010 نیتریت و نیترات. نیتروژن و فسفر عوامل تعیین کننده رشد فیتوپلانکتون» پری فایتون و گیاهان آبزی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۰۳ راو این اجزا را می‌توان با روابط موازنه جرم اریه شده در جدول ۱-۳ مدل کرد. تخلیه آنودعی ( ۱-6۵ :۱1-8 ) 10 یم 1 اکسیژن خواهی 6 با کنر بای 7 ى. 24 ا ِ‌ در 21 جقل / 0.5 در ما این اه ۳ باقیمانده 20 18 6 14 12 10 68 4 2 10 زمان(روز) ( گبلو گرم بر لبنر) 2-:۱ فاصله [کیلومتر) 40 346 32 28 4 20 16 12 8 4 در ْ ۱ 0 - پروقبل اکسیزن معلوکل کمبود : 1 با هوادهی 3 بوشک / 92 عم ۴ , 8 1 ۱ ی پاروای ص تامین اکسیرن از هضوادهی ک ۱ 7 گ پروقبل اکسیزن بفون ضوادهی 2 0 20 8 16 14 2 10 8 6 4 2 را مان(روز) شکل ۵-۳- مولفه‌های پروفیل اکسیژن محلول (منحنی 5۸) در پایین دست نقطه تخلیه -------- صفحهٔ بعد -------- 2 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها 8 ۰ ۱ 6 53 ل 18 انا ۳ 1 18 18 ۱ ال را 06 01 3 < غلظت نیتروژن نیتراتی (۸//1) سهم جذب نیتروژن از آمونیوم 1 نیتروژن آلی (*۱۸/1) []< ضریب نرخ هیدرولیز نیتروژن الی ( ]) < غلظت فسفر آل ‏ (۱1/1]1 ۱ ۳ - غلظت فسه ۷۸/۱ : ۱ سفر محول [ 0/۷ 6 <* نرخ منبع کف‌زی برای فسفر محلول (۸۸/11) 0 * سهم توده زیستی جلبک از نیتروژن (۸//۸4) ٍ بای مد َ 1 0 ر 6 > نرخ منبع کف‌زی برای نیتروژن (۱۷/]1) ۱ < ضریب نرخ برای ته‌نشینی نیتروژن آلی ( آ) , 6 < ضریب نرخ برای ته‌نشینی فسفر آلی ( 1) اختلاف اساسی مدل‌سازی 101](/10 با مدل‌سازی مواد مغذی/ تغذیه‌گرایی در عبارات مورد استفاده در روابط مدل است. معادلات حاکم بر رشد فیتوپلانکتون توابع غیرخطی از مواد مغذی و نور قابل دسترس است. در حالی که معادلات 1701/10 خطی درحقیقت. مسایل مواد مغذی/ تغذیه‌گرایی» مدل‌های بسیار مشکل‌تری هستند که از پیجیدگی زیستی جلبک, تاثیر متقابل و غیرخطی مواد مغذی و گیاهان آبزی و اندرکنش‌های موجود در سطح رسوب و آب ناشی می‌گردد. در نتیجه, نتایج معادلات 00 قابلیت تمایز تاثیر عبارات خطی واکنش‌های مختلف را دارد؛ در حالی که در مورد نتایج معادلات تغذیه‌گرایی چنین -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۴ بررسی روش‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند ,1۹111 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند 7۸110 ۷ ۱-2- کلیات موفقیت مدل‌سازی در تحلیل ظرفیت خودپالایی و تعیین .7۸41 بستگی زیادی به درک پیچیدگی مسایل کیفیت آب دارد. چنین درک و فهمی از مسایل, در تعریف دقت مورد نیاز» تحلیل پیامدهای ناشی از انواع فرض‌های ساده سازی و نهایتا در انتخاب استراتژی و ابزارهای مناسب مدل‌سازی کمک می‌کند. شناخت و تعریف مساله که معمولا از مطالعات توصیفی داده‌های موجود حاصل می‌شود. پاسخ برای پرسش‌های موجود را فراهم می‌آورد. پرسش‌هایی مانند: آیا منابع غیرنقطه‌ای نقش مهمی در تخریب کیفیت آب دارند؟ آیا منابع غیرنقطه‌ای یا بخشی از آنها قابل کنترل است؟ آیا نیاز به مدل‌سازی حوضه آبریز می‌باشد و اگر پاسخ مثبت است» میزان جزییات کافی چقدر است؟ مرزهای زمانی و مکانی آب‌های آسیب دیده چیست؟ به طور کلی» نتایج توصیف حوضه ابریز و کیفیت آب» مقتضیات مدل‌سازی» پایشء» مطالعات میدانی و دیگر فعالیت‌های کمکی را مشخص می‌کند. استفاده از ساده ترین مدلی که شامل تمامی فرایندهای مهم و موثر بر کیفیت آب رودخانه باشد» رویکردی مرجح و مقرون به صرفه است. لکن» انتخاب مدلی بیش از حد ساده ممکن است پیش‌بینی‌های غیردقیقی از نیازهای مدیریتی و پیامدهای آن در کیفیت آب از روی شرایط حال ممکن است به واسطه حساسیت ناکافی مدل(های) انتخاب شده نسبت به تغییرات شرایط حوضه آبریز و فرایندهای کیفیت آبء مانند موازنه اکسیژن خواهی رسوب. در بازه‌ای از رودخانه یا یک فصل باشد. از سوی دیگر, انتخاب یک مدل خیلی پیجیده می‌تواند تخصیص نادرست منابع و امکانات. تاخیر در مطالعات و صرف هزینه‌های غیرضروری را سبب گردد. عدم قطعیت در پیش‌بینی‌ها ممکن است به خاطر عوامل آزاد اضافی در مدل‌های پیجیده که با داده‌ها و اطلاعات موجود قابل تخمین نیستند.ء افزایش یابد. هزینه مطالعات به خاطر نیاز به داده‌های بیش‌تر و نیز مقتضیات واسنحجی و اعتبار سنجی مدل افزایش خواهد یافت. هنگامی که تخریب کیفیت آب ناشی از هر دوی بارهای نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای قابل کنترل, تشخیص داده شود.ء مدل‌سازی حوضه آبریز باید به گونه‌ای انجام شود که نتایج آن. داده‌های مورد نیاز جهت تحلیل کیفیت آب پذیرنده را فراهم نماید. هدف این فصل راهنمایی کلی و ارائه شیوه‌های انتخاب مدل‌های مناسب 7۸/4101 رودخانه‌هاست. بخش ۲-۴ مراحل انتخاب مدل را معرفی و بحث می‌کندء در بخش ۲-۴ خلاصه‌ای از مدل‌های منتخب ارائه می‌گردد. چنانچه پیش‌تر نیز بیان گردید. مدل‌هایی که در این راهنما معرفی شده‌اند.ء بر فرایندهای ۰3010 10 و مواد مغذی در رودخانه‌ها تاکید دارند. ۲-2 انتخاب مدل انتخاب مدل مناسب» از بررسی تطابق ویژگی‌های فیزیکی» هیدرولوژیکی و کیفی مربوط به محل مورد بررسی با توانایی‌های مدل برای شبیه‌سازی این ویژگی‌ها صورت می‌گیرد. دو دسته مدل برای استفاده در تحلیل ظرفیت خودپالایی و فرایند -[(1۸41 موجود است. دسته اول شامل مدل‌های حوضه‌ای" است که می‌توانند جهت تعیین بارهای نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای به کار روند. مدل‌های حوضه‌ای مبتنی بر (۱) فرایندهای هیدرولوژیکی و بیلان آب در حوضه آبریز و (۲) ویژگی‌های فیزیوگرافی حوضه آبریز ۱-۷۷۵165۵0 ۸/0065 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها شامل کاربری اراضی و پوشش گیاهی, خاک توپوگرافی, کاربری‌های آب و رواناب‌ها و فاضلاب‌های شهری و صنعتی ورودی به توده‌های آبی می‌باشند. دسته دوم مدل‌های آب پذیرنده" است که می‌توانند جهت ارزیابی تاثیر بارهای آلاینده بر توده آبی به کار روند. این مدل‌ها مبتنی بر (۱) ویژگی‌های آب‌های پذیرنده از نظر انتقال آلاینده‌ها شامل بده جریان» ریخت‌شناسی و مرزهای رودخانه و عوامل هوادهی و پخش و (۲) زوال آلودگی درون بازه‌های آب پذیرنده می‌باشند. طیف مدل‌های حوضه‌ای و مدل‌های کیفیت آب پذیرنده از روش‌های تجربی و آماری ساده تا مدل‌های قطعی ترا و چند بعدی متغیر است. به‌علاوه, مدل‌ها را می‌توان براساس معیارهایی متمایز کرد. این معیارها شامل موارد زیر است[ ۵]: - اجزای کیفیتی آب که مدل می‌شوند؛ - وضوح (مقیاس) زمانی و مکانی نتایج مدل؛ - میزان جزییات شبیه‌سازی هیدرولوژیکی و فرایندهای کیفی آب؛ - حجم کار و داده‌های مورد نیاز برای کاربرد مشخص؛ - سادگی کاربرد شامل پردازش داده‌های ورودی و خروجی, پشتیبانی کاربران» مستندسازی و مقتضیات راهبری مدل. مورد مطالعه مطابقت دارند» متمرکز گردد. چنانجه قبلا ذکر شد.ء نتایج توصیف وضعیت حوضه آبریز و کیفیت آب رودخانه می‌تواند فرایند انتخاب مدل را با فراهم نمودن اطلاعاتی برای موارد زیر تسهیل نماید: (۱) تعیین اهداف و محدودیت‌های مطالعه, (۲) تعیین جزییات مورد نیاز در بیان بارهای آلاینده و مرزهای مساله و تشخیص شرایط بحرانی از نظر وضوح (مقیاس) زمانی و مکانی آنها و (۳) تعیین آلاینده‌های مهم و فرمول بندی ریاضی اندرکنش‌های هیدرولوژیکی و کیفی آب. مطالعات توصیف حوضه آبریز و کیفیت آب رودخانه برای شناخت و تعریف مساله در چند گام صورت می‌گیرد: گام اول: اولین گام در مطالعات توصیفی شامل مرور و بررسی اطلاعات موجود از توده آبی به منظور تعریف فرایندهای فیزیکی و شیمیایی غالب است. این اطلاعات شامل گزارش‌های بررسی‌های موجود.ء داده‌های پایش شده و مطالعات مدل‌سازی قبلی است که منابع آلودگی و مقادیر آنهاء داده‌های جریان رودخانه» مشخصات هیدرولوژیکی و آماری و افت کیفی آب را مشخص می‌نماید. در مواردی خاص,» ممکن است که محاسبات ساده و روش‌های آماری قبل از فرایند انتخاب مدل مورد نیاز باشد. این روش‌ها ممکن است شامل تخمین بارهای آلاینده با استفاده از توابع ساده بارگذاری» تخمین انتقال آلاینده با استفاده از روش‌های تحلیلی حالت دایمی", و تخمین موارد نقض کیفیت به کمک روش‌های آماری باشند. نتیجه این مرحله» توصیف مشروح اهداف مدل‌سازی و به مدل حوضه آبریز و یا کافی بودن مدل حالت دایمی کیفی آب را جهت بیان فرایندهای مهم انتقال توجیه کند. ۷10065 ۷۷۵16۲ ۳60۵1۷1۵ - | 0 س- 2 16 5620۷ - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روئس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند رآ(/7۸1 ۹ گام دوم: گام دوم مطالعات تفصیلی شامل ارزیابی‌های بیش‌تر تغییرپذیری منابع آلودگی و رژیم هیدرولوژیکی جهت تعیین سطح مقتضی مدل‌سازی به نحوی که معرف وضوح (مقیاس) مکانی و زمانی" افت کیفیت آب مورد مطالعه باشد. است. با تحلیل تغییرپذیری بارهای آلاینده از منابع مختلف و تشخیص شرایط بحرانی افت کیفیت آب» وضوح مکانی و زمانی مد نظر در مدل به منظور اطمینان از دقت مدل به عنوان نمایشی از سامانه مشخص می‌شود. در این مرحله,ء تحلیل‌ها باید نشان دهند که مدل حوضه آبریز و مدل کیفی آب پذیرنده به طور صحیح به تصمیمات کلیدی پرداخته و تمام فرض‌ها در محدوده قابل قبول قرار دارند. با وجود آن که بسیاری از رودخانه‌ها را می‌توان با یک مدل تک بعدی حالت دایمی نمایش دادء برخی از بازه‌های عمیق یا عریض آنها ممکن است تغییرات کیفی در عمق یا عرض از خود نشان دهند؛ بنابراین نیاز به یک مدل دو بعدی خواهند داشت. در هر دو موردء "یک مدل ساده بارگذاری حوضه آبریز"" می‌تواند داده‌های کافی برای مدل کیفی آب فراهم نماید. هر چند که اگر افت کیفیت آب ناشی از یک واقعه بارش باشد. یا نیاز به نمایش دینامیکی کیفیت آب به خاطر تغییرات شبانه‌روزی باشد و یا نیاز به تعریف شرایطی که غلظت آلاینده‌های مشخصی معیارهای خاصی را نقض می‌کنند باشد, به یک مدل مفصل‌تر حوضه‌ای برای "شبیه‌سازی پیوسته بارش "" با "شبیه‌سازی بارش طرح"" نیاز خواهد بود. گام سوم: در گام سومء ارزیابی اولیه اندرکنش‌های غالب کیفیت آب ضروری است تا از ترکیب مناسب اجزای کیفی آب و فرمول‌بندی سینتیکی در مدل اطمینان حاصل شود. برای مثال, در مواقعی که فتوسنتز و تنفس جلبک دو جزء کوچک در بیلان اکسیژن محلول باشند. از عبارات و ضریب‌های نرخ مربوط به آنها می‌توان در معادلات مدل صرف نظر کرد. به طور مشابه, واکنش متوالی شکل‌های مختلف نیتروژن آلی و غیر آلی ممکن است شدیدا غیر خطی باشند که موجب تاخیرهای زمانی و مکانی در پروفیل اکسیژن محلول می‌شوند و بنابراین استفاده از مدلی که تمامی واکنش‌های نیتروژن را در یک عبارت ترکیب کند, توصیه نمی‌شود. گام‌هایی که در بالا توضیح داده شد. در بخش‌های بعدی, با تاکید ویژه بر 80140 و مواد مغدی در رودخانه‌هاء. توصیف 1۸411 یک فرمول بندی ساده انجام می‌شود و با پایش و اندازه‌گیری داده‌های جدید و انجام مطالعات توصیفی جدید.ء مدل‌سازی دقیق و مفصل تری می‌تواند انجام شود. مرحله اول در انتخاب مدل مناسب برای مطالعات [(۸11 1" مرور داده‌های موجود بارگذاری آلاینده‌هاء جریان رودخانه و کیفیت آب مر تبط با کاربری‌های تعیین شده رودخانه و استانداردهای مناسب آب است. در تحمین بارهای آلاینده از حوضه آبریز ممکن است علاوه بر داده‌های اقلیمی و مشخصات هیدرولوژیکی» نیاز به داده‌های توزیع کاربری اراضی» مشخصات خاک اطلاعاتی از | - 1200۲۵, 20 ٩02112 0 2 - 5 [6 ۷۵16۲۹60 1020102 ۵۵1 3 - ۲۵11۵۵۹ ۹۱۵۳۵ ۵۳۹60 4 - 165182 ٩۱0۵۳۵ ۵16۳۹60 -------- صفحهٔ بعد -------- 7۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها واقعی ) و نیز تعیین مقدار و تغییرات منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای که باید در شیوه منتخب مدل‌سازی مد نظر قرار گیرند. استفاده کند. غلظت وجود دارد. مجموع اطلاعات جمع آوری شده از حوضه آبریز و ویژگی‌های هیدرولوژیکی و مسایل کیفیت آب به تعیین سطح مغذی در رودخانه‌هاء اکسیداسیون 13010 کربنی» اکسیداسیون نیتریت» اکسیژن خواهی رسوب, اکسیداسیون آمونیاک. هوادهی اتمسفری و فتوسنتز و تنفس جلبک از جمله فرایندهای مهم می‌باشند. چارچوب مدل‌سازی باید شامل محاسبات اولیه موازنه جرم با استفاده از مدل‌های ساده یا معادللات تحلیلی باشد تا به تعریف فرایندهای مهم کیفی آب کمک کند. این مدل‌های ساده» راه حل‌های تحلیلی برای سناریوهای مختلف بارگذاری تحت شرایط متغیر جریان را ارائه می‌کنند. مصارف" و منابع" داخل رودخانه‌ها می‌توانند با استفاده از فرمول‌بندی‌های ساده‌ای مانند معادلات زوال درجه هم‌چنین پیش بینی مسایل فنی مربوط به سناریوهای کنترل آلودگی. سطوح کلی کنترل و دیگر تغییرات در ویژگی‌های حوضه تغییرات بر میزان مشکلات آلودگی و در تتبحجه مقتضیات مدل‌سازی و پاش را بیان کند. این مقنتضیات در وأقع اهداف پروزه را بیان ۳-۲-2 بارهای آلاینده, وضوح زمانی و مکانی و مکانیزم‌های انتقال ۱-۲-۲-2 منابع آلودگی بارها و منابع گوناگونی بر تغییرات و توزیع اکسیژن محلول در رودخانه‌ها تأثیر می‌گذارند. منابع اکسیژن خواه بالادست که موجب درهم یا مجرای فاضلاب و رواناب از مناطق شهری,» مناطق جنگلیء زمین‌های کشاورزی و مناطق حومه شهری باشند. فرایندهای درون رودخانه‌ها که بر تغییرات و توزیع اکسیژن محلول موثر هستند شامل اکسیژن خواهی رسوبات کف. احیای کف‌زیان و تولید و مصرف اکسیژن توسط فیتوپلانکتون و دیگر گیاهان آبزی است. تمامی منابعی که به طور صریح در تحلیل ظرفیت خودپالایی و 1۸41 لحاظ می‌شوند. نیاز به اندازه‌گیری مستقیم در مقیاس‌های مناسب زمانی و مکانی دارند تا مقدار هر ماده آلاینده از هر منبع تعریف گردد. داده‌های کیفی آب پذیرنده در شرایط ۳01-6 - |[ 5۱۵ - 2 ۵۶۵ - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روئس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند رآ(/7۸1 7 ((301)) می‌شوند و فرم‌های احیا شده نیتروژن که باعث نیتریفیکاسیون می‌گردند. است. برای هر نوع منبعی» لازم است که میزان اکسیژن‌خواهی نهایی برای هر دو دسته از آلاینده‌ها تعیین شود. علاوه بر آن» جهت تمایز بین فرم‌های نیتروژن آلی که می‌توانند هیدرولیز شده و به آمونیاک تبدیل شوند با نیتروژنی که شدیدا مقاوم است. ممکن است نیاز به داده‌های آزمایشگاهی یا میدانی باشد. این تمایز از نظر نیتریفیکاسیون مهم است. خروجی تصفیه‌خانه‌های فاضلاب فاقد فرایند نیتریفیکاسیون» به طور بالقوه می‌تواند حاوی غلظت قابل توجهی از نیتروژن آلی باشد. درجه نیتریفیکاسیون مورد نیاز به میزان نیتروژن آلی در پساب بستگی دارد که می‌تواند در رودخانه به آمونیاک و متعاقبا به شکل‌های اکسیده شده تبدیل شود. هرچند که فاضلابروها منابع نقطه‌ای محسوب می‌شوند. لکن سرریز از فاضلابروهای مرکب در هنگام بارندگی می‌تواند مقدار قابل توجهی آلاینده به رواناب‌های شهری اضافه و به آب‌های سطحی تخلیه کند. آب زیر زمینی نیز ممکن است مقدار قابل توجهی نیترات به آب‌های سطحی وارد کند که در صورت عدم اثبات آلوده بودن آنء این بخش از بارها در کوتاه مدت غیر قابل کنترل خواهد بود. منابع غیرنقطه‌ای آلودگی به طور عمده از زمین‌های کشاورزی» حوضه‌های آبریز جنگلی و رواناب‌های شهری ناشی می‌شوند. زمین‌های کشاورزی بسته به برنامه کود دهی می‌توانند سهم عمده‌ای در میزان مواد مغذی ورودی به رودخانه داشته باشند. بارهای آلی از زمین‌های کشاورزی نیز ممکن است در دوره‌هایی از سال قابل توجه باشند. نگرانی اصلی در مورد منابع کشاورزی» بارهای الاینده ناشی از رواناب‌های بارش و رابطه مستقیم بین وقوع بارش و فعالیت‌های کشاورزی (مانند میزان و فاصله زمانی کوددهی, روش‌های شخم زنی و روش‌های کشت و غیره) است. بسیاری از محققان» حوضه‌های جنگلی را دارای شرایط بکر و دست نخورده‌ای می‌دانند که بار آلاینده‌های این مناطق ناشی از فرایندهای طبیعی است. این بارهاء وضعیت پایه! و به عنوان منابع غیرقابل کنترل محسوب می‌شوند. هرچند برخی فعالیت‌ها در سطح جنگل مانند احداث جاده» استحصال الوار و وقوع آتش سوزی ممکن است باعث تخریب خاک و فرسایش آن شود که نگرانی‌هایی مشابه مناطق کشاورزی را سبب می‌شوند. آلاینده‌های مهم از حوضه‌های جنگلی شامل رسوبات معلق و بقایای آلی ناشی از تخریب خاک سطحی است. رواناب‌های مناطق شهری نیز پیچیده و ناشی از بارش می‌باشند. رواناب‌های بارش مقدار قابل توجهی فلزات نیز با خود حمل می‌کنند. فرایند انباشت گرد و خاک و کنافت در مناطق نفوذ ناپذیره مشخصه اصلی منابع شهری است. هنگامی که سرریز از شبکه‌های مرکب فاضلاب به رواناب‌های سطحی شهر اضافه می‌شود. به آلاینده‌های مهمی که مربوط به فاضلاب شهری است نیز باید توجه کرد. ۲-۲-۲-۶ ابعاد مدل اغلب پروژه‌های مدل‌سازی آب پذیرنده که به اکسیژن محلول رودخانه‌ها در شرایط جریان کم در تابستان می‌پردازند را می‌توان به شکل یک بعدی و حالت دایمی در نظر گرفت. تئوری و نیز کارهای تجربی نشان داده اند که تغییرات غلظت اکسیژن محلول در رودخانه‌ها در راستای طولی آن بیش‌تر قابل ملاحظه است. تغییرات غلظت در عرض و عمق نسبتا جزیی است. مگر در ناحیه اختلاط اولیه در نقطه تخلیه. نزدیک به ساحل رودخانه‌هاء تغییرات جانبی می‌تواند از غلظت کم اکسیژن ناشی از ورودی آب زیرزمینی تهی از 1 0 -------- صفحهٔ بعد -------- 71۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها اکسیژن» فرایندهای فتوسنتزی و تنفسی جلبک‌های چسییده, دمای بالا و سرعت کم (و هوادهی اتمسفری کم) در مناطق کم عمق نزدیک ساحل اتفاق افتد. بسیاری از قوانین و مقررات کشورها -اگر نه همه آزها- ناحیه اختلاط اولیه را جهت صرف‌نظر کردن از شبیه‌سازی سه بعدی اختلاط تخلیه پساب به رودخانه تعریف کرده اند. برای (301ا-) و اکسیژن محلول, فرض اختلاط سریع توده در نقطه تخلیه باعث خطای کمی می‌شود. برای سمیت آمونیاکی مانند سایر ترکیبات سمی» روش معمول این است که معیار سمیت مزمن در لبه ناحیه اختلاط و معیار سمیت حاد در انتهای نقطه لوله تخلیه کننده و در ناحیه اختلاط ترقیق اولیه برآورد شود. هرچند که تاثیر دورتر پساب‌های سمی, به میزان 01 دما و سختی آب و پساب تخلیه شده در آن بستگی دارد. تخلیه پساب از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری به روش لجن فعال به دلیل کم بودن 011 خروجی آن احتمالا باعث مشکل سمیت در ناحیه اختلاط نزدیک به محل تخلیه نمی‌گردد. هرچند که در پایین دست محل تخلیه که ]0۲ برابر 017 آب رودخانه می‌شود.ء سمیت آمونیاکی می‌تواند در مناطق دورتر اتفاق افتد. برخی رودخانه‌ها ممکن است نیاز به تحلیل دو بعدی داشته باشند. این شرایط معمولا در رودخانه‌های عمیق یا مخازن سدهای انحرافی که‌گرادیان عمودی و جانبی می‌تواند مهم باشد.ء وجود دارد. بسته به ساختار زمین‌ریخت‌شناسی» بالادست دریاچه‌ها و مخازن می‌توانند تغییرات جانبی و طولی اکسیژن محلول از خود نشان دهند که نیاز به تحلیل دوبعدی خواهند داشت. اگر بعد دوم (عمق یا عرض) نیاز باشد» تحلیل‌گر باید تاثیر آن را در تصمیم گیری اقدامات کنترل آلودگی‌ها و تصفیه توجیه کند. این امر از آن‌جایی که مهم است که بعد اضافی در تحلیل رودخانه معمولا به جمع‌آوری داده‌های زیادی نیاز داشته و مستلزم مدل‌های بسیار پیچیده‌ای است که مقدار عامل آن را نمی‌توان در کلیه موارد مطالعاتی با اطمینان به دست آورد. بنابراین اگر مطالعه به خوبی اکسیژن در جهات عمودی یا جانبی از داده‌ها مشاهده شود.ء باید از مدل دو بعدی استفاده کرد ۵]. تحلیل سه بعدی رودخانه‌ها هنوز در حال توسعه است. این مدل‌های پیجیده فقط برای تصمیم‌های ,17۸/11 که با روش‌های ۳-۲-۲-۶ گستر س‌ مکانی گسترش مکانی تحلیل مدل‌سازی باید تا پایین دست ناحیه بازیابی اکسیژن محلول را پوشش دهد. این پوشش مکانی به چند ضرایب هوادهی را ارایه نماید. - در بسیاری از موارده مساله اساسی» وجود نیتریفیکاسیون در رودخانه و نرخ وقوع آن به دنبال ارتقای تصفیه است. مشاهده نیتریفیکاسیون در ناحیه بازیابی اکسیژن محلول می‌تواند در تعریف محدوده نرخ نیتریفیکاسیون مورد توجه در پیش‌بینی - شواهد رشد فیتوپلانکتون یا گیاهان آبزی دیگر می‌تواند با بررسی ناحیه بازیابی اکسیژن محلول بعد از ارتقای تصفیه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند 7۸110 71۳ 2-۲-۲-2 مقیاس زمانی مقیاس زمانی منتخب برای انجام تحلیل باید تابمی از کیفیت مشاهده شده آب و استانداردها یا معیارهای اکسیژن محلول سامانه مورد مطالعه باشد. تحلیل اکسیژن محلول در رودخانه‌ها معمولا می‌تواند در مقیاس زمانی فصلی به صورت حالت دایمی یا غیردایمی انجام داده شود. آرزیابی داده‌های جمع آوری شده کیفیت آب در طول چندین فصل جهت تعیین دوره بحرانی که باید تحلیل شودء مفید است. دوره بحرانی, اغلب در شرایط جریان کم رودخانه و دمای بالای دوره تابستان می‌باشد؛ هرچند ممکن است دوره‌هایی از زمستان نیز به دلیل پوشش یخ (محدودیت فیزیکی برای هوادهی) بحرانی باشند. پاییز نیز ممکن است به دلیل افزایش کربن آلی از منابع بالادست مانند فیتوپلانکتون و یا گیاهان آبزی, کاهش شدید اکسیژن محلول را سبب شود. هم‌چنین سیلاب‌های بهاره که مقدار زیادی بقایای آلی به همراه دارند می‌توانند باعث کاهش شدید غلظت اکسیژن محلول یا تشکیل توده‌های فیتوپلانکتونی گردند. برخی از رودخانه‌ها در بهار و قبل از دوب برف, جریان‌های کم را تجربه می‌کنند. از این‌رو تحلیل دقیق هیدرولوژیکی جهت تعریف دوره‌های جریان بحرانی در رابطه با بیلان اکسیژن‌خواهی ضروری است. پس ازآن» تحلیل‌گر باید بازه زمانی مورد استفاده در تحلیل کیفیت آب را تعیین کند. چند انتخاب ممکن به ترتیب افزایش - حالت دایمی؛ * بارهای ثابت- جریان ثابت رودخانه و تولید شبانه روزی اکسیژن محلول توسط فیتوپلانکتون یا گیاهان آبزی؛ ۰ بارهای ثابت- جریان متغیر رودخانه؛ * بارهای متغیر- جریان ثابت رودخانه؛ * ترکیبات دیگری از موارد فوق؛ در تحلیل حالت دایمی» پروفیل مکانی (طولی) غلظت از حالت تعادل (جریان رودخانه» بارهای آلاینده» دما و غیره) حاصل می‌شود. اگر تغییرات واقعی بار آلاینده» جریان رودخانه و دیگر عوامل را بتوان به طور واقع بینانه‌ای در دوره زمانی تحلیل مقداری ثابت درنظر گرفت» پروفیل غلظت محاسبه شده» میانگین غلظت واقعی آن دوره را تخمین خواهد زد. تحلیل حالت کاملا غیردایمی» محاسبات را برای بازه‌های نسبتا کوتاه زمانی به صورت پی‌درپی انجام می‌دهد و مقدارهای متغیری را برای عواملی مانند جریان رودخانه» بار آلاینده و دما در بازه‌های مختلف می‌پذیرد. نتایج تحلیلء به صورت سری‌های زمانی با تغییرات زمانی و مکانی از غلظت عوامل کیفی آب می‌باشند. در عمل باتوجه به هزینه و زمان راهبری» معمولا دوره تحت پوشش تحلیل به شرایط بحرانی محدود می‌شود. نسخه‌های " پیوسته" مدل‌های غیردایمی» با استفاده از بازه‌های زمانی بزرگ‌تر و میانگین‌گیری از مقدار متغیرها در هر بازه زمانی» محاسبات را به دوره‌های بلندتری گسترش می‌دهند. در نتیجه» غلظت‌های محاسبه شده برای آب پذیرنده تغییرات کوتاه مدت ر منعکس نمی‌کنند؛ اما روند تغییرات بلندمدت‌تری را تولید خواهند کرد. هم‌چنین» سامانه‌های سینتیکی پیجیده‌ای در این مدل‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- 3 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها وجود دارد که مقدار اکسیژن را به جمعیت فیتوپلانکتون (کلروفیل ۸) مرتبط می‌سازند که به نوبه خود توسط نورء مواد مغدی, زئوپلانکتون و دیگر عوامل کنترل می‌شوند. این مدل‌ها به صورت متغیر زمانی (غیردایمی) بوده و به داده‌های زیادی جهت واسنجی و اعتبار سنجی نیاز دارند. در تحلیل‌های شبه دایمی معمولا یک المان متغیر زمانی وجود دارد که در محاسباتی که اساسا حالت دایمی می‌باشند» گنجانده می‌شود. برای مثال» برنامه ]017۸12 جریان‌ها و بارها را ثابت فرض کرده و آثار دینامیکی یا متغیر زمانی تابش خورشید. دما و باد را شبیه‌سازی می‌کند. تحلیل‌های شبه دایمی که از محاسبات حالت دایمی و محاسبه تغبیرات زمانی اکسیژن محلول به عنوان مکمل آن استفاده می‌کند نیز برای رودخانه‌ها وجود دارد. اندازه‌گیری و پایش ممتد داده‌ها (معمولا اندازه‌گیری‌های اکسیژن محلول و جریان) جهت تعیین مقیاس (وضوح) زمانی مقتضی برای مدل‌سازی خودپالایی و .[1۸411 مفید است. برای مثال, اگر مقدار اکسیژن محلول به یک مقدار ثابت کوچک در دوره‌های طولانی برسد و جریان و بارها نسبتا ثابت باشند. آن‌گاه باید تحلیل حالت دایمی مورد استفاده قرار گیرد. در حالی که اگر میزان اکسیژن محلول نوسان کندء آن‌گاه تحلیل نیمه دینامیک یا دینامیک ارجح است. با این وجودء باید به میانگین گیری حالت دایمی با استفاده از دوره روزانه میانگین گیری قبل از مدل‌سازی پیجیده حالت دینامیک مبادرت کرد. در صورتی که شرایط میانگینی مطالعه شود باید نوسانات حول میانگین و ارتباط بین استاندارد (مثل استاندارد میانگین روزانه یا ساعتی اکسیژن محلول) و مقادیر میانگین نیز تعیین شود. در صورت لزومء هنگامی که ازتحلیل حالت دایمی برای تخمین روند تغییرات میانگین در رودخانه‌های متغیر دینامیکی استفاده می‌شود. باید ضریب اطمینان اعمال گردد. تغییرپذیری در بارها و شرایط بالادست لزوما تحلیل دینامیکی را دیکته نمی‌کنند. فقط پاسخ (واکنش) متغیر معنی‌دار کیفیت آب در خلال دوره‌های بحرانی اکسیژن محلول کم است که لزوم تحلیل دینامیکی را جهت تعیین دقیق شرایط بحرانی توجیه می‌کند. تغییرپذیری شبانه روزی به واسطه فتوسنتز نیز لزوما شبیه‌سازی دینامیکی و نیمه دینامیکی را توجیه نمی‌کند. امکان شبیه‌سازی میانگین تاثیر خالص تولید اکسیژن محلول منهای تنفس اثبات شده است؛ هرچند. نوسانات حول مقدار میانگین باید با روش‌های بدیلی اندازه گیری یا تخمین زده شده و به حساب آیند. عموماء تحلیل حالت دایمی باید مفید باشد. منابع نقطه‌ای» اکسیژن خواهی رسوبات» ورودی از آب زیرزمینی و بارهای پایه از بالادست تقریبا ثابت است یا می‌توانند به خوبی میانگین گیری شوند. تحلیل دینامیکی تنها در صورتی توجیه دارد که حفظ استاندارد حداقل اکسیژن محلول برای تمامی زمان‌ها یا بخش اعظمی از آن (به بیان دیگر ۹۵ درصد زمان‌ها) مورد نیاز باشد و بارهای آلاینده موجب مقادیر متغیر اکسیژن محلول در رودخانه شوند. تاثیر فتوسنتز عموما می‌تواند با تحلیل حالت دایمی به حساب آید و یا گاهی اوقات تحلیل حالت دینامیکی ممکن است مفید باشد. انتظار می‌رود شبیه‌سازی دینامیکی» پیش‌بینی‌های مطمئن تری فراهم آورد؛ اما نیاز به جمع‌آوری داده‌های بیش‌تر و محاسبات بیش‌تری دارند. هم‌چنین افزایش داده‌های ورودی جهت انجام تحلیل دینامیکی بازه زمانی مناسب تحلیل تاحدودی توسط منابع اصلی آلودگی تعیین می‌شود. منابع نقطه‌ای» اکسیژن خواهی رسوب و شرایط بالادست معمولا می‌تواند با مدل‌سازی حالت دایمی نمایش داده شوند که مقادیر میانگین زمانی بارها از این منابع را مورد استفاده قرار می‌دهد. تحلیل‌های مشابهی می‌تواند در مورد برخی منابع غیرنقطه‌ای» مانند ورودی‌ها از آب زیرزمینی» ورود از طریق شست و شوی رسوبات کف و زه‌آب‌هایی که بد طور مستقیم با فرایندهای گذرا مانند رواناب بارش یا تخلیه اتفاقی مرتبط نیستند. مناسب باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روئس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند رآ(/7۸1 1 برعکس» ورودی‌های جرم ناشی از یک واقعه - مانند رگبارها که تولید رواناب در مناطق شهری و دیگر مناطق می‌کنند- نیاز به بزرگ بوده و جریان‌های اضافه شده در ناحیه مورد بررسی کم باشد.ء قابل استفاده است؛ هرچند برای بسیاری از این شرایط تحلیل متغیر زمانی (غیردایمی) نیاز خواهد بود. در صورتی که داده‌های کافی موجود یا قابل دسترس باشد. تحلیل متغیر زمانی به نحو مناسب و رضایت‌بخش قابل اعمال است. پیش بینی کیفیت آینده رودخانه نیاز به شناسایی بارش یا وقایع بارش آینده برای لحاظ کردن در تحلیل ظرفیت خودپالایی و 1۱11 دارد. علاوه بر این» مساله اکسیژن محلول ناشی از واقعه بارش به شدت مناثر از هیدروگراف بعد از واقعه و زمین‌ریخت‌شناسی بخش پایین دست رودخانه است. از همه این‌ها گذشته, مباحث بنیادی فنیء اقتصادی و زیست‌محیطی مرتبط با استانداردهای اکسیژن محلول در دوره‌های تر (پرباران) هنوز به طور کامل بررسی نشده است. ۵-۲-۲-۶ مکانیزم‌های انتقال مکانیزم‌های انتقال که بر پخش آلاینده‌ها در رودخانه‌های جریان آزاد و نیز رودخانه‌های مختلط جزر و مدی موثر است. شامل انتقال همرفتی و انتقال پخشی است. انتقال همرفتی» انتقال توده‌ای توسط جریان است و به جز در رودخانه‌های جزر و مدی خاصی که جریان‌های شدید معکوس روی می‌دهد. معمولا مکانیزم غالب انتقال خالص است. انتقال به واسطه پخش نشان‌دهنده اختلاط (جانبی و طولی) است که از گرادیان موضعی سرعت در توده سیال ناشی شده و معمولا بخش کوچکی از انتقال خالص را تشکیل می‌دهد؛ به جز در رودخانه‌های جزر و مدی که انتقال خالص همرفتی تحت الشعاع اختلاط طولی ناشی از جریان‌های تناوبی و قوی معکوس جزر و مدی است. پخش در تمامی توده‌های آبی تاحدودی وجود دارد؛ هرچند پروفیل‌های کیفیت آبء» مانند غلظت اکسیژن محلول, ممکن است در مواقعی که اختلاط پخشی کوچک و یا انتقال همرفتی بزرگ است. متاثر از آن نباشد. در این شرایط درنظر گرفتن مکانیزم پخش تاثیری در تصمیمات مدیریتی نخواهد داشت. برای رودخانه‌های خاصی که سرعت جریان کم و شکل پیجیده‌ای دارند (مانند رودخانه‌های فرعی کم تحرک که اغلب در رودخانه‌های متروکه یا مصب رودخانه‌ها وجود دارند) فرایند پخش ممکن است مولفه اصلی انتقال باشد. در نتیجه, پیچیدگی محاسبات و برنامه‌های جمع آوری داده» کاهش خواهد یافت. بیلان یا موازنه جریان جهت مدل‌سازی مورد نیاز است؛ بنابراین باید به اهمیت بالقوه جریان‌های ورودی و خروجی آب زیرزمینی توجه داشت. علاوه برآن» باید جریان شاخه‌های فرعی مهم و منابع آلودگی در مدل لحاظ شود. محاسبه موازنه جریان در توسعه مدل موضوع کم اهمیتی نیست. از آن‌جاکه که معمولا بده جریان دایمی (مثلا ماهانه) در ایستگاه‌های متوالی در طول رودخانه از محاسبه میانگین زمانی داده‌های اندازه‌گیری جریان به دست می‌آید. موازنه جریان ممکن است تا حدی مشکل برقرار شود که دلیل آن زمان پیمایش لازم برای انتشار موج جریان به پایین دست و عکس‌العمل گذرای حوضه آبریز به وقایع بارش در فاصله بین ایستگاه‌های متوالی است. هرگونه ناهم‌خوانی در طول رودخانه در بیلان داده‌های میانگین گیری شده جریان ایستگاه‌ها شامل ورودی‌های معلوم (پا تخمین زده شده) منابع نقطه‌ای از محل‌های تخلیه آلاینده و شاخه‌های فرعی اندازه‌گیری شده معمولا به جریان‌های اندازهگیری نشده شاخه‌های فرعی یا جریان آب زیرزمینی نسبت داده می‌شود. هر منبع آلودگی که در مدل لحاظ می‌شود نیز باید مستند به -------- صفحهٔ بعد -------- 71 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها داده‌هایی یا تخمین‌هایی باشد تا غلظت ترکیبات مهم مانند اکسیژن محلول, 3010 و ۷۲13 را برای محاسبه نرخ جریان جرمی داده‌های مساحت مقطع جریان» عمق و زمان پیمایش (یا سرعت) به عنوان تابعی از بده جریان» برای بده جریان‌هایی که داده‌های کیفی آب برای آنها جمع آوری گردیده و در رژیم‌های جریان بحرانی که برای پیش‌بینی شرایط آینده مورد استفاده قرار می‌گیرند. لازم است. ۳-۲-۶ اند ر کنش آلاینده‌های آب دینامیک اکسیژن محلول بستگی به اندرکنش اجزا و فرایندهای بسیاری دارد. اجزا شامل اکسیژن محلول, 13010 کربنی, آمونیاک. نیتریت. دما و در برخی موارد فیتوپلانکتون» پری فایتون و گیاهان آبزی می‌شود. این اجزا و فرایندها را می‌توان با مجموعه‌ای از معادلات چفت شده موازنه جرم مدل کرد. انتخاب اجزا و فرایندها باید برمبنای فاکتورهایی که مختص محل و مساله هستند.ء انجام گیرد. اصول و منطق انتخاب مجموعه خاصی از متغیرها باید در مراحل اولیه مطالعه ارائه شود و باید شامل بررسی داده‌های کیفی مشاهده شده آب. در نظر گرفتن متغیرهایی که محاسبات روی آنها انجام می‌شود و برقراری ارتباط بین چارچوب در برخی شرایط ممبه‌ویژه در سامانه‌هایی با اکسیژن محلول کم» فرمول‌بندی سینتیکی غیرخطی مورد توجه قرار می‌گیرد. فرمول‌بندی غیر خطی مورد استفاده» معمولا سینتیک نوع میکالیس است که در آن نرخ واکنش‌ها با افت گونه‌های شیمیایی کاهش می‌یابد. اکسیژن محلول یکی از گونه‌های شیمیایی است که این نوع فرمول بندی سینتیکی را کنترل می‌کند. مشخصا ثابت شده است که نرخ نیتریفیکاسیون با میزان اکسیژن محلول در غلظت‌های ۲ میلی گرم بر لیتر و کم‌تر از آن کنترل می‌شود. بسیاری از مدل‌ها از چارچوب ساده شده‌ای استفاده می‌کنند که از برخی فرایندها صرف‌نظر کرده یا آنها را باهم ترکیب می‌کنند. برای مثال, در سامانه‌هایی که فتوسنتز و تنفس اجزای کوچکی از موازنه کلی اکسیژن هستندء عبارات و معادلات مربوط می‌توانند در نمایش می‌دهندء یا (301] نیتروژنی و کربنی را در یک جزء واحد بیان‌گر 3010 کل ترکیب می‌کنند. حتی هنگامی که چرخه نیتروژن در یک تک معادله (301] تلفیق نمی‌شود. مدل‌ها در تعداد مراحل چرخه باهم فرق می‌کنند. توالی کامل چرخه باید شامل هیدرولیز نیتروژن آلی به آمونیاک و اکسیداسیون آمونیاک به نیتریت و نیترات باشد. با این وجود. بسیاری از مدل‌ها نتیروژن آلی را به عنوان جزء مجزایی در نظر نمی‌گیرند. در بسیاری شرایط تمایز بین غلظت نیتروژن آلی و آمونیاک. به جای تعریف بار اکسیژن خواهی نیتروژنی (۸1010 یا 0113010) برمبنای غلظت نیتروژن کل کلدال (11601) که ترکیبی از هر دو فرم نیتروژن است» ضروری و مهم است. تاخیرهای زمانی و مکانی در پروفیل نتیجه شده اکسیژن محلول» به واسطه این واکنش متوالی ممکن است قابل ملاحظه باشد. اگر در واسنجی و اعتبارسنجی» دو نوع نیتروژن باهم ترکیب شوندء نرخ ظاهری نیتریفیکاسیون (,)1) کم‌تر از نرخ واقعی نیتریفیکاسیون درجه اول آمونیاک خواهد بود. نسبت 1160 به 8 - و11« بر مقدار نرخ بسیاری از مدل‌ها توانایی درنظر گرفتن نیتروژن آلی و فسفر آلی را دارند. بسیاری از مدل‌ها نیتریت را درنظر نمی‌گیرند و بنابراین در معادلات, آمونیاک مستقیما به نیترات تبدیل می‌شود. در بسیاری از شرایط غلظت مشاهده شده و محاسبه شده بسیار کم بوده یا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روس‌ها و مدل‌های خودبالایی در فرایند .7۸1101 1۷ تمایل به یکنواخت شدن دارد که عدم قطعیت ناشی از این ساده سازی را کاهش می‌دهد. باید توجه شود در مواقعی که مشکلات تاثیر فیتوپلانکتون و دیگر گیاهان آبزی ممکن است در چند سطح تحلیل شود (جدول۱-۴). سطح ۸ که از مقادیر اندازه‌گیری شده فتوسنتز و تنفس (۳-1) و داده‌های تغییرات شبانه روزی اکسیژن محلول استفاده می‌کند» ممکن است در بسیاری موارد مناسب باشد. هنگامی که تغییرات مهمی در مواد مغذی یا ضریب خاموشی نور پیش بینی می‌شودء سطح ثا تحلیل باید مورد توجه قرار گیرد. سطح ن) مقیاس کامل تغذیه‌گرایی را ارایه می‌کند و هزینه‌های پروژه ناشی از داده‌ها و مدل‌سازی را به چندین برابر افزایش می‌دهد. این سطح تحلیل در مواردی که تولید و مصرف فتوسنتزی اکسیژن غالب است و هزینه‌های زیست‌محیطی یا کنترل آلودگی قابل ملاحظه است. مورد استفاده قرار می‌گیرد. تحلیل تغذیه‌گرایی نیاز به مدل‌هایی جهت شبیه‌سازی دینامیکی مواد مغذی و جلبک دارد. معمولا فسفر و نیتروژن تنها مواد مغدی مورد توجه هستند؛ هرچند در مواقعی که دیاتومه‌ها جزء غالب جمعیت فیتوپلانکتونی باشند» سیلیکا نیز اهمیت می‌یاید. فرایندهای اصلی شامل جذب توسط جلبک. دفع از جلبک, آزادسازی از کف و نیتریفیکاسیون می‌باشند. پریفایتون و گیاهان آبزی به ندرت در مدل‌های کیفی آب مورد توجه قرار می‌گیرند که دلیل آن مشکل بودن برآورد توده زیستی این عوامل‌است؛ هرچند که این ارگانیزم‌های فتوسنتزی می‌توانند اجزای اصلی موازنه اکسیژن و مواد مغدی, مبه‌ویژه در رودخانه‌های کم عمق, باشند. از چارچوب تحلیلی سطح ۸ می‌توان برای برآورد تغییرات شبانه روزی اکسیژن محلول به خاطر گیاهان آبزی استفاده کرد. شیوه‌های مدل‌سازی کمی‌تر نیاز به معادلات مشابه آنجه که برای جلبک استفاده می‌شود دارند؛ با این تفاوت که عبارت ته نشینی با یک عبارت مرگ و میر غیرشکاری جایگزین می‌شود. روشی بدیل, استفاده از داده‌های میدانی برای درنظرگرفتن اثر خالص فتوسنتزی جلبک» پریفایتون و گیاهای آبزی ریشه دار به صورت عبارت کلی (۳-1) در مدل موازنه اکسیژن است. جدول ۱-۶- روش‌های تحلیل فیتوپلانکتون و گیاهان آبزی مقدار ۳-1۹ و یا نوسانات شبانه روزی 10 را اندازه بگیرید؛ مقادیر اندازه‌گیری شده را در مدل‌های حالت دایمی و شبه دایمی به‌ کار برید. کلروفیل 4 نورء خاموشی نور و مواد مغذی را اندازه بگیرید؛ نتایج را در مدل‌های حالت دایمی و شبه دایمی به‌کار برید. با داده‌های ۲-14 و نوسانات شبانه روزی مقایسه کنید. ۳-1۹ را محاسبه کنید. کلروفیل ۰۵ مواد مغذی» اکسیژن محلول و غیره را مدل کنید. با واسنجی و اعتبارسنجی, چارچوب مدل‌سازی متغیر زمانی (غیردایمی) و غیرخطی مورد نیاز است. علاوه بر تحلیل اکسیژن محلول, سمیت آمونیاک نیز ممکن است مهم باشد. سمیت آمونیاک به واسطه آمونیاک یونیزه نشده می‌باشد. بخش یونیزه نشده آمونیاک کل با 01 و دما افزایش می‌یاید. بسیاری از مدل‌های کیفی موجود. آمونیاک یونیزه نشده یا 011 را مدل نمی‌کنند. بنابراین تحلیل‌های ظرفیت خودپالایی و 1۸/10 هایی که شامل سمیت آمونیاک هستند. معمولا باید برمبنای -------- صفحهٔ بعد -------- 71۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ۳-۶- بررسی روش‌ها و مدل‌های شبیه‌سازی کیفیت آب رودخانه در این بخش واژه "مدل " طبق واژه شناسی رایج» به برنامه‌های کامپیوتری اطلاق می‌شود. هرچند برنامه‌های کامپیوتری قبل از آن که کاربر آنها را با استفاده از مرزهاء توپوگرافی» هیدرولوژی» تولید و انباشت آلودگی و شستگی آن» شکل و ترکیب رودخانه و اندرکنش آلاینده‌های مختص محل مورد مطالعه و معرف حوضه آبریز و آب پذیرنده, نسازد مدل نیستند. چنانچه بیان شد تعیین ظرفیت خودپالایی و .7۸/101 ممکن است بسته به نتایج مطالعه توصیفی» نیاز به توسعه مدل حوضه آبریز با مدل کیفیت آب پذیرنده یا هر دو داشته باشد. مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند 7۸/4101 چارچوبی جهت مدیریت منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای آلودگی موثر در افت کیفیت منابع آب ایجاد می‌کند. هرچند که در بسیاری از موارد مشکلات اکسیژن محلول در خلال شرایط کم آب در رودخانه‌هایی که منابع نقطه‌ای عامل اصلی بار آلاینده آن بوده مشاهده شده است. لکن ممکن است در مواردی که منابع غیرنقطه‌ای بر میزان اکسیژن محلول تأثیر مهمی دارد. بررسی خاصی مورد نیاز باشد. این شرایط ایجاب می‌کند که بررسی و انتخاب مدل حوضه‌ای مناسب صورت گیرد. مدل منتخب باید بیان‌گر فرایندهای غالب در آب بوده و اطلاعات مدیریتی لازم در مورد مقدار و تغبیر پذیری بارهای آلاینده را فراهم نماید و در نهایت امکان ارزیابی پیامدهای گزینه‌های متنوع مدیریت حوضه آبریز را در اختیار بگذارد. مدل‌های حوضه‌ای در این راهنما منظور نشده‌اندء با این حال توضیحاتی در مورد یک سامانه حوضه‌ای ارائه شده است. در این راهنماء تعدادی از مدل‌های کیفیت آب پذیرنده با توانایی کاربرد در تحلیل تغییرات اکسیژن محلول رودخانه‌ها انتخاب شده است. انتخاب مدل نباید به مدل‌های بحث شده در این راهنما محدود گردد. برنامه‌های کامپیوتری (مدل‌های) دیگری که برای پروژه قابل دسترس است نیز باید مورد توجه قرار گیرد. بحثها و معیارهای ارائه شده در این راهنما می‌توانند به عنوان ارکان انتخاب مدل مورد استفاده قرار گیرند. ۱-۳-2- روش حل تحلیلی ساده! مسایل نسبتا ساده 0012/10 و تغذیه‌گرایی رودخانه‌ها را در حالت دایمی می‌توان به روش ساده حل تحلیلی و بدون استفاده از مدل شبیه‌سازی حل کرد. مدل‌های انتخاب شده براساس افزایش پیچیدگی آنها عبارتند از: ۲-۳-۶- برنامه روش ساده شده برای تخلیه کننده‌های متعدد " (۱۷118-5۸1۳) این برنامه» روش تحلیلی ساده‌شده‌ای است که ۳۸تآبرای تعیین محدودیت‌های پساب تصفیه‌خانه‌هایی که به رودخانه‌های کم آب تخلیه می‌شوند. تهیه کرده است. این مدل چهار متغیر کیفی آب شامل اکسیژن محلول» 13010 31101 و آمونیاک یونیزه نشده را درحالت دایمی و یک‌بعدی شبیه‌سازی می‌کند. فرایندهای کیفی آب شامل هوادهی, اکسیژن زدایی» نیتریفیکاسیون و اکسیژن‌خواهی رسوبات است. مدل بیش از ده نقطه تخلیه را درنظر می‌گیرد. این مدل اساسا برای شرایطی که محدودیت منابع برای تحلیل و نیز محدودیت نسبی داده‌ها و اطلاعات وجود دار تدوین شده است. این مدل را از آژانس محیط زیست آمریکا ۲۳:۸۱ می‌توان تهیه کرد[ ‎]٩ + اهنا وادد۸ 0عتازام‌سنگ - ۱ 0 عام۵۱۵ ۱ ۵۳ و۳۳ #مطا ۱ هنک - 2 ۸ 060۳۵12 بدح6 ۸ مودنا ۱0 ادعححهد۸ عسحویگ ۵۳ هه - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روس‌ها و مدل‌های خودبالایی در فرایند .7۸1101 7۹ ۳-۳-2 مدل‌های 01۸125 ۲۹۷۸۲2۳-۸۲۸۹ و 0۸26 مدل‌های یک بعدی (طولی) کیفیت آب هستند که جریان دایمی (دایمی از نظر هیدرولیکی) رادرنظر می‌گیرند؛ لکن امکان شبیه‌سازی تغییرات شبانه روزی دما یا فتوسنتز و تنفس جلبک را می‌دهند. 217آ7۸آ0 رودخانه را به صورت قطعه قطعه و بخش‌های غیریک‌نواختی که یک بازه از رودخانه" را تشکیل می‌دهند. شبیه‌سازی می‌کند. تاثیرات برداشت‌ها از رودخانه» انشعابات از رودخانه و شاخه‌های فرعی ورودی به رودخانه نیز درنظر گرفته می‌شود. متغیرهای کیفی آب در شبیه‌سازی شامل مواد پایستار, دماء باکتری» ۳13010 1000 آمونیاک. نیتریت» نیترات و نیتروژن آلی» فسفات و فسفرآلی و جلبک می‌باشد. از ۸1.2( برای تعیین -[1۹11 های رودخانه‌ها و مجوزهای تخلیه در ایالات متحده و دیگر کشورها استفاده زیادی می‌شود. این مدل با حدود ۲۰ سال سابقه کاربردء ابزاری موثر و کارآمد شناخته شده است. ویرایش سوم 07۸1.28 که به 07۸12-170۸5 موسوم است» چندین روش تحلیل عدم قطعیت را در ارزیابی ریسک به کار می‌گیرد. این مدل از /۳۸۸- قابل تهیه است. 0۸6 (یا 02 ویرایشی مدرن‌تر از مدل 017۸12 (یا 02) است. 021۳ از چهار منظر زیر مشابه 0217است: - هیدرولیک حالت دایمی: جریان به صورت غیر یکنواخت و دایمی شبیه‌سازی می‌شود. - بیلان حرارتی شبانه‌روزی: بیلان حرارتی و دما به عنوان تابعی از عوامل هواشناسی در مقیاس شبانه‌روزی شبیه‌سازی می‌شود. - سینتیک شبانه‌روزی کیفیت آب: تمامی متغیرهای کیفیت بر اساس مقیاس شبانه‌روزی شبیه‌سازی می‌شوند. - ورودی‌های حرارت و جرم: بارها و برداشت‌های نقطه‌ای و غیر نقطه‌ای» شبیه‌سازی می‌شوند. چارچوب مدل 0216) ویژگی‌های جدید زیر را دارد: در این مدل کانال به صورت عمودی و جانبی, اختلاط کامل در نظر گرفته شده و به صورت یک بعدی مدل می‌شود. 02[6) تحت زبان ماکرو ویندوز برنامه نویسی شده و از [۳(2۵ برای این منظور استفاده کرده است. 02[6) ویژگی‌های ویژه زیر را نیز دارد: - تقسیم‌بندی بازه‌ها: ت02 سامانه را به بازه‌هایی متشکل از المان‌هایی با طول مساوی تقسیم می‌کند؛ در حالی که 021۳) قادر به استفاده از المان‌های غیرمساوی است. علاوه بر آن بارگذاری‌ها و برداشت‌های متعددی به عنوان ورودی هر بازه - 300 کربنی: 021۴ از دو فرم 13010 کربنی برای کرین آلی استفاده می‌کند؛ فرم با نرخ کند اکسیداسیون (۲13010 کند) و فرم با نرخ تند اکسیداسیون (۲13010 تند). علاوه بر آن» مواد آلی ذره‌ای غیر زنده (شامل کربن ذره‌ای» نیتروژن و فسفر با استوکیومتری ثابت) نیز مدل می‌شوند. - بی‌اکسیژنی: 0216) در مقادیر کم اکسیژن» حالت بی‌اکسیژنی را با کاهش واکنش‌های اکسیداسیون به صفر مدل می‌کند. علاوه بر آن» دی‌نیتریفیکاسیون به عنوان واکنش درجه اول و در غلظت‌های کم اکسیژن مدل می‌شود. |۱100 0۵111۷ ۷۷/۵۵۲ 5۳۵۵۵ - | ۸۵۷۵ 1161۵01 - [۷1006 اناد ۷۷۵۵۲ 5۳۵۵ - 2 - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها - اندرکنش‌های رسوب- آب: شار رسوب-آب» اکسیژن محلول و مواد مغذی به صورت داخلی و نه بر اساس مقادیر پیش فرض مدل می‌شوند. شارهای 5017 و مواد مغذی به عنوان تابعی از مواد آلی معلق ته‌نشین شده» واکنش‌های موجود در رسوب و غلظت‌های فرم‌های محلول در توده آب» شبیه سازی می‌شوند. - جلبک کف: این مدل جلبک چسبیده به کف را به صورت صریح مدل‌سازی می‌کند. - خاموشی نور: خاموشی نور به صورت تابعی از جلبک و جامدات غیر الی محاسبه می‌شود. - ]۳: هم قلیاییت و هم کربن غیر آلی کل شبیه‌سازی می‌شوند. 11 رودخانه بر اساس این دو کمیت مدل‌سازی می‌شود. - پاتوژن‌ها: یک پاتوژن کلی شبیه‌سازی می‌شود. حذف پاتوژن‌ها به عنوان تابعی از دماء نور و ته‌نشینی تعیین می‌شود. 2-۳-2 برنامه شبیه‌سازی تحلیل کیفیت آب (۱)۱۷۸۹۴5 این برنامه» یک سامانه مدل‌سازی دینامیکی چند بخشی است که می‌تواند جهت تحلیل مسایل متعدد کیفیت آب به صورت یک» دو و سه بعدی مورد استفاده قرار گیرد. ۷/۸5۳5 انتقال و تبدیل آلاینده‌های متداول و سمی را در ستون آب و کف برکه‌هاء دریاچه‌ها مخازن رودخانه‌هاء خورها و آب‌های ساحلی شبیه‌سازی می‌کند. سامانه مدل‌سازی ۷۷۸5۳5 چهار موضوع اصلی را درنظر می‌گیرد: هیدرودینامیک. انتقال جرم پایستاره سینتیک تغدیه‌گرایی- اکسیژن محلول (1)(5آلأنا) و دینامیک مواد شیمیایی سمی- رسوب (102)15) این سامانه مدل‌سازی هم‌چنین شامل یک برنامه مستقل هیدرودینامیکی, 12۷۸۲3۷105 است که انتقال آب را شبیه‌سازی می‌کند. ۷۷۸5۳5 به همراه برنامه‌های ضمیمه آنء یعنی ۳07)15/ 7105انز و 12۷۸۷15 از ۲1:۸۸ قابل تهیه است. ۵-۳-2 برنامه شبیه‌سازی هیدرولوژیکی- فور ترن (۲15۳۲) بسته نرم افزاری جامعی است که شبیه‌سازری پیوسته هیدرولوژی حوضه آبریز و کیفیت آب ر برای آلاینده‌های متعارف و سمی آلی انجام می‌دهد. :115۳1, مدل رواناب کشاورزی (/۸13۸)" در مقیاس حوضه آبریز و مدل منابع غیرنقطه‌ای را در قالب تحلیل در کل حوضه" ترکیب می‌کند که شامل زوال و انتقال و تبدیل در کانال یک بعدی رودخانه‌هاست. 115۳1 مدل جامع هیدرولوژیکی حوضه آبریز و کیفیت آب است که امکان شبیه‌سازی تلفیقی فرایندهای رواناب آلاینده زمین و خاک با هیدرولیک رودخانه و اندرکنش رسوب و مواد شیمیایی را دارد. ۲15۳۲ مدل بسیار پیچیده‌ای است که نیاز به منابع فوق العاده زیادی جهت توسعه و کاربرد دارد. 115۳۲ از /1۸۸ح۲ قابل تهیه است [۵]: 3 5۱1101100 دلد م۸ اناد ۷۷/۵۱۵۲ - | 0 - ۳۳۵۵۲۵۱۱ 511211010 11۵۵10۵10 - 2 [ع۹100 ۳۵۵۲۲ ۸۵۲1۵110۳۵ - 3 4 - ۵۵۱-۹۵۵ -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل چهارم - بررس ی ی [ و (0) با 850۱ کل ۱07 501 0۳ جلبک یا کلروفیل * 7105 باکتری کلیفرمی 3 پا ۷۳) -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۳۳ 01۸121: 0 -آهنان ۵ ۷5 ۹ 8۸/1[1[- 511 حالت دائمی یک بعدی یک بعدی بعدی تک واقعه با تی واقعه یا راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها » مدل‌ها: خلاصه‌ای از توانایی‌ها بار گذاری آب قابل قبول که مدل می‌شوند پارامترهای اعتبارسنجی 0 ۴13010 دماء . زوال درجه ۱ برای آمونیاک» نیترات» ‏ ۸18010 3010 کلیفرم» مواد ناپایستار کف 7301 غلظت ۱ آمونیاک. نیترات» . 00 ۳30 400 جریان» سرعت. فسفات. نیتروژن آلی ‏ مغذی- جلبک زوال درجه ۱ برای 0 300 کلروفیل . 010 30 ته متغیر . آمونیاکنیتریت. ‏ اکسیژن‌خواهی کف. زمانی ‏ نیترات» فسفر آلی» فتوسنتز» تنفس, ارتوفسفات ‏ چرخه مواد مغذی- جلبک زوال درجه ۱ برای 101 ال 30 اکسداسه.» فتولت ‏ دق ثات با دماء 70 13010 مواد یداسیون» قتولیر ترفیق آلی جدب» ته نشینی» بیلان ظت اکسیژن‌خواهی کفء . حرارتی جلبک زمانی زوا درحه ۱ را 0نل دا0ظل.) 1 ل 1 برای ترقیق» ِ (101 ال 0 : جریان. سرعت. ثابت ([170(1 ۸۷ امونیاک همرفت. 0 اکسیژن‌خواهی غلظت پونیزه نشده کف هوادهی -------- صفحهٔ بعد -------- فقصا ارم - برراسی روئٌس‌ها و مدل‌های خو ۵ ۵ و به اس مد 3 3 ود ون اد 5 و ژد و ۵ را وه ۵113 اه ۲ و د اب که وا ود ار ز. ۵ و بو لا ( ده ها گ 1و 47 و دپالا : یی در فرایند ,71707 1 اد : 3 1 << ود ِا بان او 1 وه 5 5 و1 او 2 لو ( مد 1 را و 1٩ 233 کد 53و ٩ د 2 و 7 ۳۳ ور له ود 5 1 2 و 4 از 5 5 5 ر 13 ‎٩ 22 وشوو رد2 2 و 1 فش مر د: 5 و ۳ ٩22213 ۹ و صد ث 2 4 ه ّ کرد [ 2 ج دق و 9 و رز 3 را مر که ال اد دز[ ۳ و وخ( ار ود ۵ و 3 2 ود ۶ ات 3 ور و 2 رد دوک 2 و ول وه و و ۷۳۳ شش 4 [ هو ارم ۷ 3 [ هو زنط دپ ۳ 4 9 4.7 ۸ ی ۹ زم -------- صفحهٔ بعد -------- ِ 8 2 : 3 ۳ 3 ۲۳ غ ادامه جدول 2-۶ مقایسه مدل‌ها داده‌های ورودی موردنیاز تشعشع خورشیدی» | به صورت داخلی | حجم و بده/ عمق | غلظت جریان پوشش ابرء دمای هوا به مین هر بازه» شیب | ورودی و رواناب, دمای نقطه شبنم؛ متوسط کانال, | دماء اکسیژن خواهی سرعت باد. بارش و نرخ زمان عبور جریان | کف. آلاینده‌های آلی سرعت در بده میانگین» زبری ( ۱1-7 طول رودخانه ر ِ غلظت جریان ِ غلظ نرخ هوادهی و استاندارد کیفیت آب بازه‌های ورودی‌های فرعی ورودی» دمای جریا واکنش. یکنواخت رودخانه و نیاز فاکتورهای (توجه: داده‌های هواشناسی, اختیاری هستند) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روئس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند رآ(/7۸1 ۳۰ جدول ۵-2- سلسله مراتب مدل‌ها براساس ویزژگی‌های منتخب مدل‌ها (به تاز مایم متعدد ‏ مزا اکسیژن . تولید ۹ بارهای مواد زاید و جریان به در دیب ان بخ پخس خواهی خالص بخس ته نشین کیفیت آب متغیر افزایش پیجیدگی) نقطه‌ای 00 شده ۲00 ۱ طولی 00 کف جلبک متغیرزمانی زمانی 115 ۹ 4 »2 »> »2 »2 »2 ۱/1۱۱-۳ » ۲۷ ۰ ۰ * ویژگی موجود؛ ٩‏ مشخص شده (یعنی به عنوان تابع ورودی به مدل)؛ ۸ در چرخه مواد مغدی- جلبک شبیه‌سازی می‌شود؛ ۷ به طور تخمینی با بار ورودی در ابتدای هر بخش مدل می‌شود؛ ٩‏ با ایجاد 16۵ < ۳۴۲[ می‌تواند مدل شود؛ 11۷1-۹-۳2 - ۱-0۸1 مدل کیفی یک بعدی و تمام دینامیک رودخانه‌های است. مدل از دو زیرمدل تشکیل شده‌است: مدل‌هیدرودینامیک ‎)1٩1۷111( که می‌تواند مستقل استفاده شود و مدل کیفیت آب (1۹1۷10) که نیاز به خروجی‌های ]131۷11 یا مدل متداول دیگری دارد. ده باکتری‌های کلیفرمی. علاوه برآن, اندرکنش‌های فتوسنتز و تننفس جبلک/ماکروفیت و مواد مغذدی را در نظر می‌گیرد. ۳۳-07۸1 از 115۸۴7" قابل تهیه است. ۷-۳-2- ۳۱۷۱10۵0 مدل عددی, هیدرودینامیکی و انتقال رسوب در رودخانه‌هاست که توزیع طولی جریان و غلظت رسوب را در یک بعد در امتداد رودخانه در طول زمان توصیف می‌کند. این مدل می‌تواند به عنوان گزینه‌ای برای 1۷۱11۷15 مورد استفاده قرار گیرد. ۷ قابل تهیه است. ۲۱۷۵۲۱۵6 0116۹100۵ - 006 0۷۳۵6 ۳۵۱۱۷ - | ام اکدزد1 ۱1 بع ۷1 من هاگ ا جع عمط کرد ۷۷ م۳۵ او دمم جو۸ کنا-2 ۹۵[6- 3۵۵1 - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- اص راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها سه مدل از میان مدل‌های بحث شده (۱۹[۷1- ۲15۳۳۲۲۳-۸ ۷۷۸۹5۳۹5۰) هنگامی که به صورت کاملا دینامیکی استفاده شوندء کاملا پیچیده بوده و نیاز به تحلیل‌گران کارآزموده دارند. مشخصات شاخص پنج مدل اول در جدول‌های ۲-۴ تا ۵-۴ خلاصه شده است. از آنجائی که :07۸12 احتمالا پر کاربردترین مدل کامپیوتری در پیش بینی آثار آلاینده‌های متعارف در رودخانه‌هاست. این مدل به عنوان مرجع مقایسه دیگر مدل‌ها با آن استفاده شده است. اطلاعات آرایه شده در سه جدول نخست (اجزاء توانایی‌هاء و داده‌های ورودی) اساسا فنی بوده و جهت آرزیابی قابلیت مدل در شبیه‌سازی ویژگی‌های مهم فیزیکی و بیوشیمیایی مساله استفاده می‌شوند. ۸-۳-2- سامانه" 13۸۹135 5 بیک سامانه تحلیل زیست‌محیطی چند منظوره است که برای مطالعات حوضه‌ای کیفیت آب به منظور بهبود ارزیابی و سامانه, با روش‌های مناسبی محموعه‌های بسیاری از داده‌های کلیدی زیست محیطی را تحلیل می‌کند. انواع زیادی از برنامه‌های زیست محیطی می‌توانند از این سامانه در مراحل گوناگون برنامه‌ریزی و تصمیم‌گیری مدیریت زیست محیطی بهره گیرند. سه هدف اصلی این سامانه عبارتند از: - تسهیل بررسی‌های اطلاعات زیست محیطی؛ - پشتیبانی تحلیل سامانه‌های زیست محیطی؛ - آرایه چارچوبی برای بررسی گزینه‌های مدیریتی. با توجه به اینکه امروزه بسیاری از سازمان‌های زیست محیطی در جهان در جهت شیوه مدیریت در سطح حوضه آبریز حرکت می‌کنند. سامانه 13۸51815 برای پشتیبانی مطالعات زیست محیطی و اکولوژیکی در قالب حوضه آبریز طراحی شده است. یکی از کاربردهای مهم این سامانه» پشتیبانی تدوین 7۸11 برای آلاینده‌های مختلف از منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای و نیز ارزیابی گزینه‌های مختلف مدیریتی است. این سامانه خیلی انعطاف پذیر است. به طوری که می‌تواند تحلیل را در مقیاس‌های گوناگون و با ابزارهای ساده تا پیجیده انجام دهد. سامانه 13۸5185 بر خلاف شیوه‌های سنتی ارزیابی حوضه‌ای, داده‌های کلیدی و روش‌های تحلیل را اصطلاحا زیر یک سقف آورده و بدین ترتیب مطالعات حوضه و کیفیت آب را آسان‌تر می‌کند. این سامانه از محیط ویندوز و 0015 استفاده می‌کند و امکان استفاده از روش‌های گوناگون تحلیل داده‌ها و انواع مدل‌ها را دارده مدل‌هایی مثل 2ا۸نا0. "5۷۷/۸7 و *۳]5۳۲. انواع زیر برنامه موجود در این سامانه با هم کار می‌کنند و جنبه‌های مشخص گوناگونی را در سطح حوضه آبریز به وسیله قابلیت‌های زیر - شناخت و اولویت بندی توده‌های آبی با محدودیت کیفیت آب؛ (8۸5[115) د ماگ5 ۲0001 اجه ۳۵۱۵ دناد ]1 عمونیک امش ما8 -| 1001 11101 م۸0 ۷۷۵۱۵۲ ۵00 ازو5 - 2 ۳8۲۵۵۲۵-۳۵۳۵ ناهانگ آه‌زوو۵۳۵۱ ۲۷ - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روس‌ها و مدل‌های خودبالایی در فرایند .7۸1101 - تامین داده‌ها برای توصیف منابع آلاینده نقطه‌ای و غیر نقطه‌ای و ارزیابی مقدار و اهمیت بالقوه آن‌ها؛ - تجمیع بارگذاری‌های نقطه‌ای و غیر نقطه‌ای و فرایندهای زوال و انتقال؛ - ارزیابی و مقایسه ارزش و کارایی نسبی استراتژی‌های بالقوه کنترل آلودگی؛ - ایجاد محیط بصری و محاوره‌ای برای عموم به وسیله جدول‌هاء منحنی‌ها و نقشه‌ها. ۳۲۷ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۵ ظرفیت خودبالایی و فرایند .13171 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1701 )۸ ۱-۵- کلیات هدف این فصلء مرور مختصر گام‌های مختلف ساخت مدل کیفیت آب برای یک رودخانه مشخص است. این گام‌ها عمومی بوده و می‌توانند براساس داده‌های موجود و نوع و پیچیدگی افت کیفیت آب رودخانه مورد مطالعه, تغییر و تعدیل یابند. علاوه برآن» ممکن است میزان جزییات مقتضی در هر گام مدل‌سازی بستگی به سطح یا فاز مطالعات ظرفیت خودپالایی و 13/11 داشته باشد. در مطالعات فاز اول» معمولا تحلیل‌های ساده کافی است؛ هرچند ممکن است تحلیل‌های تفصیلی تری برای فازهای بعدی مورد نیاز باشد. پنج گام پیشنهادی برای ساخت مدل, که در نمودار۱-۵ نمایش داده شده استء عبارت اند از: ۴- اعتبارسنجی مدل ۵- کاربرد مدل و تعیین 1۸/11 ارزیابی اولیه جمع آوری و بررسی داده‌های موجود انتخاب چارچوب مدل‌سازی مطالعه میدانی رودخانه مطالعه زمان حرکت ۱ نمونه گیری کیفیت از آب رودخانه پایش فاضلاب ارزیابی زیستی واسنجی مدل تعیین ضرایب مدل تحلیل موّلفه‌ها مقایسه کمی نتایج مدل و داده‌ها توسعه سناریوهای مدیریتی سهم بندی بار مواد زائد سهم بندی بارها نمودار ۱-۵- مراحل استفاده از مدل کیفیت آب در مطالعات خود پالایی و .۲۹171 1] -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ۳-۵ اهداف مدل‌سازی پیش از پرداختن به جزییات گام‌های مدل‌سازی» تعیین اهداف کلی مدل‌سازی ضروری است. تحلیل ظرفیت خودپالایی و تدوین 1۱1101 چند مرحله‌ای (فازبندی شده) ممکن است تنها به ابزار ساده مدل‌سازی در مراحل (فازهای) اولیه نیاز داشته باشد؛ هرچند ممکن است درفازهای بعدی که داده‌های بیش‌تری قابل دسترس می‌شود. نیازبه افزایش سطح پیچیدگی مدل باشد. برای تحلیل ظرفیت خودپالایی و تعیین 73/11 در رودخانه‌هاء اهداف زیر برای مدل‌سازی مدنظر می‌باشد [۵]: - توسعه روابط کمی علت و معلولی که از نظر علمی معتبر بوده و بیان‌گر فرایندهای داخل رودخانه باشند؛ - فراهم نمودن ابزارهای تحلیلی یا مدل‌سازی که جهت ارزیابی پیامدهای گزینه‌های مختلف کاهش بار آلاینده‌ها کافی در مطالعات ظرفیت خودپالایی و 7۱/0 تفکیک تاثیر منابع مختلف آلودگی بر کیفیت آب امری منطقی و ضروری است. برای مثال در برخی رودخانه‌ها که بار ورودی از منابع غیرنقطه‌ای قابل ملاحظه استء کنترل منابع نقطه‌ای ممکن است تنها بهبود اندکی در کیفیت آب داشته باشد. این کار با استفاده از یک یا ترکیبی از چند مدل (مدل‌های حوضه آبریز و/ یا مدل‌های آب پذیرنده) به خوبی قابل انجام است. برای مثال, حالتی را در نظر بگیرید که پروفیل اکسیژن محلول شبیه‌سازی شده در دمای تابستان و حداقل میانگین ۷ روزه جریان با دوره بازگشت ۱۰ سال (7010) استاندارد ۵ میلی گرم بر لیتر اکسیژن محلول را برآورده نمی‌سازد. تفکیک پروفیل اکسیژن محلول به اجزای آن ممکن است نشان دهد که منبع نقطه‌ای تخلیه سهم اندکی در افت اکسیژن محلول شبیه‌سازی شده دارد. برای مثال,ء عمده افت اکسیژن محلول ممکن است به واسطه شرایط بالادست و اکسیژن خواهی مواد کف باشد. این بررسی از این‌رو مهم است که نشان می‌دهد این تخلیه کننده نقطه‌ای احتمالا تاثیر کمی بر اکسیژن محلول رودخانه دارد و تصفیه بیش‌تر این منبع نقطه‌ای» تنها اثر کمی بر بیلان اکسیژن محلول خواهد داشت. حالت دیگری را درنظر بگیرید که شرایط بحرانی برای هردوی اکسیژن محلول و آمونیاک یونیزه نشده» در خلال تابستان- هنگامی که جریان رودخانه کم و دمای آن بالاست- اتفاق می‌افتد و فرایند نیتریفیکاسیون نیز در رودخانه بوقوع می‌پیوندد. در این شرایط ارزیابی جداگانه آثار 13010 کربنی و نیتروژنی بر اکسیژن محلول و تاثیر نیتریفیکاسیون بر آمونیاک ضروری است تا تصمیم‌گیری جهت کنترل بار مواد مغذی و انتخاب روش‌های تصفیه فاضلاب بهینه گردد (یعنی» انتخاب تاسیسات نیتریفیکاسیون در مقابل روش‌های پیشرفته حذف ۲13010): در این صورت.» سوالات خاص زیر در تحلیل ظرفیت خودپالایی و تعیین 1۸/11 مربوط به 301/100 و مواد مغذی / تغدیه گرایی قابل طرح است: - چگونه می‌توان تاثیر دو یا چند بار آلاینده را از یکدیگر تمیز داد؟ - چگونه می‌توان آثار منفرد اکسیژن‌خواهی رسوب. منابع‌غیرنقطه‌ای ومنابع نقطه‌ای را کمی کرد؟ - آیا نیتریفیکاسیون در رودخانه اتفاق می‌افتد و آیا تحت شرایط آینده اتفاق خواهد افتاد؟ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1701 ۸۳ - کدام ماده مغذی باید کنترل شود تا زیست توده جلبک کاهش یاید؟ - میزان نوسانات اکسیژن محلول که در تحلیل کنونی قابل تعیین نیست, چقدر است؟ - چگونه این نوسانات با زمان و مکان تغییر می‌کنند؟ - آیا اکسیژن محلول یاسمیت آمونیاکی (آمونیاک یونیزه نشده) عامل محدود کننده کیفیت آب است؟ به طور خلاصه, هدف از مدل‌سازی در مطالعات ظرفیت خودپالایی و .7۸/101 ارزیابی کمی رفتار سامانه برای پشتیبانی تصمیم‌گیری است. جهت انجام این کارء الزامات عمومی وجود دارد که در بخش‌های بعدی توضیح داده می‌شود. مثال‌هایی از الزاماتی اصلی مطالعات ظرفیت خودپالایی و 7۸/101 عبارتند از: - آنالیز کمی تمامی بارهای آلاینده و ورودی‌ها؛ - داده‌های کافی جهت استخراج ضرایب مدل؛ - محموعه هماهنگی از ضرایب مدل که با استفاده از داده‌های مستقل استخراج و با واسنجی و اعتبارسنجی مدل تعدیل - درنظر گرفتن مقادیری منطقی برای ضرایب مدل جهت پیش بینی آثار تحت شرایط آینده. الزامات پیشنهادی در بالا باید انعطاف پذیر باشند تا نیازهای خاص یک منطقه را ارضا کنند. ۳-۵- ارزیابی اولیه یکی از اجرای مهم مطالعات ظرفیت خودپایی و 7۸4101 ارزیابی کمی آثار نسبی انواع مختلف آلاینده‌ها و منابع مختلف آن‌ها بر عوامل مشخص کیفیت آب است. این ارزیابی کمک می‌کند تا تمامی کارشناسان و آن‌هایی که در فرایند -7۸/1(1 سهیم هستند به اهمیت نسبی منابع مختلف آلودگی در همان مراحل اولیه مطالعات پی برده و اولویت‌های مناسب تعریف گردد. حسن دیگر ارزیابی اولیه, تشخیص و لحاظ کردن تمامی بارهای آلاینده مهم است. این ارزیابی هم‌چنین کمک می‌کند تا از کم‌هزینه‌ترین و موثر بودن برنامه‌های آتی پایش در تامین نیازهای اطلاعاتی برنامه‌ریزی و تصمیم‌گیری اطمینان حاصل شود [۵] ۱-۳-۵- بررسی و ارزیابی منطفه مطالعاتی در ارزیابی منطقه مطالعاتیء منطقه مطالعاتی و مساله کیفیت آب با تعیین استانداردهای قابل کاربرد کیفیت آب و نیز مسایل و مشکلات موجود یا بالقوه کیفیت آب» تعریف می شود. توضیحات بیش‌تر این ارزیابی در زیر آمده است. ۱-۱-۳-۵ استانداردهای کیفیت آب ابتدا باید استفاده(های) مطلوب آب از سامانه رودخانه (برای مثال» تفریحی, تامین آب» کشاورزی) تعیین شود. در تعریف کاربری (ها) و نیز معیارهای مشخص کیفیت آب باید با سازمان حفاظت محیط زیست. به عنوان سازمان تعیین کننده مقررات و ناظر بر آن‌ها مشورت شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸5 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها معمولا استانداردی جهت تنظیم و کنترل غلظت (1301) در رودخانه‌ها وجود ندارد. در عوض, استانداردهای وسیعی برای اکسیژن محلول, که از اکسیژن گیری (1301 کربنی متاثر است. وجود دارد. در نتیجه. (1301) و نیتروژن قابل اکسیدشدن ((۱1301) بر مبنای استانداردهای اکسیژن محلول تنظیم و کنترل می‌شوند. استانداردهای اکسیژن محلول به منظور حفظ کاربری (های) تعیین شده هر رودخانه خاص یا هر بخش از آن باید توسط سازمان حفاظت محیط زیست تعیین شود [۵]. استانداردهای اکسیژن محلول ممکن است به یک یا تمامی شکل‌های زیر بیان شود: - غلظت متوسط روزانه غلظت حداقل روزانه یا غلظتی با درصد پایین‌تر (معمولا" برای رودخانه‌هایی که به واسطه وجود جلبک نوسانات زیادی در طول شبانه‌روز دارند). غلظت حداقل, مقداری است که ۱۰۰ درصد اوقات شبانه روز و غلظتی با درصد پایین‌تر» مقداری است که مثلا ‎٩۹۰ درصد اوقات شبانه روز غلظت اکسیژن محلول باید از آن بیش‌تر باشد. - درصدی از غلظت اشباع استاندارد خاصی برای زیست توده جلبک در تحلیل تغذیه گرایی وجود ندارد؛ چراکه تعیین این که یک غلظت خاص کلروفیل 2 مساله ساز خواهد بود یا خیر مشکل است. مقایسه گستره غلظت کلروفیل 2 با وضعیت مشاهده شده کیفیت آب و غلظت هدف برای منابع مختلف آب می‌تواند به عنوان راهنما در تنظیم و کنترل ورود مواد مغذی به رودخانه مورد نظر جهت کنترل تغذیه‌گرایی مورد استفاده قرار گیرد. ۲-۱-۳-۵- شناسایی مسایل موجود و بالقوه کیفیت آب جدول ۰۱-۵ اجزای آلاینده و منابع آلودگی و پیامدهای مرتبط با اکسیژن محلولء غنای مواد مغذی و مسایل تغذیه‌گرایی را به طور خلاصه بیان می‌کند. نگرانی از غنای مواد مغذی و در پی آن؛ رشد جلبکی به طور عمده به خاطر تاثیر آن‌ها بر غلظت اکسیژن محلول رودخانه است. رشد گیاهان» افزایش میانگین روزانه اکسیژن محلول را باعث می‌شود؛ ولی تنفس باعث کاهش اکسیژن محلول در شب شده و برحیات گونه‌های حساس و کم تحمل ماهی‌ها آثر منفی می‌گذارد. هم‌چنین در صورتی که شرایط زیست‌محیطی رودخانه باعث مرگ و میر گیاهان میکروسکوپی و ماکروسکوپی شود.ء زوال زیست توده می‌تواند کاهش شدید اکسیژن را باعث شود. بنابراین رشد بیش از حد گیاهان می‌تواند بر توانایی رودخانه در ارضای استانداردهای متوسط روزانه و لحظه‌ای اکسیژن جدول ۱-۵- تشخیص مشکلات بالقوه کیفی آب: کمبود اکسیژن محلول, غنای مواد مغذی و تغذیه‌گرایی متابع ‏ فاضلابء رواناب و سرریز فاضلاب‌روهای مرکبء اکسیداسیون ‏ فاضلاب, رواناب و سرریز فاضلاب‌روهای مرکبء ورود از طریق اتمسفرء مواد کف, تولید جلبک, تفریخگاه‌ها, قایق‌رانی و پساب گرم برگشت از کف, تفریحگاه‌ها و قایقرانی نامطلوب اکسیژن محلول, افت اکسیژن محلول -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1701 ۸ ارزیابی‌های زیستی نیز می‌توانند جهت وضع شرایط مبنا و ارزیابی آثار منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای آلودگی طراحی شوند. این ارزیابی‌ها می‌توانند نقش اساسی در برقراری معیارهای زیستی داشته باشند. معیارهای زیستی » عبارات عددی یا توصیفی هستند که شرایط زیستی مرجع برای موجودات و جوامع آبزی در آب‌های با کاربری مشخص حیات آبی را توصیف می‌کنند. معیارهای زیستی اغلب به صورت اندازه‌گیری‌هایی از ترکیب. فراوانی و تنوع گونه‌های گیاهی و جانوری نمایش داده می‌شوند. جوامع زیستی» سلامت کلی زیستی و آثار تحمیعی آلاینده‌های مختلف را نشان می‌دهند. در مواردی که آثار خاصی وجود نداشته یا نامعلوم باشد (مثلا آثار منابع غیرنقطه‌ای که باعث تخریب زیستگاه می‌شوند)» ارزیابی زیستی می‌تواند تنها ابزار عملی ارزیابی باشد. هر مشکل کیفیت آب ممکن است ابعاد زمانی و مکانی خاص خود را داشته باشد که می‌تواند تحلیل‌گر را در ارزیابی کارایی کیفیت آب و تشخیص مناسب ترین روش‌های تحلیل یاری کند. عموما مشکلات اکسیژن محلول که از تخلیه مواد زاید آلی ناشی می‌شوند» مقیاس زمانی قابل توجهی از چند روز تا چند هفته و مقیاس مکانی تاثیر تا ۳۰ کیلومتر دارند. مواد مغدی معمولا مقیاس زمانی طولانی تر چند فصل تا چند سال و مقیاس مکانی تا ۱۵۰ کیلومتر دارند. تشخیص این مقیاس‌های زمانی و مکانی در پرداختن به سوالات و مسایل کیفیت آب با کم‌ترین هزینه و فراهم آوردن تحلیل‌های معنی داری از مسایل, ضروری است. انتخاب مدل حالت دایمی یا حالت متغیر زمانی باید بر مبنای متغیرهای کیفی آب. بانک داده‌های موجود و مکانیزم‌های اصلی موثر بر متغیرها صورت در ارزیابی آثار بر اکسیژن محلول آب شامل مواردی که آثار جلبک نیز مهم استء از تحلیل حالت دایمی می‌توان استفاده کرد. معمولا" غلظت کلروفیل 2 فیتوپلانکتون‌ها در طی دوره تحلیل حالت دایمی به حد کافی ثابت است تا استفاده از تحلیل حالت دایمی توجیه شود. در چنین مواردی» تحلیل حالت دایمی واکنش اکسیژن محلول به تخلیه (]30ا از منابع نقطه‌ای, بر نوسانات شبانه روزی ناشی از جلبک اضافه می‌شود. این نوسانات می‌توانند با تخمین‌های تحلیلی ساده شده محاسبه شوند. 07۸121 از هیدرولوژی حالت دایمی استفاده کرده و امکان شبیه‌سازی تغییرات شبانه روزی دما یا فتوسنتز و تنفس جلبک را دارد. گاهی رویکرد متغیر زمانی (غیردایمی) به مسایل تغذیه‌گرایی وقتی که بانک داده‌های متغیر زمانی موجود (یا قابل توسعه) است. استفاده می‌شود تا مدل به صورت دینامیک در گستره‌ای از شرایط واسنجی شود. مدل‌هایی مانند 15۳۳ ۷1 1۹۱-[۸-]-0۳) و 5 به حالت متغیر زمانی اجرا می‌گردند. در هنگام استفاده از این مدل‌هاء محاسبات می‌تواند با استفاده از مقادیر ورودی ثابت تا رسیدن به شرایط دایمی ادامه یاید. راهنمایی عمومی جهت تعیین مناسب بودن شیوه حالت دایمی در مقابل شیوه متغیر زمانی به صورت زیر خلاصه می‌شود: - در صورتی که غلظت کلروفیل 2 فیتوپلانکتونی در طول دوره ۱ یا ۲ هفته‌ای نسبتا ثابت باشد.ء استفاده از شیوه دایمی توجیه پذیر است. برای تحلیل اکسیژن محلول, این دوره باید منطبق بر فصل بحرانی از نظر بده جریان و دما باشد. با تغییرات مکانی زیست توده جلبک می‌توان با میانگین گیری در بازه‌های مناسبی از رودخانه رفتار کرد [۵] 4۵ -| -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودبالایی رودخانه‌ها - در صورتی که مساله اصلی کیفیت آبء میزان زیست توده به جای افت اکسیژن باشدء معمولا دوره‌های زمانی طولانی‌تری (شامل یک تا چند فصل) انتخاب می‌شود. در چنین بعد زمانی» تغییرات مورد انتظار بزرگ بوده و مدل‌های تغذیه‌گرایی متغیر زمانی» مناسب ترین شیوه مدل‌سازی هستند [۳ و ۵]. ۲-۳-۵- جمع‌آوری و بررسی داده‌های موجود توصیف کامل ویژگی‌های رودخانه برای مطالعات کیفیت آب ضروری است. داده‌های بده جریان و مشخصات هندسی رودخانه معمول" در ایستگاه‌های اندازه‌گیری خاصی برروی رودخانه‌ها از وزارت نیرو و نیز از گزارش مطالعات رودخانه‌ها قابل دسترس است. داده‌های کیفیت آب را از وزارت نیروء سازمان حفاظت محیط زیست و نیز مراکز پژوهشی مانند دانشگاه‌ها می‌توان تهیه کرد. داده‌های بارهای نقطه‌ای فاضلاب ورودی به رودخانه‌ها از سازمان حفاظت محیط زیست و نیز تصفیه‌خانه‌های فاضلاب‌های شهری و صنعتی تا حدی قابل دسترس است. برای محاسبه بارهای غیرنقطه‌ای, داده‌های رواناب شهری از مطالعات منطق‌های» شهری و محلی, داده‌های بارندگی و هواشناسی از سازمان هواشناسی و وزارت نیرو و داده‌های کاربری آراضی از سازمان‌های جهاد کشاورزی قابل ۳-۳-۵- تحلیل اولیه تحلیل غربال کردن اولیه بر مبنای اطلاعات موجودی که در بخش قبل توصیف شد را می‌توان با استفاده از معادلات تحلیلی, مدل‌های ساده شده و یا نسخه‌های اولیه مدل‌های کیفیت آب انجام داد. چند تحلیل ساده شده در بخش‌های بعد آرایه می‌شود. ۱-۳-۳-۵- شیوه غربال کردن " جهت تعیین رابطه جلبک- مواد مغذی با این شیوه ساده می‌توان به عدم وجود مشکل جلبک براثر مواد مغذی پی برد. اگر حداکثر مقدار ممکن کلروفیل 2 که رودخانه می تواند داشته باشد بسیار پایین باشد. می‌توان نتیجه گرفت که مواد مغدی مشکلی در رابطه با جلبک ایجاد نمی‌کنند. از رابطه میزان کلروفیل ۵ با اکسیژن محلول (بخش فتوسنتز و تنفس) می‌توان استفاده کرد و تعیین کرد که غلظت کلروفیل 2 در یک شرایط خاص,» باید چقدر کم باشد تا غیرقابل ملاحظه به شمار آید. از طرف دیگرء با استفاده از این شیوه غربال کردن نمی‌توان نتیجه‌گیری کرد که مشکل جلبک وجود دارد؛ چرا که در بسیاری از سامانه‌های طبیعی,» مبه‌ویژه رودخانه‌هاء مقدار واقعی کلروفیل 8 بسیار کم‌تر از حداکثر مقدار ممکن آن در شرایط ایده‌آل است. جمع آوری داده‌های کلروفیل ۵ می‌تواند جهت اعتبارسنجی مقادیر برآورد شده کلروفیل ۵ و تشخیص وجود یا عدم وجود مشکل به کار رود. از نسبت‌های استوکیومتری (عنصرسنجی) می‌توان در تحلیل های غربال اولیه به منظور انجام دو ارزیابی مفید مقدماتی استفاده کرد که در برنامه جمع‌آوری داده‌هاء آزمون داده‌ها و تحلیل‌ها کمک اساسی خواهند کرد. ارزیابی اول» تعیین ماده مغذی محدود کننده (نیتروژن یا فسفر) است؛ یعنی ماده‌ای که کنترل آن برای حل مشکل, مناسب‌ترین است. دوم» تخمین حداکثر مقدار بالقوه کلروفیل 8 ۵ ۱-50۳۵0106 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1707 ۸۷ است که در این شرایط می‌تواند وجود داشته باشد. این مقدار, نیاز به کنترل مواد مغذی را تعیین می‌کند. در هردو مورد.ء باید توجه کرد که چنین فرایند غربالی» خیلی دقیق نیست و نتایج باید با احتیاط تفسیر شود. هنگامی که شرایط تعیین شده به نحوی باشد که نتوان جلبک نیاز به کرین» نیتروژن» فسفرء سیلیکای غیرآلی (برای دیاتوم‌ها) و انواع عناصر کمیاب در حضور نور برای سنتز پروتوپلاسم خود دارد. از آن‌جا که کربن محلول اغلب (نه همیشه) به سادگی به صورت محلول قابل دسترس است و انواع عناصر کمیاب معمولا به وفور در محیط‌های طبیعی وجود دارندء نیتروژن و فسفر تنها عناصر ضروری و اصلی هستند که می‌توانند کنترل شوند. برای مثال در بررسی استوکیومتری گیاهان آبزی و فیتوپلانکتون‌هاء سلول‌ها حدودا حاوی ۰/۵-۲ میکروگرم فسفر به ازای هر میکروگرم کلروفیل 2 و ۷ - ۱۰ میکروگرم نیتروژن به ازای هر میکروگرم کلروفیل ۵ می‌باشند. گرچه نسبت وزن هریک از مواد مغذی به کلروفیل ۵ با سن جمعیت جلبکی, ترکیب گونه‌ها و وضعیت غذایی تغییر می‌کند» نسبت‌های زیر معمولا شرایط نمونه‌وار را بیان 3 - او ام00| 0 هط /۳۷عا7 3 - [[ 010۳۵0 عمط / ۳ هط | نسبت‌های استوکیومتری کلروفیل 2 به کربن و کرین به مواد مغدی در سلول‌های جلبکی دقیق نیستند و ممکن است تحلیل‌گران بر مبنای داده‌های محلی نسبت‌های متفاوت با نسبت‌های استفاده شده در این راهنما را ترجیح دهند. برای مثال, غلظت‌های مواد مغدی زیر را در نظر بگیرید: ٩ 1‏ هط 350<- ۵/111 0.35 - ۸ ۳1 وس 20 < ۵/11 0.02- ۲۳ با استفاده از نسبت‌های استو کیومتری فوق, حداکنر غلظت ممکن کلروفیل 2 یکی از دو مقدار زیر خواهد بود: ۱ نیتر وژ" 01 - ال وس 50کس )| / ‎٩‏ و350 (نیتروژن) 8 و7 ۶۵ 350) 1 فُسه 1 - احا عم 20 سس رز[ / ی 20) (فسفر) ۳ - اح انح وم /۳ هط | ۳ از آن‌جا که هر یک از غلظت‌ها حداکثر مقدار ممکن را نشان می‌دهند.ء کم‌ترین مقدار آن‌ها تعیین کننده است و بنابراین فسفر ماده مغذی محدودکننده است. حداکثر غلظت ممکن کلروفیل 2 که می‌تواند از تخلیه آلاینده به اضافه غلظت پایه رودخانه حاصل شودء ۰ میکرو بر لیتر می‌باشد. این میزان در صورتی به‌دست می‌آید که زمان ماند کافی در محل مورد مطالعه و نیز شرایط زیست به طور قابل توجهی پایین‌تر از شرایط بهینه است. کدری رودخانه» سایه ایجاد شده توسط پوشش جنگلی, یا سایه خود جلیک‌ها معمولا نور در دسترس را محدود می‌کنند. اگر نسبت نیتروژن محیط (میلی گرم نیتروژن بر لیتر) به فسفر (میلی‌گرم فسفر بر لیتر) بزرگ‌تر از ۱۳ به ۱ باشد. فسفر ماده مغدی محدودکننده به شمار خواهد رفت و در صورتی که این نسبت کم‌تر از ۵ به ۱ باشد.ء نیتروژن ماده محدودکننده خواهد بود. با وجود -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها این» باید عوامل متعددی به شرح زیر در تفسیر نتایج تحلیل‌های ارائه شده در فوق در نظر گرفته شوند؛ به‌ویژه در مواقعی که نتیجه حاصل منطبق بر یکی از دو مقدار حدی بالا نباشد. - قابل استفاده بودن مواد مغذی توسط جلبک‌ها مساله مهمی است. فرم‌های آلی و ذره‌ای مواد مغذی نمی توانند به طور مستقیم توسط جلبک مورد استفاده قرار گیرند. گرچه تبدیل به فرم‌های قابل دسترس در سامانه‌های طبیعی آب نسبتا به کندی اتفاق می‌افتد. لکن زمان ماند در سامانه‌های رودخانه‌های بسیار کوتاه تر از آن است که عامل مهمی در فرایند تبدیل به‌شمار رود. - عدم وجود نسبت‌های دقیق استوکیومتری» در شرایطی که نسبت‌های ۲ به ۳ تنها اندکی نشان‌دهنده محدود کننده بودن یک ماده مغذی باشد.ء مساله حایز اهمیتی است. - جلبک‌های سبز-آبی تثبیت کننده نیتروژن ممکن است اعتبار تاثیر برنامه‌های کنترلی برمبنای نیتروژن به عنوان ماده محدود کننده را زیر سئوال ببرند و دلیل آن امکان استفاده آنها از منبع دیگری (اتمسفر) به جز تخلیه فاضلاب است. دو مساله اول از این سه مساله را می‌توان با انجام تست‌های پتانسیل رشد جلیک (۸0)» به عنوان مکمل یا جایگزین تحلیل‌های ساده برمبنای نسبت‌های استوکیومتری» با اطمینان بیش‌تری حل کرد. انجام صحیح تست های ۸ معمولاا به روش استوکیومتری ترجیح داده می شوندء چون نتایج دقیق‌تری دارند. ۲-۲-۲-۵- تحلیل فیتوپلانکتون رودخانه‌های کوتاه در بخش قبل نحوه تخمین غلظت حداکثر کلروفیل 2 برمبنای غلظت‌های مشخص مواد مغذی در شرایط بهینه نور و دما توصیف شد. در این بخش, شبوه های تخمین غلظت حداکثر کلروفیل 2 در رودخانه‌ها تحت شرایط ویژه نورء دما و مواد مغذی ارائه می‌گردد. یک «رودخانه کوتاه»» رودخانه‌های تعریف می‌شود که غلظت مواد مغذی آن بیش‌تر از غلظت‌های محدودکننده رشد در کل طول بازه مورد نظر باشد. فاصله و بنابراین زمان حرکت از نظر مشکل‌سازی مواد مغذی در رودخانه معمولا" کوتاه و احتمالا کم‌تر از ۱۰ روز خواهد بود. این زمان حرکت. معادل فاصله ای کم‌تر از ۲۶۰ کیلومتر برای رودخانه‌هایی با سرعت حدود ۰/۳ متر بر ثانیه می‌باشد. در نتیجه ممکن است. زیست توده فیتوپلانکتون زمان کافی برای رشد تا رسیدن به میزان حداکثر محاسبه شده از نسبت ۱ به ۲ را نداشته باشد. بنابراین نرخ رشد فیتوپلانکتون و زمان پیمایش طول رودخانه اهمیت ویژه‌ای دارند. مجموعه ساده شده‌ای از معادلات دیفرانسیلی برای کلروفیل 2 و فسفر و نیتروژن غیرآلی در شرایط دایمی عبارتند از[ ۵]: (۱-۵) ۸ 0)- ۵۸ 1 (۲-۵) همم نکم 2< (۳-۵) همو ۵0 49 1 ۸ - غلظت کلروفیل ۵ میکروگرم بر لیتر؛ ۳ - غلظت فسفر و نیتروژن غیرآلی» میکروگرم بر لیتر؛ * - زمان پیمایش در رودخانه ( < /۷) (روز)؛ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1701 ‎۸٩ - سرعت جریان رودخانه (کیلومتر بر روز)؛ در 2- نسبت فسفر به کلروفیل, (۰/۰۰۱ میلی‌گرم فسفر بر میکروگرم کلروفیل 8)؛ ۷ - نسبت نیتروژن به کلروفیل» (۰/۰۰۷ میلی‌ گرم نیتروژن بر میکروگرم کلروفیل ۵)؛ رر ۲7 - نرخ خالص رشد فیتوپلانکتون * [[]/و ۷- م(ا-م 07] » روز/ ۱؛ 7) - نرخ رشد فیتوپلانکتون (۱/۰ 7 ۲1۷) روز/ ۱؛ 10 - نرخ مرگ فیتوپلانکتون روز/ ۱؛ 1[ - عمق متوسط رودخانه متر. در این معادلات» فرض می شود فسفر غیرآلی ته نشین نمی‌گردد و از تنفس جلبک نیز بازیافت نمی‌شود. حل معادلات ۱-۵ تا ۳-۵ به صورت زیر است: ۴-۵۱) تم ۸-۸ را ۸ در ت)م2 ۵-۵ (۱- ا«نکی) کل رط-ط ( میلی‌گرم بر لیتر 0.025 < ۳ برای 2 گرم بر بر 1 و (۵-ع) 1 ای کل ول( ( میلی گرم بر لیتر 0.125 < # برای) 1 ,۷ غلظت‌های کلروفیل ۵ (میکروگرم بر لیتر» فسفر غیرآلی (میلی‌گرم بر لیتر) و نیتروژن غیرآلی (میلی گرم بر لیتر) آب رودخانه بعد از اختلاط جریان رودخانه و پساب است. زمان پیمایش تا محلی از رودخانه که مواد مغدی شروع به اثرگذاری بر نرخ رشد فیتوپلانکتون می‌کنند. از معادله ۵-۶ یا ۶-۶ و با جایگذاری ۳ برابر ۰/۰۲۵ میلی‌گرم بر لیتر برای فسفر غیرآلی و ۳« برابر ۰/۱۳۵ میلی گرم بر لیتر برای نیتروژن غیرألی بدست می‌آید: 1 8 5 ۵۱ ]-- بر] ۸ ۹ ۳ 1 ۸ 71 ۳ ۸" +0, - 05 , ما - زمان پیمایش تا مناطقی از رودخانه که غلظت فسفر و نیتروژن غیرآلی شروع به محدود کردن قابل ملاحظه رشد فیتوپلانکتون می‌کنند (روز) ۰ تکی 2 میلی گرم بر لیتر ی ۸ 1 -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها میلی‌گرم بر زیت :3۵0 ۸۶ 0 به طور خلاصه, رودخانه‌های کوتاه, رودخانه‌هایی تعریف می‌شوند که زمان پیمایش واقعی آنها کم‌تر از ۲۳ یا پ13» محاسبه شده از معادلات ۷-۵ و ۸-۵ باشد. برای چنین رودخانه‌هایی» غلظت فیتوپلانکتون طبق معادله ۴-۵ به صورت نمایی تغییر می‌کند و اساسا مستقل از غلظت مواد مغذی است (که غلظتی بیش از میزان محدود کننده رشد دارند). حذف مواد مغدی از منابع نقطه‌ای باعت کاهش غلظت ۳0 و یا ۸0 و در نتیجه کاهش زمان پیمایش ۲۳ و یا 1۲ خواهد شد. در صورتی که ۵ یا 13 کوچک‌تر از زمان پیمایش واقعی رودخانه شودء غلظت پیک کلروفیل کاهش خواهد یافت. برای رودخانه‌های کوتاه» با طول ۱۶- ۳۲ کیلومتر و سرعت ۰/۳۰-۰/۱۵ متر بر تأنیه (۱۳-۲۶ کیلومتر بر روز)» زمان پیمایش ۱ تا ۵ روز خواهد بود. در صورتی که جریان خروجی از تصفیه‌خانه لجن فعال پر بار (116۸5!) با غلظت "[ برابر ۵ میلی‌گرم بر لیتر (که ۵ درصد آن قابل جذب است) با رودخانه‌های با بده جریان برابر آن و غلظت‌های ۲] برابر ۰/۰۲ میلی‌گرم بر لیتر و ,۳ برابر ۲۵ میکروگرم بر لیتر و روز/۱<, 0 و روز /۰/۵<,ر 0 مخلوط شودء 10 درحدود ۷ روز خواهد بود. در صورتی که حذف فسفر نیز در این تصفیه‌خانه صورت پذیرد و غلظت فسفر به ۱ میلی‌گرم بر لیتر کاهش یابد» م1 حدودا ۴ روز خواهد بود. در هردو حالت» 10 بیش‌تر از زمان پیمایش واقعی بوده و رودخانه در طبقه «رودخانه‌های کوتاه» طبقه‌بندی می‌شود که غلظت فیتوپلانکتون به صورت نمایی در طول آن تغییر می‌کند. مراحل زیر برای تحلیل پیشنهاد می‌گردد: - ماده مغذی محدود کننده را تعیین کنید (فسفر یا نیتروژن غیرآلی) شامل تخمینی از کسری از مواد مغذی غیر آلی که قابل جذب مستقیم است (برای مثال, ۰/۷۵). - برای شرایط حاضرء ,رل بل م1 و۷ را با استفاده از داده‌های فیتوپلانکتون و روابط تجربی تخمین بزنید. - مایا پا را با استفاده از معادلات ۷-۵ و ۸-۵ برای شرایط حاضر محاسبه کنید. * اگر 1۵ (یا (خ1) بزرگ‌تر از مقدار زمان واقعی پیمایش در بازه مورد بررسی رودخانه ( : 1) باشد. آن‌گاه مواد مغذی اضافی وجود داشته و ۸,0۹۶ رم ۰۸ * اگر 8 (یا ب۳)) کوچک‌تر از م1 باشد. امکان محدودکنندگی مواد مغذی در 10 و ]1 وجود دارد و ( ۳۳ )وی ۸ ۸ - تحت شرایط پیش‌بینی شده آینده و برنامه‌های آتی حذف, گام‌های ۱ تا ۳ تکرار شود. در صورتی که مقدار جدید 0] (یا 17۳ بزرگ‌تر از مقدار جدید 9 باشدء هم‌چنان مواد مغذی اضافی وجود خواهد داشت. یک مثال محاسباتی برای یک نهر کوتاه در پیوست الف آرایه شده است. ۳-۳-۳-۵ تغییرات شبانه‌روزی اکسیژن محلول به واسطه وجود جلبک در صورتی که تنها غلظت متوسط روزانه اکسیژن محلول در مطالعه ظرفیت خودپالایی و ا(1۸/11 مورد نظر باشد. از تحلیل فوق جهت تعیین تولید خالص متوسط روزانه اکسیژن محلول به واسطه فتوسنتز و تنفس جلبک می‌توان استفاده کرد. در مواردی که -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - شسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالا یی و فرایند ./(71/17 ره پاراگراف‌های بعدی ارایه شده است. تولیداکسیژن توسط جلبک به عنوان تابعی از زمان در طول روز را می‌توان به صورت زیر تخمین زد [۶ و۷]: > ا>. (71/1) ۳511 > ۳ (۹-۵) >> ]1۲ ۰ ۳ ۳ - تولید ناخالص آکسیژن به واسطه فتوسنتز جلبکی» میلی گرم بر لیتر بر روز؛ - نرخ حداکثر تولید اکسیژن فتوسنتزی» میلی گرم بر لیتر بر روز؛ - زمان (روز)؛ ] - دوره (روز)؛ - دوره روشن (کسری از روز) به منظور بسط ر] به بیش از یک روزء از یک سری فوریه می‌توان استفاده کرد ۲ .)270 چا 2۲ ۱۰-۵ سس ] اش اوو) مط + را < رم ۱ ( 9 ۱ ۳ ِ 1 2 ۳ ۱ )1( [<1 471 ۹۱۲ این - 5 (270)- *(۷۲/۲) / آ و مقدار متوسط روزانه به‌دست آمده از این تابع مساوی میانگین روزانه تولید اکسیژن جلبکی قرار می‌گیرد که از رابطه زیر به‌دست می‌آید 2 ان را 7 ای 3 - نرخ متوسط روزانه تولید اکسیژن فتوسنتزی» میلی گرم بر لیتر بر روز. با این فرض که تولید اکسیژن توسط فیتوپلانکتون را می‌توان با تابع سری فوریه دوره‌ای شبانه‌روزی که در بالاا نشان داده شده (۱۱-۵) 0 اور رورم 230 وی 0 5اه ها امن یک] (۲ام [- ]5 ؛)م11([ ۵ یا : 11-۱ 2( تا تا (۲۳ - غلظت اکسیژن متغیر با زمان » میلی گرم بر لیتر؛ | - متوسط روزانه فتوسنتز جلبک» میلی‌گرم اکسیژن بر لیتر بر روز؛ - تنفس جلبک. میلی‌گرم اکسیژن بر لیتر بر روز؛ ۰ - ضریب هوادهی اتمسفری» روز/ ۱؛ 56 - اکسیژن خواهی رسوب» گرم اکسیژن بر متر مربع بر روز؛ -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها 1[ - عمق ستون آب. (متر)؛ - حداکثر تولید اکسیژن فتوسنتزی جلبک» میلی گرم اکسیژن بر لیتر بر روز؛ ] - دوره تغییرات - ۱ روز؛ - زمان در طول روز (کسری از روز)؛ آ - طول دوره روشن (کسری از روز)؛ - ضریب تناوب (۲>< 11 و 11۱). با استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد حل معادلات تناوبی» عبارتی تحلیلی (روش دلتا) جهت تخمین دامنه نوسانات شبانه‌روزی اکسیژن مرتبط با فتوسنتز جلبک» به صورت زیر ارایه شده است: (0۳-۵) [ ها ]| (مکتمم)) [ ۹۲* ان -۱] 14 ۳ که پروییرنک و پرزس)» حداکثر و حداقل روزانه (۲۴ ساعته) غلظت اکسیژن می‌باشند. در رودخانه‌های کم عمق, جلبک‌های چسبیده و ماکروفیت‌های کفزی می‌توانند نقش آساسی در تولید اولیه و توزیع اکسیژن و مواد مغذی داشته باشند. به طور مشخص, بازه‌هایی از رودخانه که سرعت جریان بالا (حدود ۵۰ سانتی‌متر بر ثانیه) و مواد مغذدی ورودی کافی دارندء حداکتر نرخ تولید اولیه از کف توسط پری فایتون‌ها را دارند. مشاهده شده است که افزایش سرعت جریان تا ۵۰ سانتی‌متر بر ثانیه؛ افزایش آنباشت زیست توده و باروری پری فایتون چسبیده را سبب می‌شود. در سرعت‌های بیش‌تر از ۵۰ سانتی‌متر بر ثانیه به خاطر آب‌شستگی و حذف زیست توده چسبیده» انباشتگی زیست توده کاهش می‌یاید. از آن‌جاکه که داده‌هایی برای توصیف زیست توده مواد کف یا تولید اولیه آن‌ها در رودخانه‌ها وجودنداردء از مقادیر گزارش شده در منابع علمی می‌توان جهت تخمین مقادیر عوامل تولید ناخالص جلبک کف و نسبت‌های تولید به تنفس (]/7]) استفاده کرد. باتوجه به مقادیر موجود در منابع علمی» به نظر می‌رسد تولید ناخالص جلبک در محدوده ۵-۰/۵ برحسب گرم کربن بر متر مربع بر روز باشد. برمینای بازده فتوسنتزی و با فرض یک مول اکسیژن معادل ۱۱۲ کیلوگالری, تولید ناخالص کفزیان در محدوده ۵-۰/۵ درصد کل تشعشع خورشیدی ورودی است. نتایج آنالیز تغییرات شبانه‌روزی به خوبی نشان داده است که تولید اکسیژن فتوسنتزی در کف می‌تواند عامل مهم تغییرات دوره‌ای مشاهده شده اکسیژن در سامانه‌های کم عمق باشد. هم‌چنین احتمال دارد ماکروفیت‌های کفزی عامل مهمی در مصرف نیتروژن کل ۳-۵-- انتخاب چارچوب مدل‌سازی مدل شبیه‌سازی باید نمایانگر خوبی از مدل مفهومی بوده و به نحو کارایی آن را اجرا کند. در غیر این صورت» تحلیل‌گر می‌تواند به صورت زیر عمل کند [۵ و 1۷: - اصلاح و تغییر در کد مدل؛ - انجام محاسبات یا فرضیات خارج از کد مدل؛ - بررسی پیامدها با انجام تحلیل حساسیت مدل. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - سیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالا یی و فرایند ./(7117 ۳ خاطر نشان می‌شود که چگونگی چارچوب مدل‌سازی در مطالعات ظرفیت خودپالایی و 7۸/101 بیش‌تر از این که به طور دقیق کدام مدل استفاده شودء اهمیت دارد. انتخاب چارچوب مناسب مدل‌سازی, احتمال به دست آوردن نتایج صحیح را افزایش می‌دهد. طبیعت مساله و به طور مشخص ابعاد زمانی و مکانی آن؛ سادگی یا پیچیدگی تحلیل مدل‌سازی را مشخص می‌کند. برای مثال, در صورتی که افت اکسیژن در رودخانه بیش‌تر ناشی از تخلیه منابع نقطه‌ای (]1301 بوده و جلبک قابل توجهی در محل مورد مطالعه تشخیص داده نشده باشد»ء یک مدل ساده 1301/10 بدون تغذیه‌گرایی برای تحلیل کافی است. در مقابلء در صورتی که مساله اکسیژن محلول از تجزیه زیست توده جلبک در پی ورود مواد مغذی به رودخانه ناشی شود. باید سطح بالاتری از تحلیل با الحاق دینامیک جلبک- مواد مغذی, مدنظر قرار گیرد. بسیاری از مسایل کیفی آب را می‌توان با تحلیل حالت دایمی و با استفاده از سینتیک خطی و مولفه‌های ساده انتقال (یک بعدی) پاسخ داد. مدل‌های ساده اکسیژن محلول در رودخانه از آن جمله هستند که می‌توانند تحلیل کافی برای تصمیم‌گیری در مورد سطح تصفیه فاضلاب انجام دهند. از طرف دیگرء برای تحلیل مساله تغذیه‌گرایی و به منظور تعیین تاثیر حذف مواد مغذی از فاضلاب؛ معمولا نیاز به عبارات متغیر زمانی و غیرخطی است. پیچیدگی نسبی مدل عامل مهمی در مطالعات ظرفیت خودپالایی و .74101 می‌باشد. در مدل‌های پیچیده ترء درجه اعتبارسنجی بالاترین نیاز است. پیجیدگی مدل با تعداد عبارات انتقال» سینتیک و ورودی‌ها در معادللات مدل تعیین می‌گردد. در مقایسه با سادگی معادلات مورد استفاده در توصیف حالت دایمی توزیع اکسیژن محلول رودخانه‌هاء معادلات توصیف کننده توزیع متغیر زمانی مواد مغدی و فیتوپلانکتون ها پیچیده‌تر می‌باشند. برای هر جزء بیش‌تر در تحلیل» یک درجه اعتبارسنجی بیش‌تر می‌شود و در نتیجه داده‌های بیش‌تری مورد نیاز خواهد بود. اگر داده‌های کافی از یک جزء خاص در دسترس نباشد» درنظر گرفتن آن جزء در تحلیل جای سوال دارد. انتخاب مدلی که کاربر- دوست باشدء ضروری است. پشتیبانی‌های فنی در راهبری و استفاده از مدل نیز مهم است. در نهایت. نمایش گرافیکی نتایج مدل, بهره‌وری مطالعات ظرفیت خودپالایی و -7۸/101 را بیش‌تر می‌کند. 2-۵- مطالعات میدانی رودخانه پس از انجام ارزیابی اولیه شامل بررسی داده‌های موجود (اگر موجود باشد) و تحلیل‌های اولیه و انتخاب چارچوب مدل‌سازی» مطالعات میدانی جهت پرکردن خلاءهای اطلاعاتی باید انجام شود. داده‌های بیش‌تر در واسنجی و اعتبارسنجی مدل در مطالعه - کدام منابع آلودگی باید پایش شوند؟ - جمع‌آوری داده‌های کیفی به چه میزان و گستردگی باشد؟ به طور عمومی, مطالعه میدانی رودخانه شامل سه جزء اساسی زیر است: - اندازه‌گیری عوامل فیزیکی رودخانه مانند مشخصات هندسی هیدرولیکی» سرعتء بده جریان و زمان پیمایش؛ - جمع‌آوری داده‌های کیفی (فیزیکی» شیمیایی و زیستی) آب پذیرنده. -------- صفحهٔ بعد -------- 5 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها در صورت نیاز و اگر بودجه و زمان‌بندی اجازه دهدء ممکن است مطالعات ویژه زیر نیز انجام گیرد: - اندازه‌گیری ضرایب هوأدهی؛ - آزمایش‌های بطری روشن و تاریک؛ - اندازه‌گیری نوسانات شبانه روزی اکسیژن؛ - شمارش باکتری‌های نیتریفایر در آب و رسوب؛ - آزمایش‌های طولانی مدت 1301[ فاضلاب و آب پذیرنده؛ - اندازه‌گیری‌های میدانی اکسیژن خواهی رسوبات و شار مواد مغذی. انجام هم‌زمان این فعالیت‌هاء اهمیت فراوانی در گردآوری داده‌های مختصر و مفید در مدل‌سازی کیفی آب دارد. پیش از هر فعالیت نمونه‌برداری» به منظور اطمینان از تولید داده‌ها با کیفیت مشخص و قابل قبول, باید برنامه تضمین کیفیت (0۸)) در مورد مطالعات میدانی رودخانه تدوین شود. ۱-2-۵- مطالعه مشخصات هندسی هیدرولیکی داده‌های فیزیکی رودخانه» شامل مساحت مقطع عرضی, عمق متوسطء بده جریان و شیب رودخانه می‌باشد. این داده‌ها باید در هر ایستگاه منتخب اندازه‌گیری شوند. اگر در این ایستگاه‌هاء رودخانه منقبض شده با معرف مقطع طبیعی رودخانه نباشد.ء داده‌های مساحت و عمق باید کمی بالاتر از این ایستگاه‌ها یا محلی که شرایط طبیعی از خود نشان می‌دهد. اندازه‌گیری شوند. دقت مورد نیاز در داده‌های مساحت مقطع حدود ۵ درصد و در مورد اندازه‌گیری بده جریان ۱۰ درصد می‌باشد. علاوه بر آن» باید روش‌های آزمون صحت داده‌ها تدوین شود. ۲-2-۵ مطالعه زمان پیمایشس داده‌های زمان پیمایش در تعیین زمان عبور بین ایستگاه‌های مختلف اندازه‌گیری و نیز تعیین مقدار پخش طولی در رودخانه مفید است. مطالعات زمان پیمایش باید تحت شرایط مختلف جریان انجام گیرد. این شرایط جریان ممکن است جریان کم یا جریان در شرایط آب و هوای خشک (غیربارانی) و جریان زیاد باشد. مطالعه زمان پیمایش باید در طول دوره‌های چند روزه با جریان ثابت انجام گیرد. در طول مطالعات, رنگ فلورسنت در هر محل انتخابی از رودخانه تخلیه و در ایستگاه بعدی پایین دست اندازه‌گیری می‌شود. ایستگاه‌ها باید به گونه‌ای انتخاب شوند که هر مشخصه حوضه رودخانه که ممکن است زمان پیمایش را تغییر دهد. مانند ورودی‌های فعلی و آتی فاضلاب» ورودی‌های فرعی و تغییر در مشخصات رودخانه» منظور نمایند. در ایستگاه بالادست» رنگ به صورت آنی تخلیه می‌شود و در ایستگاه پایین دست در طول زمان اندازه‌گیری می‌شود. نمونه‌های رنگ را می‌توان توسط نمونه گیرهای خودکار برای اندازه‌گیری فلورسنت جمع‌آوری کرد. بازه زمانی نمونه‌گیری از ابتدا تا انتهای نمونه‌گیری باید براساس بده جریان و طول هر بازه از پیش تعیین گردد. هرچند بسیاری از مطالعات با استفاده از تخلیه ناگهانی توده رنگ انجام می‌گیرد» از تزریق ممتد رنگ نیز می‌توان استفاده کرد. در هنگام مطالعه زمان پیمایش برای چندین بازه از رودخانه» تحلیل‌گر باید از پایین ترین بازه شروع و به سمت بالادست حرکت کند تا از هرگونه تاثیر ناشی از تخلیه رنگ در بالادست اجتناب شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱10۱ 1۰ ۳-2-۵ نمونه‌برداری کیفیت آب رودخانه مدل‌های شبیه‌سازی کیفیت آب اغلب به منظور سهم‌بندی بار مواد زاید مورد استفاده قرار می‌گیرند. مدل‌هاء پیش از انجام سهم‌بندی بار مواد زاید باید واسنجی و اعتبارسنجی شوند. واسنجی و اعتبارسنجی» معمولا با کمبود داده و نوع غلط داده مواجه است و باید داده‌های بیش‌تری جمع‌آوری شود. از این‌روی متخصصان کیفیت آب باید در خصوص نواقص داده‌ها و اهمیت آنها تصمیم گرفته و مطالعات جمع‌آوری اطلاعات مورد نیاز را طراحی کنند. منظور اول این بخش, کمک به متخصصان کیفیت آب در طراحی و اجرای برنامه پایش رودخانه به عنوان پشتوانه مدل‌سازی سهم‌بندی بار مواد زاید است. منظور دومء راهنمایی در خصوص نحوه استفاده از مدل در طراحی پایش رودخانه است. از آنجا که مدل‌ها در زهایت برای پیش‌بینی بارهای مجاز مواد زاید استفاده می‌شوند. آنها را می‌توان پیش از پایان پایش رودخانه به‌کار برد. این عمل برنامه‌ریزان را در امتحان داده‌های موجود یاری داده امکان تحلیل‌های حساسیت اولیه را داده و از این‌رو در تشخیص داده‌های خیلی ضروری کمک می‌کند. سپس» پایش رودخانه بر جمع‌آوری داده‌های ضروری متمرکز شده و از جمع آوری داده‌های کم اهمیت و یا جمع آوری مجدد داده‌هایی که قبلا خوب تهیه شده» خودداری می‌شود. منظور سوم» آموزش کارکنان نمونه‌برداری در مورد رابطه بین الزامات نمونه‌برداری و الزامات مدل سازی است. گاهی اوقات این افراد ممکن است در مورد علت عدم کفایت داده‌های تاریخی, دلیل نیاز به یک برنامه ویژه پایش و دلیل انتخاب محل‌ها و عوامل انتخاب شده سوال داشته باشند. با شناخت عواملی که در فرایند انتخاب محل‌ها و عوامل موثرهستندء نمونه‌بردار کارهای خود را موثرتر انجام خواهد داد. علاوه بر این» هنگامی که بروز شرایط میدانی پیش‌بینی نشده تغییر در استراتزی نمونه‌برداری را ایجاب نماید» مبنای بهتری برای تصمیم در مورد نحوه اصلاح طرح برنامه نمونه‌برداری وجود خواهد داشت. ۱-۳-2-۵ ملاحظات مستقل از مدل ۱-۱-۳-24-۵- داده‌های کیفیت آب با توجه به طبیعت نیمه تجربی مدل‌های کیفیت آب. داده‌های کیفیت آب برای راه‌اندازی» واسنجی و اعتبار سنجی مدل لازم است. داده‌های ورودی مدل برای همه عواملی که شبیه‌سازی می‌شوندء مورد نیاز است. برای مدل‌هایی مانند 11۸12 که آلاینده‌های متعارف را شبیه‌سازی می‌کنند این داده‌ها ممکن است شامل دما, اکسیژن محلول, 130/0 کرینی, فسفرء نیتروژن (آمونیاک, نیتریت و نیترات) کلیفرم» کلروفیل 8 یا وزن خشک زیست توده فیتوپلانکتون و ترکیبات پایستاری مثل جامدات محلول کل شود. مدل‌های دیگری اجزای بیش‌تری مانند کرین غیرآلی کل, قلیاییت, ۳11 جامدات معلق غیرآلی, مواد آلی معلق, پریفایتون, زوپلانکتون و ارگانیزم‌های کف زی را هم شامل می‌شوند. مدل‌های زوال مواد سمی داده‌هایی برای مواد شیمیای خاص تحت مطالعه نیاز دارند. جمع‌آوری داده‌ها تنها برای اجزا و فرایندهای خاصی که مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. به اضافه هر متغیر دیگری که تاثیر قابل توجهی بر این اجزا داردء نیاز است. در ادامه در مورد برخی از ملاحظات نمونه‌برداری کیفیت آب که برای تمامی مطالعات ظرفیت -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ۲-۱-۳-2-۵- محل‌های نمونه‌برداری پس از تخمین اولیه اجزاً و عواملی که باید در یک مطالعه مدل‌سازی نمونه‌برداری شوند.ء تعیین مکان, زمان و تناوب نمونه‌برداری ضروری است. نمونه‌برداری از رودخانه باید حداقل از مکان‌های زیر انجام شود(شکل ۱-۵): - انتهای بالادست (سرآب) هر بازه از رودخانه اصلی و شاخه‌های فرعی که مدل سازی می‌شوند (بده و غلظت به عنوان شرایط مرزی و غلظت پایه). - دهانه تمامی شاخه‌های فرعی که در شبکه بندی مدل وارد نمی‌شوندء درست قبل از محل ورود به رودخانه اصلی. در صورتی که بده جریان و بارگذاری شاخه‌های فرعی کم‌تر از ۵ درصد رودخانه اصلی باشند.» کم اهمیت تلقی شده و در - نمونه پساب‌ها از تمامی منابع نقطه‌ای مهم قبل از ورود به رودخانه؛ - انتهای بالادست و پایین دست آن نواحی رودخانه که انتظار می‌رود ورود منابع غیرنقطه‌ای قابل توجه باشد. - انتهای پایین دست منطقه مطالعاتی (برای واسنحی و اعتبارسنحی). ۱ ۱ ۲ نقاط کلیدی ۱- مرز بالادست ۲- منبع نقطه‌ای ۴ ۳- بالادست منبع نقطه‌ای ۴- دهانه شاخه فرعی ۵- بالادست شاخه فرعی ۶- بالادست منبع غیر نقطه‌ای شکل ۱-۵- محل‌های پیشنهادی برای حداقل برنامه نمونه‌برداری با وجود آن که یک ایستگاه منفرد در پایین دست. حداقل نباز برای مقاطع کوتاه رودخانه بدون هیچگونه ورودی فرعی عمده است. ایستگاه‌های نمونه‌برداری بیش‌تری برای فراهم کردن داده‌های مکانی بیش‌تر برای واسنحی و اعتبارسنحی مدل مطلوب است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - سیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالا یی و فرایند ./(7117 ۹۷ موقعیت‌های منطقی برای این ایستگاه‌ها عبارت هستند از نواحی حساس از نظر زیستی» نواحی که امکان تخطی از استانداردهای کیفیت آب در آنها وجود دارد. نواحی که درست در بالادست الحاق شاخه‌های فرعی یا بارگذاری‌های نقطه‌ای عمده قرار دارند. و نواحی که تغییرات رودخانه ممکن است تغییرات مهمی در سینتیک را باعث شود. کیفیت آب در پایین محل الحاق شاخه‌های فرعی یا تخلیه مواد زاید را می‌توان مستقیما با استفاده از محاسبات ساده اختلاط براساس داده‌های رودخانه اصلی در بالادست محل تلاقی با تخلیه و داده‌های نرخ بارگذاری شاخه فرعی یا منبع نقطه‌ای محاسبه کرد. ۹ ۲ ۲ )۱۳-۵( 0. + م۳ < غلظت متوسط رودخانه اصلی در پایین شاخه فرعی یا تخلیه مواد زاید. میلی گرم بر لیتر؛ < غلظت در رودخانه در بالای شاخه شاخه فرعی یا تخلیه مواد زاید. میلی گرم بر لیتر؛ < غلظت در شاخه فرعی یا تخلیه مواد زاید, میلی گرم بر لیتر؛ ) * بده رودخانه بالای محل الحاق شاخه فرعی یا تخلیه مواد زایدء لیتر بر ثانیه؛ [۷) > بده شاخه فرعی یا تخلیه مواد زاید. لیتر بر ثانیه. از این مقادیر می‌توان به عنوان شرایط مرزی بالادست در واسنجی مقطع بعدی رودخانه استفاده کرد. از آن‌جایی که که بیش‌تر مدل‌های رودخانه‌های یک بعدی هستند.ء فرض بر این است که اختلاط کیفیت آب در هر مقطع رودخانه به خوبی و به صورت است با شرایط مدل‌سازگار نباشندء مگر آن که به اندازه کافی پایین تر از ناحیه اختلاط کامل برداشت شوند (شکل ۲-۵). اگر رودخانه در پایین دست به دو کانال منشعب می‌شود. وجود ایستگاه نمونه‌برداری در محل انشعاب برای تعریف شرایط بالادست در هر بازه از رودخانه مفید است. علاوه بر محل‌های نمونه‌برداری فوق که بر مبنای شکل رودخانه و9 محل‌های تخلیه مواد زاید می‌باشند.ء اگر گرادیان کیفیت آب» محل‌های مناسب برای ایستگاه‌های اضافی از قبل معمولا مشکل است. محاسبات غربالی ساده شده ی اجرای اولیه مدل‌ها اغلب می‌تواند در تعیین محل این ایستگاه‌ها مفید باشد. رأهنمایی‌های لازم برای تعیین این نقاط در بخش‌های بعدی آرایه خواهد شد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۸ راهنمای مطالعات ظلرفیت خودپالایی رودخانه‌ها محنهای نمونه برداری (الف) نمای هوایی از رودخانه محلهای نهونه برداری ات اختلاطا عمودی ما (ب) نمای جانبی از رودخانه شکل ۲-۵- محل‌های نمونه‌برداری پیشنهادی در منابع نقطه‌ای ۳-۱-۳-2-۵- زمان و تناوب نمونه‌برداری در صورت امکان,ء نمونه‌برداری کیفیت آب باید در خلال دوره‌هایی مشابه با شرایط طراحی بحرانی که در مطالعات تعیین ظرفیت خودپالایی و 1۱411 استفاده می‌شود. انجام داد. این دوره‌ها معمولا نشان دهنده نوعی از شرایط «بدترین حالت» مانند شرایط حداقل بده و حداکثر دمای تابستان هستند. شرایط طراحی, نشان دهنده یک رویداد حدی مانند بده کم۷ روزه ۱۰ ساله (۷۳۱۰) که به طور متوسط در هر ۱۰ سال به وقوع می‌پیوندد است. نمونه‌برداری مستقیم از چنین شرایطی ممکن است عملی نباشد و با وجود آن که بده‌های مشابه در بازه‌های زمانی متوسطگیری کوتاه‌تری (مثلا ۱ یا ۲ روز) ممکن است در هر سال روی دهند. طول دوره زمانی نمونه‌برداری ممکن است برای تحقق تمامی اهداف برنامه کافی نباشد. بنابراین» برنامه نمونه‌برداری باید در زمان‌هایی که به این شرایط نزدیک‌تر بوده و هنگامی که فرایندهای کیفیت آب مشابهی اهمیت دارد.ء انجام داد. علاوه بر داده‌های واسنجی, باید نمونه‌های دیگری تحت شرایط مختلف بده و کیفیت آب به منظور اهداف اعتبارسنجحی مدل جمع‌آوری گردند. در صورتی که شرایط مختلفی از بده و کیفیت آب در مطالعات تعیین ظرفیت خودپالایی و 78411 مورد ارزیابی قرار خواهند گرفت» نمونه‌های واسنجی و اعتبارسنجی باید در زمان‌هایی که شرایط تحلیل را حفظ می‌کنند برداشت شوند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱10۱ اه فاصله زمانی و تناوب نمونه‌برداری کیفیت آب بستگی زیادی به دینامیک یا دایمی بودن مدل دارد. از آن‌جاکه که استفاده از مدل‌های حالت دایمی ساده‌تر بوده و نیاز به داده‌های کم‌تری داردء در مطالعات تعیین ظرفیت خودپالایی و 1۱/11 معمولا از آن‌ها استفاده می‌شود. مدل‌های حالت دایمیء وضعیت کیفیت آب را با فرض ثابت بودن همه عوامل در طول زمان محاسبه می‌کنند. این عوامل عبارتند از: - بده و هندسه رودخانه (عمق‌هاء عرض‌ها و غیره)؛ - شرایط هواشناسی؛ - دما و کیفیت آب ورودی از مرز بالادست در هر بازه‌ای که مدل می‌شود (شرایط مرزی بالادست)؛ - دماء کیفیت و بده تمامی شاخه‌های فرعی؛ - دماء کیفیت و بده تمام بارگذاری‌های منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای؛ - نرخ فرایندهای فیزیکی» شیمیایی و زیستی که در داخل رودخانه اتفاق می‌افتند. مدل‌های حالت دایمی» تغییرات مکانی را برای عوامل فوق شبیه‌سازی می‌کنندء ولی تغییرات زمانی را شبیه‌سازی نمی‌کنند. این مدل‌ها هنگامی که شرایط بالادست در طول زمان تغییرات زیادی ندارد.ء برای پیش‌بینی شرایط کیفیت آب در نقاط مختلف رودخانه مناسب هستند. از آن‌جاکه که زمان پیمایش در طول یک بازه از رودخانه در حدود چند روز است. منطقی است که شرایط هیدرولوزیکی و هواشناسی را در طول این دوره ثابت فرض کرد و مدل حالت دایمی را به‌ کار برد. تغییرات فصلی را می‌توان با اجرای مکرر مدل برای سناریوهای مختلف, مثل شرایط میانگین ماهانه شرایط حدی ماهانه و غیره تحلیل کرد. محدودیت اصلی مدل‌های حالت دایمی, ناتوانایی آنها در لحاظ کردن تغبیرات بده یا وقایع گذراء مانند سیلاب‌ها یا تخلیه مواد سمی, و عدم شبیه‌سازی مستقیم تغییرات شبانه روزی دما و اکسیژن است. از آن‌جاکه که در مدل‌های حالت دایمی» فرض بر این است که شرایط با زمان ثابت می‌ماند. انجام نمونه‌برداری در دوره‌های زمانی که این فرض در آن صادق است. اهمیت زیادی دارد. پایش سینوپتیک (مثل نمونه‌برداری از تمامی ایستگاه‌ها در ۱ تا ۲ روز) باید تا حد امکان انجام گیرد تا تغییرات آب هوا و تغییرات تخلیه مواد زاید تاثیر زیادی بر شرایط کیفیت آب در ایستگاه‌های مختلف نگذارد. هرچند از آن‌جاکه که دما در طول شبانه روز تغییر می‌کند و دما بر نرخ بسیاری از فرایندهای زیستی و شیمیایی موثر است. صرف نظر کردن از برخی تغییرات در نتایج نمونه‌برداری غیرقابل اجتناب خواهد بود. اگر تغییرات شبانه روزی مهم باشند (برای مثال, در برخی مشکلات اکسیژن محلول که فعالیت جلبکی قابل توجه است)» باید یک پایش ۲۴ ساعته برای حداقل یک ایستگاه (ترجیحاً ایستگاه واقع در محل افت اکسیژن) یا بیش‌تر انجام گیرد. پایش‌های کوتاه مدت فشرده (اندازه گیری‌های شبانه روزی در طول ۲ تا ۳ روز) در تمامی مطالعات کیفیت آب پیشنهاد می‌شود. چون چنین پایشی داده‌های کافی برای تخمین تغییرپذیری نمونه (مثل واریانس‌هاء بازه‌های اطمینان و غیره) را فراهم می‌سازد. رویکرد جایگزین برای مدل سازی حالت دایمی, مدل سازی دینامیکی می‌باشد. مدل‌های دینامیک, رودخانه را با مبانی مشابه مدل‌های حالت دایمی شبیه‌سازی می‌کنند. به بیان دیگرء هر دو نوع مدل در رودخانه به سمت پایین دست حرکت کرده» فرایندهای فیزیکی» شیمیایی و زیستی واقع در رودخانه و تغییرات حاصل در عوامل کیفیت آب را محاسبه می‌کنند. هرچند علاوه بر آن؛ -------- صفحهٔ بعد -------- ۰« راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها مدل‌های دینامیک تغییرات پیوسته در طول زمان به واسطه تغییرات بده رودخانه» کیفیت آب و دمای بالادست و بده رودخانه‌های فرعی, بارگذاری‌های نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای, هواشناسی و فرایندهای واقع در رودخانه را نیز محاسبه می‌کنند. در مدل‌های دینامیک. تمامی عواملی که در تحلیل‌های حالت دایمی ثابت فرض شده بودند مجاز به تغییر پیوسته در طول زمان هستند. این امتیاز» اجازه تحلیل تغییرات شبانه روزی دما و کیفیت آب و پیش‌بینی پیوسته تغییرات روزانه یا فصلی در کیفیت آب را می‌دهد. مطالعات مدل سازی دینامیکی, معمولا به برنامه نمونه‌برداری مفصل تری نسبت به مطالعات حالت دایمی نیاز دارند. برای تعریف تغییرات کیفیت آب در طی دوره شبیه‌سازی, باید داده‌های کافی در انتهای بالادست تمامی شاخه های رودخانه و بارگذاری‌های اصلی مواد زاید جمع‌آوری گردد تا شرایط مرزی مدل قابل تعیین باشد. از آن‌جا که مدل‌های دینامیک برای مطالعه وقایع گذرا مانند سرریز شبکه فاضلاب مرکب در هنگام بارندگی» ریزش مواد سمی و تغییرات شبانه روزی دما یا اکسیژن محلول مورد استفاده قرار می‌گیرند. دوره زمانی و تناوب نمونه‌برداری باید با دوره زمانی این وقایع به اضافه زمان پیمایش در محدوده مطالعات متناسب باشد. برای تخلیه مواد سمی» زمان پیمایش به اضافه زمان مورد نیاز برای گذر گوشه انتهایی توده» جهت رهگیری ماده سمی در سامانه ضروری است. در مسایل رواناب‌های ناشی از بارندگی» دوره زمانی رواناب را باید به دوره نمونه‌برداری افزودء چون بارگذاری آلاینده‌ها و پاسخ هیدرولوژیکی سامانه در طول دوره رواناب تغییر می کند. برای مطالعات شبانه روزی دما و اکسیژن محلول» باید نمونه‌برداری را در فواصل خاص (برای مثال ۱ یا ۲ ساعت) در طول ۲۴ ساعت انجام داد. شبیه‌سازی‌های دینامیک درازمدت تغییرات فصلی کیفیت آب رودخانه ممکن است عملی نباشد. هرجاکه تغییرات فصلی مدنظر است. معمولا یک مدل حالت دایمی یا یک مدل دینامیک (با شبیه‌سازی کوتاه مدت) برای مجموعه‌های مختلفی از شرایط که کل طیف شرایط مورد انتظار در طول دوره مورد نظر را در برمی‌گیرند. چندین بار اجرا می‌شود. باید داده‌های کافی برای تعریف تغییرات فصلی جممع‌آوری گردد و داده‌های مناسب برای واسنجی و اعتبارسنجی مدل فراهم آید. در صورت امکان, باید داده‌های کافی برای پوشش کل گستره شرایط تحلیل مدل جمع‌آوری گردد. این داده‌ها حداقل باید شامل شرایط حدی حداقل و حداکثر در گستره فصلی و شرایط میانی (مثل میانگین‌های ماهانه) باشد. 2-۱-۳-2-۵- استفاده از مدل در طراحی برنامه نمونه‌برداری مدل‌ها می‌توانند ابزار بسیار موثری در طراحی برنامه‌های نمونه‌برداری باشند که شامل مدل‌های کامپیوتری و تکنیک‌های محاسبات دستی ساده است. از آن‌جاکه منابع نمونه‌برداری محدود می‌باشند. ایجاد ایستگاه در محل‌هایی که اطلاعات بیش‌تری فراهم خواهند کرد. مهم است. محاسبات اولیه مدل می‌تواند در تعیین بهترین محل‌ها و زمان‌های بحرانی نمونه‌برداری برای انجام تحلیل‌های دینامیکی مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال, در هنگام تحلیل مسایل اکسیژن محلول در رودخانه‌ها با نقاط متعدد تخلیه مواد زاید» بسیاری از نمونه‌برداری‌ها باید در نقاطی انجام گیرد که احتمال تخطی از استانداردهای کیفیت آب بسیار زیاد است. هم‌چنین در نواحی که گرادیان بزرگ کیفیت آب وجود داردء باید نمونه‌برداری‌های زیادی انجام شود. این نواحی را می‌توان با محاسباتی از نوع استریتر- فلیس یا مدل‌های کامپیوتری ساده شده» تعیین کرد. محاسبات اختلاط ساده را می‌توان برای کمک به تعیین اهمیت منابع مواد زاید به‌کار برد. از محاسبات ناحیه اختلاط می‌توان برای تخمین فاصله مورد نیاز برای اختلاط کامل فاضلاب با آب رودخانه و محاسبه غلظت‌ها در محدوده اختلاط استفاده کرد. ضرایب نرخ و عوامل مدل را می‌توان پیش از اندازه گیری میدانی از مقادیر پیشنهاد شده در منابع علمی تخمین زد. برای عوامل مهمی مانند نرخ زوال 13010 (1۳0)» می‌توان آنالیز حساسیت انجام -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - نسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./(7۱10 )۱۰ داد تا آثار مقادیر مختلف نا بر موقعیت افت 0] ارزیابی گردد. این تحلیل‌ها باید اطلاعات کافی برای تعیین محل ایستگاه نمونه‌برداری در بخش بحرانی منحنی افت را فراهم سازند. ۲-۲-2-۵ نمونه‌برداری آلاینده‌های متعارف ۱-۲-۳۲-2-۵- اجزای مورد نمونه‌برداری اجزای مورد نمونه‌برداری و تناوب آن تا حدود زیادی به چارچوب خاص مدل‌سازی که در تحلیل‌های سهم‌بندی بار مواد زاید مورد استفاده قرار خواهند گرفت. بستگی دارد. مدلی باید انتخاب شود که شامل تمامی فرایندهای مهم در رودخانه مورد تحلیل باشد.ء بدون پیچیدگی غیرضروری به خاطر در نظر گرفتن فرایندهایی که اهمیت ندارند. چندین آندازه‌گیری ساده ممکن است برای تعریف فرایندهای مهم مفید باشد. حداقل نیازهای نمونه‌برداری برای تمامی مطالعات اکسیژن محلول باید شامل اکسیژن محلول, دماء (1301 کربنی و نیتروژن کلدال کل (13010 نیتروژنی) باشد, چرا که این عوامل در هر تحلیل اکسیژن محلول اساسی می‌باشند. 13010 معمولا به صورت 0 ۵ روزه (و1300) اندازه‌گیری می‌شود. هرچند چون در مدل‌ها 13010 نهایی شبیه‌سازی می‌شودء چندین اندازه‌گیری 13010 درازمدت یا نهایی (0و13010) نیز برای ایجاد نسبت 130105 /(0و13010 لازم است. اگر مدلی که تنها 1300 کل را درنظر می‌گیرد. انتخاب شود. تحلیل گر باید نسبت به این مساله آگاه باشد که 13010 نیتروژنی و 13010 کرینی با نرخ‌های مختلفی زوال می‌یابند که باعث تغییر ترکیب (701] باقیمانده و زوال خالص در طی حرکت مواد زاید به سمت پایین دست می‌گردند. بنابراین رویکرد (701] کل را باید تنها در شرایطی استفاده کرد که ترکیبات نیتروژنی در منابع آلودگی, کم اهمیت تشخیص داده شوند (مثلا کم‌تر از ۱۰ درصد (1301 کل). علاوه بر نیتروژن کجدال (ل(116) آمونیاک و نیترات (یا نیتریت به‌علاوه نیترات) را باید در مطالعات اکسیژن محلول و تغذیه گرایی برای مدل‌هایی که چرخه نیتروژن را شبیه‌سازی می‌کنند اندازه گرفت. ۳-۲-۳-2-۵- داده‌های میدانی مورد استفاده در تخمین ضرایب مدل در کنار نمونه‌گیری اجزای مورد شبیه‌سازی» ممکن است اندازه‌گیری‌های بیش‌تری برای کمک به تعیین ثابت‌های مختلف و عوامل موجود در معادلات مدل لازم باشد. مقادیر ضرایب را می‌توان از چهار راه به‌دست آورد: (۱) اندازه‌گیری مستقیم» (۲) تخمین از داده‌های میدانی» (۳) منابع علمی» و (۴) واسنجی مدل. واسنجی مدل, معمولا بدون توجه به رویکرد منتخب ضروری است؛ هرچند. ضرایبی که مختص یک محل خاص هستند با می‌توانند گستره وسیعی از مقادیر داشته باشند. باید به طور مستقیم اندازه‌گیری شده با از نمونه‌های میدانی تخمین زده شوند. این عوامل شامل عوامل زیر می‌باشد: - نرخ زوال 13010 کرینی؛ - نرخ ته نشینی (301ا کربنی؛ - نرخ اکسیداسیون آمونیاک (نرخ زوال 13010 نیتروژنی)؛ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳« راهنمای مطالعات ظلرفیت خودپالایی رودخانه‌ها - تقاضای اکسیژن رسوب. نرخ‌های زوال (301ا کربنی و ته نشینی را می‌توان با رسم مقادیر اندازه گیری شده (301ا۲ در مقابل زمان پیمایش در کاغد نیمه لگاریتمی تخمین زد. نرخ زوال از شیب خط به‌دست می‌آید (شکل۳-۵). محاسبات شیب باید محدود به بازه‌هایی شود که رودخانه‌های فرعی قابل چشم پوشی هستند. در شرایطی که ته‌نشینی ۲13010 قابل توجه است. معمولا یک منحنی دو مرحله‌ای با برای زمانی که هم ته نشینی و هم زوال مهم است (م۳ا) به دست می‌دهد. در حالی که قسمت دوم معمولا زوال (301ا) را پس از آن که بیش‌تر ته نشینی (ن۳) اتفاق افتاده نتیجه می‌دهد. پس نرخ ته نشینی (م۳ا) را می‌توان از اختلاف بین ,۴ و ها تخمین زد. نرخ زوال 13010 کربنی می‌تواند در آزمایشگاه با استفاده از آزمایش‌های بازدارندگی نیتروژن یا محاسبه با روش‌های دیگر تعیین شود.ء ولی رویکرد فوق به دلیل آن که بازتاب شرایط واقعی اندازه‌گیری شده میدانی است ترجیح داده می‌شود [۱۳]. ضریب نرخ اکسیداسیون آمونیاک (یا زوال 13010 نیتروژنی) می‌تواند از داده‌های میدانی با استفاده از روش مشابه گرافیکی تخمین زده شود. معمولا نیتروژن کجلدال (ل(11) و نه آمونیاک ترسیم می‌شود. چون 7 شامل نیتروژن آلی و آمونیاک قابل هیدرولیز شدن است که هردو در زهایت به نیترات اکسید خواهند شد. متاسفانه» غلظت آمونیاک علاوه بر اکسیداسیون از برداشت و کیلو گرم برروز - ‎٩‏ 2 روز/۱ ۱/۴ ( ۲/۳)۰/۶- ‎٩‏ شیب حو ۲ د 2 ز اه ن 14 2 10 8 6 414 2 0 فاصله (کیلو متر) متبع نقطه ای شکل ۳-۵- نمونه محاسبه نرخ حذف (801 (۳۲!) بر مبنای اندازه گیری‌های 301 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - شسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالا یی و فرایند .71/17/1 ۱.۳ 40 30۰ ( روز ۱۲) ۹/۳۵ یا ( روز /۱) ۰/۷ ود 10 20 15 10 05 0 زمان پیمابشس (روز) 25 شکل ۶-0۵ فرایند تخمین لا و ما از اندازه‌گیری‌های 301 ۳-۲-۳-2-۵- محل‌های نمونه‌برداری محل‌های نمونه‌برداری عمومی مستقل از مدل که پیش از این مورد بحث قرار گرفت (به بیان دیگر مرزهای بالادست. رودخانه‌های فرعیء منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای)» حداقل محل‌های مورد نیاز برای تمامی مطالعات آلاینده‌های متعارف است. علاوه بر آن» باید از ایستگاه‌های کافی برای تعیین شکل پروفیل اکسیژن محلول در پایین هر منبع عمده مواد زاید در مطالعات اکسیژن محلول نمونه‌برداری گردد. حداقل ۵ یا ۶ ایستگاه برای تعریف شکل منحنی افت 00 با فرض از پیش مشخص بودن محل و گستردگی منحنی افت مورد نیاز است. از آن‌جا که این امر معمولا نادر است. چند ایستگاه بیش‌تر (۲ یا ۳) باید معمولا اضافه شود که حداقل یک ایستگاه نزدیک حداقل اکسیژن محلول باشد. نمونه‌برداری از این نقطه, به خاطر احتمال تخطی از استاندارد کیفیت آب حایز اهمیت است. در صورتی که تخطی از استاندارد وجود داردء باید نمونه‌برداری فشرده‌ای در منطقه آفت انجام گیرد تا میزان تخطی تعیین گردد. به طور عمومی» باید نمونه‌برداری بیش‌تری برای محل‌های تخلیه مواد زاید که تاثیر زیادی بر رودخانه دارند تخصیص یابدء که می‌تواند با مقایسه شارهای جرمی ۲1301 و 1301« با شارهای مرتبط با آب رودخانه تعیین گردد. در بسیاری از موارد.ء افت‌های 10 از منابع مختلف هم‌پوشانی خواهند داشت که تعداد کل محل‌های نمونه‌برداری مورد نیاز را کاهش می‌دهد. محل افت 0(] پیش از نمونه‌برداری را می‌توان با محاسبات استریتر- فلیس یا اجرای مدل‌های اولیه تخمین زد. طول کل منطقه افت را می‌توان با توجه به نرخ زوال 1301 و طول زمان پیمایش و سرعت رودخانه در پایین دست محل تخلیه تخمین زد چون زوال 13010 معمولا فرایند اصلی حذف اکسیژن از رودخانه است. هرچند.ء این اطلاعات اخیر هیچ اطلاعاتی در خصوص محل حداقل 0 فراهم نمی آورد. تمامی عوامل مورد نظر کیفیت آب (00» 2۱130 716۳ وآ1ل<ا۰ و۰۳10 و۰3۳0 دماء لام و غیره) باید در هر ایستگاه در شبکه نمونه‌برداری اندازه گیری شوند, هرچند برخی از ترکیبات, مثل 13010 در ناحیه بازیابی (پس از نقطه حداکثر افت) ممکن است -------- صفحهٔ بعد -------- مد راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها در محل‌های خاصی کم اهمیت باشند. اندازه گیری جلبک ممکن است در همه ایستگاه‌ها در نواحی که شبکه نمونه‌برداری نزدیک و فشرده است مورد نیاز نباشد (برای مثال اگر نمونه‌برداری فشرده در مناطق حساس افت 0] انجام می‌گیرد)» چون غلظت جلبک در فواصل کوتاه تغییر قابل توجهی ندارد. فرایندهای مرتبط با رسوب مانند (501 تنها در نقاط اندکی نیاز به اندازه‌گیری دارند. این محل‌ها ضرورتا نباید بر محل نمونه‌های سایر عوامل کیفیت آب منطبق باشد. این نقاط باید در مناطقی قرار گیرند که تغییرات در مشخصه‌های رسوب در منطقه مطالعات را نشان دهند. محل‌های معمول نمونه‌برداری در پایین دست محل‌های تخلیه عمده است تا (501 را در مناطقی که ته نشینی قابل توجهی از (301ا روی می‌دهد و نیز در محل‌های دور از محدوده تاثیر تخلیه است تا (5)01 2-۲-۳-۵ استراتزژزی اندازه‌گیری اکسیژن خواهی رسوب انتخاب محل‌های نمونه‌برداری برای اندازه گیری (501 معمولا توسط مدل‌سازهای کیفیت آب به طور کمی صورت نمی گیرد. اولین قدمء تعیین بازه‌ای از رودخانه است که باید برای اندازه‌گیری (501 انتخاب شود و سپس استراتژی تعیین تناوب اندازه گیری برای بازه‌های انتخاب شده است. در توسعه استراتژی اندازه گیری (501 ۰ منطقی است که فرض شود عوامل مهم در تعیین بازه‌ها یا قطعه های مدل, در انتخاب محل‌های اندازه گیری (۹01 نیز تاثیر دارند. مهم‌ترین این عوامل عبارتند از: - مشخصات هندسی<- عمق و عرض؛ - هیدرولیک- سرعت., شیب» جریان» زبری کف؛ - کیفیت آب- محل‌های منابع نقطه‌ای» رواناب‌های منابع غیرنقطه‌ای» تغییرات شدید (گرادیان‌های شدید) در غلظت‌های 00 ۰ رودخانه‌های فرعی, سدها و مخازن ذخیره. مهم‌ترین عوامل برای (5)001 احتمالا محل تغییرات شدید غلظت‌های 701/10 می‌باشد. در غیاب سوابق اطلاعات کیفیت آبء برای اهداف برنامه‌ریزی خوب است فرض شود که 501 باید در هر بازه از رودخانه اندازه گیری شود. این پیشنهاد.ء به خصوص در رودخانه‌هایی که افت (0] قابل توجهی روی می‌دهد. مهم است. در این مواردء مدل کننده باید داده‌های کافی برای لحاظ کردن مستقل آثار منابع نقطه‌ای و 501 بر کیفیت آب را به‌دست آورد. برای مثال, ادغام زوال 3010] داخل رودخانه با (501 ۰ در مدل سازی مناسب نیست و باید در مدل‌هایی که برای سهم‌بندی بار مواد زاید استفاده می‌شوند.ء از این امر اجتناب شود. هرچند از دید عملی, اجرای کامل این پیشنهاد به واسطه محدودیت‌های مالی مطالعات مدل سازی مشکل است. در چنین شرایطی توصیه می‌شود که مدل نیمه واسنجی شده در تعیین بازه‌های بحرانی از نظر غلظت 0] استفاده گردد. سپس اندازه گیری‌های (501 می‌تواند بر این مناطق متمرکز گردد. مدل کننده باید نسبت به تغییرات حساسیت 0] به (501 (و سایر مکانیزم‌های مدل) هنگامی که پیش‌بینی‌ها برای بده , (یا بدترین شرایط دیگر) انجام می‌گیرد. آگاه باشد. به طور معمول, مدل با داده‌های کیفیت آب در بده‌های بالاتر از بده ,0 واسنحی می‌شود. در این حالت. ممکن است حساسیت (0(] به (501 کم باشد و مدل کننده ممکن است تعداد نمونه‌های ([5)01 را بر این -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1701 ۱*۰ اساس کم کند. در صورتی که حساسیت 10 رودخانه به 5010 در زمان‌های پیمایش طولانی تر مرتبط با بده ,0 افزایش یابدء این هنگامی که بازه‌های بحرانی تعریف می‌گردند.ء چندین مساله که باید مدنظر مدل کننده قرار گیرد عبارت است از: روش‌های اندازه گیری, دقت اندازه گیری و تناوب اندازه گیری. باید توجه کرد که در مقایسه با روش‌های در محل, دقت روش‌های مناسب آزمایشگاهی جای بحث دارد. شواهد زیادی وجود دارد که نشان می‌دهد روش‌های آزمایشگاهی را می‌توان با اطمینان جایگزین اندازه گیری‌هایی در محل کرد. علاوه بر این این داده‌ها حاکی از آن است که همبستگی حوضه ای 501 آزمایشگاهی با 5010 در محل گزینه قابل اعتمادی برای اندازه‌گیری‌های در محل است. در این مورد. مدل کننده, داده‌هایی برای توسعه همبستگی در یک محل جمع‌آوری کرده و سپس روش‌های آزمایشگاهی کم هزینه‌ای برای سایر قطعات رودخانه پیش می گیرد. این گزینه مبه‌ویژه برای حوضه‌های بزرگ با مشخصه‌های رسوب مشابه در کل حوضه مفید خواهد بود. داده‌هایی برای دقت اندازه گیری (501 برای هردو روش در محل و آزمایشگاهی وجود دارد. دقت. تا حد زیادی تابعی از تجربه پرسنل کارهای میدانی یا تحلیل گر آزمایشگاهی است. برای کارهای در محل با پرسنل مجربء دقت که به صورت ضریب تغییرات اندازه‌گیری‌های متعدد تعریف می‌شود می‌تواند تا حد ۴۰+ درصد باشد. با تجارب میدانی بیش‌تر» دقت باید تا محدوده ۲۰+ درصد بهبود یابد. دقت آزمایشگاهی معمولا بهتر از دقت در محل بوده و در گستره ۱۰+ درصد تا ۲۰+ درصد قرار دارد. توصیه می‌گردد. پرسنل اندازه گیری توجه بیش‌تری به دقت اندازه‌گیری‌ها در مطالعات مدل مورد استفاده در سهم‌بندی بار مواد زاید داشته باشند. ۵ دفعه تکرار آزمایش‌ها در یک محلء پیش از شروع کار گسترده (501 در کل حوضه برای تعریف این عامل بالقوه مهم برای واسنجی مدل, پیشنهاد می‌شود. از آن‌جا که بیش‌تر مدل‌های کیفیت آب به یک مقدار منفرد (501 به ازای هر بازه نیاز دارنده مقدار ورودی مدل باید میانگین کل بازه باشد. برای رودخانه‌های بزرگ با سرعت کم, حداقل ۲ تا ۳ اندازه‌گیری در هر بازه توصیه می‌شود و باید شامل وسط مقطع و مناطق کم عمق ساحلی باشد. یک اندازه‌گیری در هر بازه ممکن است برای رودخانه‌های کوچک و کم عمق در صورت ثابت بودن شرایط کف در هر سطح مقطع مناسب باشد. مشاهده عینی بستر رودخانه» می تواند مبنایی برای قضاوت مدل‌ساز باشد. با این وجود برای تمامی‌رودخانه‌ها تکرار حداقل ۱۰ درصد از تمامی اندازه‌ گیری‌های (501 برای اهداف تضمین کیفیت توصیه می‌شود. آخرین نکته اساسی حایز اهمیت آن است که 501 ممکن است با فصل تغییر کند. این اتفاق مبه‌ویژه در برخی خورها و مخازن با فعالیت غالب جلبکی و یا اکسیداسیون مواد مغذی آلی و غیرآلی توسط میکروارگانیزم‌های کف زی که هردو به صورت فصلی روی می‌دهندء مشاهده شده است. مدل کننده باید نسبت به این نکته آگاه بوده و اندازه‌گیری (501 را براساس زمان» برنامه‌ریزی کند. ۵-۲-۳-۶-۵- زمان و تناوب نمونه‌برداری مسایل و نکات عمومی نمونه‌برداری مستقل از مدل که پیش از این بحث شدء به طور مستقیم بر مطالعات آلاینده‌های متداول قابل اعمال است. بسیاری از مطالعات تعیین ظرفیت خودپالایی و [13/11 از مدل‌های حالت دایمی استفاده می‌کنند» مگر در شرایطی که تغییرات شبانه روزی اکسیژن مهم بوده یا هنگامی که تحلیل‌های درازمدت تغذیه گرایی موردنیاز است. تحلیل‌ها به طور نمونه برای نمونه‌برداری باید در خلال ایامی از سال انجام گیرد که به شرایط مورد تحلیل نزدیک است. نمونه‌ها باید در خلال دوره‌ای انجام گیرد -------- صفحهٔ بعد -------- ۱ راهنمای مطالعات ظلرفیت خودپالایی رودخانه‌ها که انتظار می‌رود آب و هواء بارگذاری مواد زاید و بده‌های رودخانه تقریبا ثابت باقی بمانند. در صورت امکان باید یک پایش کوتاه مدت فشرده‌ای که در آن نمونه‌های مختلفی در هر مقطع در زمان‌های مختلف در یک دوره ۲ تا ۳ روزه جمع‌آوری می‌گرددء انجام شود. این رویکردء داده‌های کافی برای تعریف دقیق پروفیل 10 متوسط و نیز تغییرپذیری 0] در پروفیل فراهم می‌آورد. تغییرات شبانه روزی در اکسیژن محلول می‌تواند در رودخانه‌هایی که تراکم فیتوپلانکتون» پری فایتون یا گیاهان آبزی بالاست یا در رودخانه‌هایی که تغییرات شبانه‌روزی زیاد دما دارند (۵ درجه سانتی‌گراد یا بیش‌تر) مهم باشد. در حالت نخست. تغییرات 10 به واسطه فتوسنتز و تنفس می‌باشد.ء در حالی که در حالت دوم تغییرات به طور عمده به واسطه آثار دما بر غلظت می‌باشد. فتوسنتز و تنفس حداکثر غلظت 0] را در اواخر بعد از ظهر و حداقل غلظت را در اوایل صبح دارد. تغییرات دماء ضرورتا آثار معکوسی دارد. به طوری که حداقل 0] در اواسط بعداز ظهر و حداکثر در هنگام طلوع است. شکل ۵-۵ مثال‌هایی از دو رودخانه که این آثار تغییرات شبانه روزی 100 در حد ۲ تا ۳ میلی‌گرم بر لیتر را سبب می‌شوند. نشان می‌دهد. این آثار ممکن است در صورتی که غلظت پس زمینه به استانداردهای کیفیت آب نزدیک باشند مهم باشند. در صورتی که تغییرات شبانه روزی دما مهم باشدء مدل دینامیک یا شبه حالت دایمی که این آثار را شبیه‌سازی می‌کند باید در تحلیل ظرفیت خودپالایی استفاده گردد. برای تعیین اهمیت آثار شبانه روزی» نمونه‌برداری اولیه در یک دوره ۲۴ ساعته در تعداد اندکی ایستگاه باید انجام شود. اهمیت تغییرات به شرایط مساله بستگی دارد. برای مثال, اگر غلظت متوسط روزانه 30] حدود ۵ میلیگرم بر لیتر یا کم‌تر باشد. تغییرات شبانه روزی به کمی ۱ میلی‌گرم بر لیتر می‌تواند باتوجه به استانداردهای کیفیت آب بسیار مهم باشد؛ در حالی که اگر غلظت 20] حدود ۱۰ میلی‌گرم بر لیتر باشد. آن‌گاه تغییرات شبانه روزی ۲ تا ۳ میلی‌گرم بر لیتر ممکن است مهم نباشد. این حالت اخیر می‌تواند در صورتی مهم باشد که بارهای مواد زاید پیش بینی شده برای آینده مورد تحلیل قرار گیرند. چون این بارها می‌توانند 100 رودخانه را به حدی کاهش دهند که ۲ تا ۳ میلی‌گرم بر لیتر نوسانات شبانه‌روزی باعث تخطی از استانداردها شود. نهر وآیمن (کالیفرنیا) ۶ اآگوست ۱۹۶۲ میانگین ۱۰/۱ میلی گرم بر لیتر ۱ می ۱۹۵۹ میانگین ۱۰/۴ میلی گرم بر لیتر 6:00 9:00 ۱1:00 ۱۹500 ۱۹:0 21:00 21:00 300 6:00 ساعت شکل ۵-۵- تغییرات شبانه‌روزی اکسیژن محلول در دو رودخانه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1707 ۱*۷ در صورتی که نمونه‌برداری اولیه نشان دهد که تغییرات شبانه روزی مهم است. برنامه نمونه‌برداری باید شامل نمونه‌برداری ۲۴ ساعته برای اکسیژن محلول و دما در همه ایستگاه‌های کلیدی باشد. به عنوان حداقل, این برنامه باید شامل مرز بالادست. تمامی شاخه‌های عمده» و چندین ایستگاه نزدیک نقاط پست منحنی اصلی افت 170 باشد. اگر دلیلی برای شک کردن به وقوع تغییرات شبانه‌روزی قابل توجه در مشخصات تخلیه مواد زاید وجود داردء باید از تخلیه مواد زاید نیز نمونه‌برداری کرد. این محل‌ها حداقل الزامات تعریف شرایط مرزی و شرایط بارگذاری را به اضافه چندین ایستگاه واسنحی در بخش‌های بحرانی منحنی افت0] » براورده می کنند. هرچند ایستگاه‌های بیش‌تر نیز مورد نیاز خواهند بودء برای مثال بالادست محل تلاقی شاخه‌ها و تخلیه مواد زاید و در چندین محل در طول منحنی افت 0]. مثل سایر داده‌هاء دو مجموعه از داده‌های نمونه‌برداری نیاز است» یکی برای واسنجی و دیگری برای اعتبارسنجی مدل. نمونه‌برداری شبانه‌روزی باید در زمان‌های مشابه یا تا حد ممکن نزدیک به زمان‌های نمونه‌برداری از سایر عوامل کیفیت آب انجام گیرد. 2-2-۵ پایش فاضلاب انواع مختلف منابع نقطه‌ای نیاز به آنالیز مشخصات فاضلاب دارند تا میزان اکسیژن خواهی نهایی به دقت تعیین گردد. عامل بسیار مهم برای این تشخیص, نسبت ,(301آن) به ؛(1301ل) است. در صورت عدم وجود داده های کافی از ,(1301ن) و 301(5ان» ممکن است از مقادیر محافظه کارانه (نسبت‌های بالا) استفاده شود؛ لکن باید توجه شود که نسبت‌های بسیار محافظه‌کارانه ,۲13010 به 13015 تسهیم بار آلودگی را شدیدتر از حد مورد نیاز نتیجه خواهد داد. بنابراین اگر صنایع و دیگر منابع آلاینده تمایل به تسهیم کافی و مناسب بار آلودگی دارند. نیاز به داده‌های کافی برای توجیه نسبت پایین‌تر ,۲13010 به ,13010 می‌باشد و آزمون طولانی مدت (301] از پساب خروجی و نمونه‌هایی از رودخانه مورد نیاز است. آزمون‌های طولانی مدت (1301 حدود ‎٩۰‏ تا ۱۰۰ روز زمان نیاز دارند که بسیار ساده ولی وقت‌گیر می باشند. ۵-4-۵ ارزیابی زیستی چند روش برای ارزیابی ویژگی‌های زیستی سامانه رودخانه وجود دارد. روش‌های ارزیابی زیستگاه (11509) جهت تشخیص کیفیت و کمیت زیستگاه به کار می‌رود. این کار با فراهم آوردن اطلاعاتی جهت مقایسه محیط‌های زیستی داخل و در سواحل رودخانه در مناطق مختلف یا در یک منطقه تحت شرایط مختلف انجام می‌پذیرد. روش‌های ارزیابی زیستی سریع (14]38)" برای زیستگاه» ابزارهای غربال‌سازی جهت تشخیص مناسب یا نامناسب بودن رودخانه برای کاربری حیات آبی مشخص شده برای آن می‌باشند. یکی از اجزای این روش‌هاء روش ارزیابی زیستگاه داخل رودخانه است که مشخصات فیزیکی بازه‌ای از رودخانه را اندازه می‌گیرد. [[[*]1+[ یک روش ارزیابی زیستی سریع موجودات بی‌مهره کف است که بر نمونه‌گیری کمی از مناطق خروشان رودخانه‌ها یا سازه‌های مستغرق و ثابت تمرکز دارد. داده‌های جمع‌آوری شده» جهت محاسبه‌معیارهای متنوع مرتبط با ساختار اجتماع کف. تعادل اجتماع زیستی و گروه‌های تغذیه کننده به کار می‌رود. شاخص تمامیت زیستی (1131)" در بسیاری از ایالت‌های آمریکا جهت ارزیابی دامنه وسیعی از آثار در رودخانه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. آ113 شامل‌دوازده ماتریس در سه موضوع اصلی ویژگی‌های جمعیت 8۳005 5۵۵1100 اهازطم۲1 - ۱ ۳۳۵۵۵5 61 1دعکقه 10 ۵۵۵ - 2 1168211 8010810۵ آ۵ +1۵6 - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- زممظ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ماهی‌هاست: ترکیب گونه‌هاء ترکیب غذایی و وضعیت و فراوانی ماهی‌ها. هریک از این روش‌ها می‌تواند در تعیین تاثیر بارهای آلاینده بر جوامع زیستی داخل رودخانه به کار رود [۵] ۵-۵- واسنجی مدل واسنجی مدل, نخستین مرحله در آزمودن و وفق دادن مدل با مجموعه‌ای از داده‌های میدانی (ترجیحا مجموعه‌ای از داده‌ها که در ایحاد مدل اولیه استفاده نشده‌اند) می‌باشد. با معلوم بودن عوامل و متغیرهای برونی مدل, مانند بده جریان رودخانه» زمان‌حر کت. شرایط مرزی و شرایط زیست‌محیطی» تخمین اولیه‌ای از نرخ‌های‌مناسب انتقال و هوادهی‌در مدل به دست می‌آید. این ضرایب ممکن است از تحلیل‌های بنیادی مربوط به هر ضریب خاص (مثلا تحلیل‌های هیدرولوژیکی یا هیدرولیکی) تعیین گردد. هم‌چنین ممکن است ضرایب از طریق تحلیل‌های آماری به دست آیند؛ همان‌گونه که معمولا در مورد عبارت‌های سینتیک زیستی و شیمیایی عمل می‌شود. درهرحال» در صورتی که گستره این مقادیر مشخص باشد. بهترین مقدار را برای هریک تخمین زده و مدل با آن اجرا می‌گردد و خروجی‌های‌مدل با داده‌ها مقایسه می‌شود. دستیابی به تطابق کافی و منطقی خروجی‌های مدل و داده‌ها, مستلزم تکرارها و اصلاح‌های پی در پی است. این فرایند به عنوان واسنحی مدل شناخته می‌شود. ۱-۵-۵ تعبین ضرایب مدل واسنحی مدل بخشی از فرایند تعیین ضرایب مدل نیز می‌باشد. یک مثال ساده» استخراج ضریب اکسیداسیون 13010 در رودخانه, با استفاده از اندازه‌گیری ,۲13010 یا ۲13010 نهایی (مثلا ,د۲13010) می‌باشد. در بسیاری از تحلیل‌های مدل‌سازی 1300/00 اکسیژن خواهی رسوبات ((501) در مدل مدنظر قرار نمی‌گیرد. جهت واسنحی مدل با داده‌های واقعی اکسیژن محلول, تاثیر (5)0(1 در نرخ‌های دیگر مدل‌سازی, مانند ضریب اکسیداسیون (1301» ضریب نیتریفیکاسیون و ضریب هوادهی وارد می‌گردد. در شرایطی که ضریب هوادهی از فرمول هوادهی محاسبه می‌گردد و تعدیل نمی‌شودء تاثیر اکسیژن خواهی رسوبات می‌تواند در ضریب اکسیداسیون (301ا و ضریب نیتریفیکاسیون وارد شود. این روش تاثیر حدف (3)(1ا نیتروژنی و کربنی بر اکسیژن محلول را بیش‌تر از مقدار واقمی تخمین خواهد زد. متعاقیاء این مقدار تعیین شده باید در مدل وارد شود تا پروفیل‌های ,۲13010 و اکسیژن محلول محاسبه شده در مقابل داده‌های میدانی کنترل شود [۸]. واسنجی نادرست مدل ممکن است از کارهای غلط در فرایند واسنحی مدل نیز ناشی شود. برای مثال» ضریب هوادهی می‌تواند تا هنگامی که اکسیژن محلول به داده‌های اندازه‌گیری شده نزدیک گردد. تعدیل و اصلاح شود؛ به جای این که ضریب اکسیداسیون 00 برای هم‌خوانی با داده‌های ,213010 تعدیل شود. اگر اکسیژن‌خواهی رسوب که در مدل منظور نشده مقدار مشخصی اندازه‌گیری شده باشد.ء تاثیر 5010 می‌تواند غیرعمدی در نرخ ضریب آکسیداسیون (1301 وارد گردد تا خروجی مدل با داده‌های اندازه‌گیری شده هم‌خوانی پیدا کند. بدین ترتیب, مقدار نرخ ضریب اکسیداسیون 1301 مورد استفاده در مدل می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای بیش‌تر از ضریب اکسیداسیون 13010 تخمین زده شده براساس داده‌های ۲13010 باشد. از آن‌جا که ضریب اکسیداسیون 0 مورد استفاده در مدل از مقدار محتمل آن فراتر می‌رود. افزایش اکسیژن محلول ناشی از حذف 13010) ممکن است بیش‌تر از مقدار واقعی تخمین زده شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1701 ۱*۹ در واسنجی مدل» تعدیل ضرایب مدل نباید از محدوده از پیش تعیین شده هر ثابت نرخ» فراتر رود. برای مثال, در صورتی که (301ان) رسم شده باشد) نشان دهد.ء ضریب اکسیداسیون (701] نباید فراتر از این محدوده تعدیل شود. روش دیگر واسنجی مدل, قراردادن همه نرخ‌ها به جز ضریب هوادهی برابر با مقدار منطقی آن بر مبنای داده‌های موجود و سپس تغییر ضریب هوادهی در محدوده» نتایج هم‌خوان با داده‌ها را ندهد.ء می‌توان ثوابت دیگر را در محدوده عدم قطعیت آن‌ها تعدیل بیش‌تری کرد. اگر این تعدیل‌ها بازهم هم‌خوانی خوبی نشان ندهندء تحلیل کننده باید داده‌های موجود.ء فرمول‌های هوادهی مورد استفاده و خود رودخانه پذیرنده را مجددا ارزیابی کند تا عواملی که مانع از هم‌خوانی نتایج مدل با داده‌های واقعی می‌شوند. شناخته شوند. هرچند باید توجه کرد که اگر ضریب هوادهی با استفاده از داده‌های میدانی محاسبه یا اندازه‌گیری شده باشد.ء تغییر مقدار ضریب هوادهی کار درستی حالت مشکل‌تر در تعیین ضرایب مدل, تغذیه‌گرایی است؛ چراکه به دست آوردن مستقل بسیاری از فرایندهای سنیتیکی مرتبط با رشد فیتوپلانکتون و بازگردش مواد مغذی در آبء اگر غیرممکن نباشد» بسیار مشکل است که ناشی از محدودیت‌های مالی و زمانی آن با داده‌های میدانی انجام می‌گیرد. با این که مقدار برخی از ضرایب مدل از داده‌های موجود در منابع علمی استخراج می‌گردد. میدانی استخراج شود تا میزان تعدیل موردنیاز به حداقل برسد. هنگامی که اندازه‌گیری‌های میدانی در دسترس باشدء ضرایب مدل را می‌توان به شیوه برازش منحنی به دست آورد. هرچند باید دایمی و دینامیک مواد مغذی طراحی می‌گردد و باید توده ریستی جلیبک و غلظت‌های مواد مغذی رودخانه را بده خوبی شبیه‌سازی کند. در تحلیل حساسیت مدلء تعدیل ضرایب و ثوابت سینتیکی (در محدوده از پیش تعیین شده آن) به منظور بهبود واسنجی اجزای کیفی مشخصی از آب. اغلب نتایج معکوسی بر دیگر اجزای کیفی آب دارد. این امر در فرایند واسنجی مدل که در نهایت باید به تعیین محموعه واحدی از ضرایب قابل اعتماد مدل بینجامدء. یک محدودیت به شمار می‌رود. ۲-۵-۵- تحلیل مولفه‌های اکسیژن خواه در تحلیل مدل‌سازی 13010/۲00 رودخانه در حالت دایمی» میزان افت اکسیژن محلول که از هر مولفه اکسیژن خواه ناشی تحلیل مدل سازی رودخانه‌ای را در یک دوره بحرانی نشان می‌دهد. در این شکل, منحنی افت کل 10 به همراه منحنی‌های افت -------- صفحهٔ بعد -------- با راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها عوامل اصلی افت اکسیژن در رودخانه می‌باشند. این نوع تحلیل در واسنجی/ اعتبارسنجی مدل و تحلیل سهم‌بندی بار مواد زاید بسیار تحلیل مولفه‌ها به منظور کمی کردن سهم هر منبع منفرد در افت اکسیژن به کار می‌رود. استفاده از چنین تحلیلی در مدل‌سازی جلبک را برحسب منابع مختلف فسفر بدون توجه به دیگر عوامل موثر در کنترل تولید جلبک به دقت تخمین نمی‌زند. ۳-۵-۵- مقایسه کمی نتایج مدل و داده‌ها مقایسه آماری ساده در کمی کردن دقت مدل می‌تواند مکمل مقایسه‌های غیرکمی پروفیل‌های اندازه‌گیری شده و محاسبه شده ۱- مقادیر مرزی/ پس زمینه ۲- اکسیژن خواهی رسوب ۳- تصفیه خانه کمبرلند ور 0 و و و ود ود ]0 شکل 1-۵- تحلیل مولفه‌های اکسیزن محلول برای نهر راک - پنسیلوانیا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1707 )۱۱ در تحلیل رگرسیون» غلظت‌های محاسبه شده و داده‌های اندازه گیری شده به عنوان زوج نقاط در معادله آزمون در نظر گرفته می‌شوند: 3 +060 + مه < ۷ که ۸ و [] به ترتیب عرض از مبدا و شیب خط برازش داده شده بر مقادیر محاسبه شده ل و داده‌های اندازه‌گیری شده ۲« می‌باشند. تأء خطای ناشی از داده‌های مشاهداتی # می‌باشد. در تحلیل رگرسیون فرض بر این است که مقادیر محاسبه شده لح با قطعیت درست می‌باشد و خطای ۳۳ در داده‌های اندازه‌گیری شده می‌باشدء که ضرورتا فرض درستی نیست. از روش‌های استاندارد رگرسیون خطی می‌توان برای محاسبه مربع ضریب همبستگی (*۲) و خطای استاندارد برآوردها که نشان دهنده اختلاف بین داده‌های مشاهداتی و نتایج مدل می‌باشند. استفاده کرد. تخمین‌های شیب و عرض از مبدا محاسبه شده و آزمون معنی‌داری آن‌ها انجام می‌شود. مدل‌هایی که به خوبی واسنجی شوند» عرض از مبدا صفر و شیب یک خواهند داشت. خطای نسبی» قدر مطلق اختلاف بین مقادیر اندازه‌گیری و محاسبه شده تقسیم بر مقدار اندازه گیری شده می‌باشد. فراوانی تحمعی خطای نسبی را می‌توان طی زمان یا مکان محاسبه کرد و خطای نسبی میانه و یا خطای نسبی با فراوانی ۱۰ درصد و ۹۰ درصد را برآورد کرد. آماره" اخیر در دنباله بالایی تابع توزیع تجمعی و مقادیر کم « ضعیف عمل می‌کند. باتوجه به اینکه خطای میانه به خوبی قابل فهم است. در صورتی که قرار باشد دقت مدل در مطالعه ظرفیت خودپالایی و تحلیل 7۸/1 به صورت آماری ارایه شود این جذر میانگین مربع خطا (:18/51) نیز سنجه آماری متداولی است که اختلاف نتایج مدل با مقادیر متوسط روزانه اندازه گیری شده و یا در حقیقت عدم قطعیت نتایج مدل را در مراحل واسنجی و اعتبارسنجی آن نشان می‌دهد. باید واقف بود که معیارهای آماری 1-۵- اعتبارسنجی مدل ۱-۹-۵ تعدیل ضرایب مدل پس از آن که در مرحله واسنجی مجموعه‌ای از ضرایب مدل که معرف مجموعه‌ای از شرایط برونی مدل هستند (مثل دماء بده جریان و ورودی بارها) تعیین شد.ء مدل برای مجموعه دیگری از شرایط مجددا اجرا می‌گردد. در صورتی که خروجی مدل به طور منطقی و کیفی با مجموعه دوم داده‌ها مشابه باشد (هم‌خوانی داشته باشد)» مدل در مرتبه اول اعتبار شناخته می‌شود. در برخی مواردء درصورتی که داده‌های کافی وجود داشته باشدء مقایسه کمی نیز امکان پذیر است و معبارهایی مانند خطای مقایسه‌های بیش‌تر با استفاده از ترکیب‌های متفاوتی از عوامل برونی» مرتبه بالاتری از اعتبار مدل را نتیجه می‌دهد. | - 15 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳( راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها در برخی مواردء مقدار یک ضریب باید کمی تغییر یابد تا داده‌ها در فرایند اعتبارسنجی به هم نزدیک‌تر شوند. سپس مقدار تغییر یافته باید برای مجموعه داده‌های مورد استفاده در واسنجی مدل تست شود. مثال خوبی از چنین عملی, واسنجی نرخ نیتریفیکاسیون است. هنگامی که داده‌های مربوط به مطالعات میدانی زمستان در ابتدا برای واسنجی مدل به کار رودء موازنه اکسیژن محلول نسبت به نرخ نیتریفیکاسیون حساس نبوده و بنابراین این نرخ را نمی‌توان به دقت تعیین کرد. در طی اعتبارسنجی مدل, مجموعه دیگری از داده‌ها که در ماه‌های تابستان جمع آوری شده است. استفاده می‌شود. از آن‌جاکه فرایند نیتریفیکاسیون خیلی نسبت به دما حساس است. تحلیل مدل‌سازی قادر به تنظیم نسبتا دقیق نرخ نیتریفیکاسیون است. اکنون ضریب اصلاح شده نرخ نیتریفیکاسیون باید مجددا با اجرای داده‌های زمستان کنترل شود. به دلیل دمای پایین در ماه‌های زمستان» نتایج مدل متاثر نخواهد شد. این شیوه» در تحلیل‌های واسنجی و اعتبارسنجی مدل برای دو وضعیت بسیار متفاوت جریان رودخانه نیز صادق است. در شرایط جریان زیاده ممکن است برخی ضرایب سینتیکی اهمیت نداشته باشند. بنابراین مدل تا پیش از فرارسیدن شرایط جریان کم که ضرایب سینتیکی اهمیت بیش‌تری پیدا می‌کنندء به دقت واسنجی نمی‌شود [۵]. ۳-1-۵- تحلیل حساسیت مدل با واسنجی یا اعتبار سنجی مدل ریاضی کیفیت آب. تحلیل‌گر برخی عوامل ورودی مدل را به طور گزینشی تعیین می‌کند تا با کاربرد آنها در مدل» شبیه‌سازی مناسبی از داده‌های کیفی آب انجام پذیرد. برخی از این عوامل ورودی,» مانند مشخصات هندسی رودخانه» مساحت مقطع و عمق, به طور مستقیم اندازه‌گیری می‌شوند. در حالی که عامل دیگر مدل مانند انتقال در سامانه» نرخ‌های اکسیداسیون» نرخ‌های هوادهی و نیتریفیکاسیون به طور مستقیم اندازه‌گیری نمی‌شوند. این عوامل از فرمول‌های تجربی» منابع علمی, یا شبیه‌سازی‌های پی در پی مدل تعیین می‌شوند. هدف از تحلیل حساسیت. آزمودن حساسیت مدل به برخی از این عوامل ورودی مدل است. برخی از تحلیل‌های حساسیت متداول در مطالعات ظرفیت خودپالایی و 13/11 در رودخانه عبارتند از: - حساسیت مدل به ضرایب انتقال؛ - حساسیت مدل به نرخ ضریب اکسیداسیون (1301؛ - حساسیت مدل به نرخ ضریب هوادهی؛ - حساسیت مدل به نرخ ضریب نیتریفیکاسیون؛ - حساسیت مدل به نرخ خالص تولید اکسیژن جلبک (-0)؛ - حساسیت به (501. ۳-1-۵- دقت مدل موضوع را بررسی کرده و توزیع خطای نسبی بین داده‌های اندازه گیری شده و محاسبه شده توسط مدل را تحلیل نموده اند. آنها میانه خطای نسبی را برای داده‌های اندازه‌گیری شده و محاسبه شده اکسیژن محلول برای حوضه‌هایی با پیجیدگی مختلف نمایش داده‌اند. مدل‌های استفاده شده عموما جدیدترین مدل‌هایی بوده‌اند که توسط کاربران مجرب براساس بهترین قضاوت از بارهاء عوامل و -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1707 ۱۳ ساختار مدل مورد استفاده قرار گرفته اند. آن‌ها واسنجی مدل را بر مبنای فرضیات نظری قابل دفاع به جای سعی در هم‌خوان کردن نشان داد که از ۲۰ مدل ارائه شده» ۵۰ درصد آن‌ها خطای نسبی میانه اکسیژن محلول برابر ۱۰+ درصد دارند و حداکثر خطای نسبی تا ۶۰ درصد در رودخانه‌ها و خورهای کوچک‌تر رخ می‌دهد. از این مقایسه» توانایی یک مدل معتبر در تولید داده‌های نردیک به مقادیر اندازهگیری را می‌توان نتیجه گرفت [۵]. ۷-۵- کاربرد مدل و حداکثر بار کل روزانه یک بخش مهم مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ]1۸41 تحلیل روابط علت- معلولی بارهای ورودی و پاسخ (واکنش) کیفیت آب توسط یک مدل ریاضی است. تعیین ظرفیت خودپالایی و .۸41 وابستگی شدیدی به قابلیت اطمینان و توان پیش بینی مدل‌سازی ریاضی دارد. با این وجودء کفایت چارچوب مدل‌سازی تنها یکی از نکات متعددی است که باید در فرایند 1۸/11 مورد توجه قرار گیرد. به بیان دیگرء مطالعه ظرفیت خودپالایی رودخانه که با مدل‌سازی انجام می‌شود زمینه لازم برای تدوین 701 را فراهم می‌کند. چهت تدوین -[7847 واقعی» نیاز به انجام چند کار دیگر نیز است. بخش های بعدی توصیف مختصری از این کارها را ارائه کند. ۱-۷-۵- تدوین سناریوهای مد بریتی در بسیاری مواردء گزینه‌های مدیریتی را می‌توان با استفاده از مدل ارزیابی کرد؛ به‌ویژه در سامانه‌های رودخانه‌های که بارهایی از چندین منبع می‌پذیرند. سازمان‌های مسوول باید با نظرخواهی از تخلیه کننده‌هاء عموم مردم و دیگر گروه‌های ذینفع» عملی‌ترین سناریوهای سهم‌یندی بار مدنظر قرار داد. در هنگام تدوین سناریوی سهم‌بندی آ41آ» مدیران منابع آب باید بهترین ترکیب کنترل منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای را جهت بهترین ترکیب کنترل‌های آلودگی» کم هزینه‌ترین " و عملی ترین آن‌ها است. سناریوهای سهم‌بندی معمولا تخلیه از منابع نقطه‌ای را از طریق صدور مجوز و تخلیه از منابع غیرنقطه‌ای را از طریق اجرای بهترین روش‌های مدیریتی (138/15) یا استفاده ترکیبی از هر در تولید گزینه‌های (سناریوهای) سهم‌بندی بار آلاینده‌هاء تعامل هزینه مساله مهم است. تعامل منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای کاهش بار آلاینده بین منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای با معیار حداقل هزینه انجام می‌پذیرد؛ هرچند این کار را می‌توان به شکل‌های | - 005-6 2 - 3631 ۱130۵861665 -------- صفحهٔ بعد -------- 3 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها مختلفی انجام داد. برای مثال, به جای ارتقای فناوری کنترل آلودگی؛ تخلیه کننده‌های منابع نقطه‌ای مجاز هستندء هزینه کاهش مقدار معادل یا بیش‌تر آلاینده از منابع غیرنقطه‌ای حوضه را بپردازند. روش معامله در مواقعی که هزینه کاهش یک واحد آلاینده با "اجرای بهترین روش‌های مدیریتی" در کنترل منابع غیرنقطه‌ای» کم‌تر از هزینه ارتقای فناوری تصفیه‌خانه منابع نقطه‌ای است. همان‌طور که قبلا نیز گفته شدء هدف از سهم‌بندی بار آلاینده‌هاء تقسیم منطقی بارهای مجاز بین منابع مختلف است. به طوری (۲) کاهش بارها از نظر فنی قابل دسترسی می‌باشند. در نهایت. استراتژی سهم‌بندی به عنوان پایه برنامه اجرا و پایش مورد استفاده قرار می‌گیرد. درک رابطه بین بار آلاینده‌ها و وضعیت توده آبی, شالوده ارزیابی گزینه‌های مختلف استراتژی‌های سهم‌بندی است. در تعیین بهترین استراتژی برای سهم‌بندی بار آلاینده‌هاء به عواملی مانند توجیه پذیری فنی و برنامه ریزی» کمترین هزینه ثمربخش‌ترین» سهم نسبی منابع» عدالت و احتمال اجرا توجه می‌شود. سهم‌بندی‌هاء الزامات یا انتظارات کنترل آلاینده‌ها را بین منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای مختلف توزیع می‌کند. باتوجه به این که» هزینه‌های کنترل منابع مختلف می‌تواند بسیار متفاوت باشد.ء تحلیل‌های سهم‌بندی باید توزیع منطقی هزینه‌های کنترل را نیز مورد توجه قرار دهند. تحلیل گران باید تحلیل هزینه- سود فعالیت‌های کنترل را انجام دهند تا هزینه‌های کنترل را منصفانه توزیع کنند. در صورتی که این هزینه‌ها به طور عادلانه توزیع گردند. تولیدکنندگان آلاینده‌ها رغبت بیش‌تری در کنترل منابع خود خواهند داشت. روش‌های مختلفی برای سهم‌بندی بار آلاینده‌ها وجود دارد. از جمله این روش‌ها می‌توان موارد زیر را نام برد: - درصد حذف مساوی (درصد مساوی تصفیه) در این روش برای تمامی منابع نقطه‌ای سطح تصفیه یکسانی اعمال می‌گردد تا استانداردها در تمامی نقاط برآورده شود. هر چند این روش» ساده ترین راه از نظر اجرایی است. اما به خاطر بهینه نبودن با مشکل مواجه است و در بسیاری موارد باعث تصفیه مازاد و - غلظت‌های مساوی؛ - جرم کل مساوی در واحد زمان (روزء ماه یا سال)؛ - کاهش مساوی در بار خام؛ - میانگین سالانه مساوی کیفیت؛ - هزینه مساوی به ازای جرم حذف شده آلاینده؛ - درصد حذف متناسب با بار خام در واحد زمان (روزء ماه یا سال)؛ - درصدهای حذف بیش‌تر برای تخلیه کننده‌هایی که سهم بیش‌تری دارند؛ - محدودیت‌های فصلی براساس تحلیل هزینه؛ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1701 ۱ در گزینه اخیر که "سهم‌بندی با کم‌ترین هزینه کل" است. هزینه حذف آلاینده از هر منبع نقطه‌ای تعیین می‌گردد. سپس از روش‌های بهینه‌سازی مانند برنامه‌ریزی خطی برای رسیدن به حد استاندارد کیفیت آب با کم‌ترین هزینه استفاده می‌شود. ۱-۱-۷-۵- سهم‌بندی بار آلاینده ها بر اساس حداقل هزینه اهداف سهم‌بندی بار آلاینده- هدف از تحلیل سهم‌بندی بار آلاینده» تعیین مقدار مجاز تخلیه آلاینده در رودخانه است» به نحوی که با کم‌ترین هزینه اهداف کیفیت آب را برآورده سازد. تحلیل سهم‌بندی در مواردی کاربرد دارد که دو یا چند منبع آلودگی موثر بر کیفیت آب وجود داشته باشد. منابع می‌توانند منحصرا نقطه‌ای» غیرنقطه‌ای یا ترکیبی از آن‌ها باشند و تمامی منابع یا بعضی از آن‌ها تعیین ظرفیت خودپالایی یا تعریف بار(های) قابل سهم‌بندی- ابتدا لازم است که شرایط بحرانی جریان و دما و نیز در برخی موارد شرایط بارگذاری (مثل وقایع بارندگی) که بر سهم‌بندی بار آلاینده موثر است» تعیین شود. ممکن است یک یا چند شرایط بحرانی مورد توجه قرار گیرد. معمولا جریان بحرانی» جریان 20,0( انتخاب می‌شود. دمای بحرانی» معمولا با این حداقل جریان تابستان همراه است. در مدل واسنجی و اعتبارسنجی شده کیفیت آب» شرایط بحرانی جهت پیش بینی پروفیل‌های بحرانی اکسیژن محلول قرار داده می‌شود. این پروفیل‌ها براساس پیش‌بینی بارهای آلاینده از تمام منابع آلاینده محاسبه می‌شوند. این پروفیل‌ها باید اکسیژن محلول و نیز افت واحد اکسیژن محلول ناشی از هر منبع و بار را نشان دهند. اگر عدم قطعیت‌هایی در ضرایب مدل وجود داشته باشد. باید از پروفیل اکسیژن محلول تحت شرایط بحرانی» جهت تعیین موقعیت مکانی و زمانی که تخطی از استانداردها و یا مشکلات دیگر کیفیت آب بروز می‌کند. استفاده می‌شود. معمولا تنها یک نقطه منفرد زمانی و مکانی با حداقل اکسیژن محلول, فرایند سهم‌بندی را تعیین می‌کند. در برخی موارد» چندین موقعیت مکانی و زمانی که زیر استاندارد می باشند در تعیین فرایند سهم‌بندی نقش دارند. در فرایند سهم‌بندی بار آلاینده» نقطه (یا نقاط) بحرانی و مقدار اشباع اکسیژن محلول در دمای بحرانی مورد توجه قرار می‌گیرد. در شیوه مقدماتی سهم‌بندی» ابتدا تمامی افت‌های ناشی از منابع و واکنش‌هایی که سهم‌بندی نمی‌شوند و نیز اختلاف مقدار اکسیژن محلول محاسبه شده توسط مدل و مقدار مشاهده شده از مقدار اشباع کسر می‌شود. سپس اهداف کیفی آبء مانند استاندارد اکسیژن محلول از مقدار باقیمانده کسر می‌شود. مقدار اکسیژن محلول حاصل, مقدار قابل سهم‌بندی است. بار قابل سهم‌بندی یا ظرفیت خودپالایی رودخانه را می‌توان از رابطه زیر محاسبه کرد: (۱۴-۵) 1 5 16 وا - بار قابل سهم‌بندی یا ظرفیت خودپالایی» کیلوگرم (1301 بر روز؛ م12 < افت قابل سهم‌بندی اکسیژن محلول, میلی‌ گرم بر لیتر؛ م10 < افت پیش بینی شده اکسیژن محلول در نقطه بحرانی از منابع قابل کنترل» میلی‌گرم بر لیتر؛ -------- صفحهٔ بعد -------- اه راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها سا < بار منابع قابل کنترل به کار رفته در پیش بینی شرایط بحرانی» کیلوگرم 13010 بر روز. توضیحات بیش‌تر به همراه مثال‌هایی برای محاسبه بار قابل سهم‌بندی یا ظرفیت خودپالایی و نیز سهم‌بندی بار آلاینده در ۲-۱-۷-۵- سهم‌بندی بار آلاینده‌ها برای منابع نقطه‌ای سهم‌بندی بار آلاینده‌ها باید به صورت (۱) بارهای حداکثر مجاز (به صورت عددی)» (۲) کاهش موردنیاز بار آلاینده و یا (۳) الزامات توصیفی تخلیهء بیان گردد. بیان این سهم‌بندی‌های عددی برای حداکثر بار مجاز و کاهش بار آلاینده برای هر تخلیه کننده‌ها پیوسته مفید است. برنامه صدور مجور و روش‌های تدوین محدودیت‌های تخلیه مبتنی بر کیفیت آب با استفاده از استانداردهای کیفیت آب و سهم‌بندی بار آلاینده» در اصل برای کنترل تخلیه پیوسته از منابع نقطه‌ای صنعتی و شهری که تغییرپذیری جریان ماهانه نیز برای صدور مجوزهای تخلیه پساب لازم باشد. با روشی آماری می‌توان آن را حساب کرد. حداکثر بار مجاز متوسط ماهانه بستگی به تغییرپذیری غلظت (701] پساب یا دیگر آلاینده‌ها مثل آمونیاک دارد. از روش پیشنهمادی ۳۸ می‌توان مضربی ر حساب کرد که با ضرب کردن آن در حداکثر بار مجاز متوسط روزانه, حداکثر بار مجاز متوسط ماهانه برای منابع نقطه‌ای (۷۷/1. ۸) برآورد می‌شود. این مضرب بستگی به ضریب تغییرات غلظت پساب و نیز تعداد بار نمونه گیری لازم در ماه دارد [۱۳] ۳-۷-۵- سهم‌بندی بارها برای منابع غیرنقطه‌ای و منابع پایه طبیعی سهم‌بندی بارها باید به صورت حداکثر بارهای مجاز» کاهش مورد نیاز بار و یا عبارات توصیفی شرایط مطلوب بیان گردد (مثل زیستگاه» بیولوژی). -7۱/7 هنگامی قابل تصویب است که از کاهش بار منابع غیرنقطه‌ای درنظر گرفته شده در -آ70/70 اطمینان ۳-۷-۵- سهم حاشیه ایمنی آلاینده مجاز ابراز می‌شود. جدول ۲-۵ نگرش‌های موجود برای درنظر گرفتن حاشیه ایمنی در حداکثر مجاز بار آلاینده» 7۸/111 را جدول ۲-۵- نگرش‌های موجود برای منظور کردن حاشیه ایمنی در 1۱/1 [2] نوع حاشیه ایمنی روش‌های موجود اهداف عددی محافظه کارانه تر از نتایج تحلیل انتخاب شود. ضریب ایمنی بر بار آلاینده تخمینی اعمال شود. تمامی ظرفیت بارگذاری را تخصیص داده شود. مقداری برای حاشیه ایمنی کنارگذاشته شود(رزرو). از فرضیات محافظه کارانه در تعیین اهداف عددی استفاده شود. در استفاده از مدل‌های عددی از فرضیات محافظه کارانه استفاده شود. در امکان سنجی برنامه‌ها و فعالیت‌های بهسازی, از فرضیات محافظه کارانه استفاده شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - نسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./(7۱10 و در ارزیابی و تعیین حاشیه ایمنی مناسب باید به عوامل زیر توجه داشت: - محدودیت داده‌های موجود برای توصیف توده آبی و آلاینده‌ها؛ - تحلیل و روش‌های مورد استفاده در ارزیابی اجزای بار مجاز آلاینده و تعیین نحوه سهم‌بندی؛ - بیان نتایج تحلیل به صورت بازه‌ها یا حدود اطمینان (به صورت اثر تجمعی بر سهم‌بندی بار یا به طور مجزا برای هر جزء - شناخت الزامات حاشیه ایمنی در کاهش کلی بار از نظر امکان‌پذیری کاهش و چارچوب زمانی اجرا: تدوین 1۸۸11 مستلزم استفاده از روش‌های تحلیلی متنوعی است. برخی روش‌های تحلیلی به طور گسترده در ارزیابی بارگذاری منابع و تعیین آثار بر توده‌های آبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای آلاینده‌های خاصی,» روش‌های مورد استفاده جدیدتر هستند یا درحال توسعه می‌باشند. بااین وجودء برای برخی از آلاینده‌هاء فرایند تعیین صریح سهم حاشیه ایمنی ممکن است مشکل‌تر باشد. در ارزیابی حدود اطمینان برای روش‌های تحلیلی باید به موارد زیر توجه داشت: تفسیر داده‌ها در تحلیل‌ها: در روش‌های تحلیلی متداول, تحلیل‌گر باید اطلاعات پایش را تفسیر کرده و فرضیات و ساده‌سازی‌هایی انجام دهد. تحلیل‌گران آموزش دیده» تصمیم می‌گیرند که چگونه به بهترین وجه از مدل جهت پرداختن به ویزگی‌های غالب و مهم سامانه استفاده کنند. در برخی موارد ممکن است تنها بخشی از تحلیل به خوبی معلوم نباشد. برای مثال, در ارزیابی رودخانه‌های که تخطی اکسیژن محلول دارد. بارهای منابع نقطه‌ای, بارهای منابع غیرنقطه‌ای بالادست و ویژگی‌های داخلی رودخانه ممکن است به خوبی تعریف شده باشد.ء ولی سهم مواد کف در (301ا روشن نباشد. تحلیل‌گر می‌تواند اهمیت این منبع را فرض کرده و مقداری برای آن برآورد کند تا بارهای محاز آلاینده را تعیین کند. البته در برنامه پایش و اجراء این فرضیات باید بیش‌تر بررسی شوند. کفایت واسنجی: تحلیل ممکن است تحت برخی شرایط مورد نظر (نه همه شرایط) به خوبی معتبر شناخته شود. برای مثال, تحلیل‌های آماری بین داده‌های مشاهده شده و شببه‌سازی شده ممکن است تطابق خوبی را برای تعدادی از شرایط جریان نشان دهند.ء اما داده‌های کافی برای کنترل دیگر شرایط جریان وجود نداشته باشد. روش‌های جدید و در حال توسعه: در هنگام استفاده از روش‌های جدید یا درحال توسعهء انتخاب روش‌های تحلیلی باید براساس منطق علمی و یا تفسیر داده‌های مشاهده شده انجام گیرد. نگرانی‌های مرتبط با مناسب بودن و انسجام علمی تحلیل باید - اطمینان از نتایج تحلیل می‌تواند به صورت بازه اطمینان بیان گردد. برای مثال, مقدار بارگذاری از یک منبع ممکن است بین 2۱۰ درصد مقدار تخمینی متغیر باشد. میزان اطمینان می‌تواند بسته به ویزژگی‌های خاص هر تحلیل کم تا زیاد باشد. داده‌ها و تحلیل‌های بیش‌تر می‌توانند با بهبود نتایج, دامنه تخمین‌ها را کوچک‌تر سازند. در تعیین حداکثر بار آلودگی مجاز به کمک داده‌های محدود. دامنه بازه اطمینان می‌تواند بزرگ باشد (مثلا۵۰+ درصد). در چنین مواردی باید دقت کرد که حاشیه ایمنی را مقداری منطقی انتخاب کنیم تا نتایج سهم‌بندی بهترین برآورد برای چگونه رسیدن به استانداردها باشد. انتخاب حاشیه ایمنی باید الزامات برنامه‌های پایش و اجرا را برای برآورد بهتر سهم‌بندی روشن سازد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸( راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها - برای مثال, در یک مساله 7۸/11 چنانجه تحلیل حساسیت نتایج مدل به دقت یا تغییرات بارگذاری منبع نقطه‌ای و نیز شرایط پایه بالادست» ۵ درصد تغییر در نتایج مدل را نشان دهد. حاشیه ایمنی به خوبی تعریف می‌شود و در این صورت باید ۵ درصد بیش‌تر در بار منابع آلاینده کاهش داد. - شیوه دیگر درنظر گرفتن عدم قطعیت به خاطر تغییرپذیری عواملی مانند دماء بارهای ورودی به رودخانه و کیفیت آب بالادست و شاخه‌های ورودی در تعیین شرایط بحرانی» مشابه تعیین مقدار بحرانی بده رودخانه است که معمولا آن را حداقل جریان میانگین ۷ روزه با دوره بازگشت ۱۰ سال منظور می‌کنند. برای این منظور با تحلیل آماری- احتمالی داده‌های مربوط به عوامل, چندک‌های ۱۰ درصد یا ۹۰ درصد (هرکدام محدوده کننده تر باشند) براساس داده‌های فصلی و یا چندک‌های ۵ درصد یا ۹۵ درصد براساس داده‌های سالانه را به عنوان شرایط بحرانی انتخاب می‌کنند. تغییرات فصلی: .1۸/1 ها باید استانداردهای کیفیت آب را در طول سال برآورده ساخته و عواملی مانند تغبیرات در ظرفیت خودپالایی توده آبی براثر تغییرات فصلی بده و دما و یا دوره‌های حساس برای آبزیان (مانند رشد جلبک» تخم‌ریزی ماهی‌ها و ظهور لارو ماهی‌ها) و دیگر عوامل را مدنظر قرار دهند. ]13/1 باید نوسانات فصلی در بارهای آلاینده را نیز درنظر بگیرد. برخی منابع غیرنقطه‌ای» تنها در هنگام وقوع بارانی و یا دوره‌های مشخص بارندگی» ذوب برف در بارهای آلاینده سهیم هستند. به طور مشابه, برخی منابع نقطه‌ای تنها در دوره‌های زمانی خاصی از سال مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند (مانند برخی صنایع غذایی فصلی یا تصفیه فاضلاب مناطق توریستی در فصول خاص). بسته به زمان بروز افت کیفی در توده آب و ارتباط بار آلاینده‌ها با آن» تغییرات فصلی می‌تواند بر ویژگی 1۸41101 نهایی موثر باشد یا نباشد. برای مثال, رشد جلبک در یک دریاجه ممکن است واکنش به کل بارگذاری سالانه فسفر باشد و نه بارگذاری در خلال دوره رشد جلبک در تابستان. بنابراین ممکن است تمامی منابع نیاز به اجرای سهم‌بندی و کنترل در طول سال داشته باشند و نه فقط منابعی که در بارگذاری تابستان سهیم می‌باشند. با این وجودء در برخی شرایطء 7/101 های فصلی ممکن است از نظر اقتصادی بهینه باشد. رشدهای آتی: در بیش‌تر موارد» رشد جمعیت و تغییرات کاربری اراضی» به طور بالقوه توان اعمال آثار منفی بر توده‌های آبی تهدید شده یا تخریب شده را دارند. افزایش جریان‌های فاضلاب, افزایش میزان رواناب‌ها در اثر توسعه مناطق غیرقابل نفوذ و دیگر تغییرات هیدرولوژیکی ناشی از رشد مناطق شهری» می‌توانند چالش‌های پیچیده‌ای در مقابل حفظ و احیای توده‌های آبی ایجاد کنند. بنابراین لحاظ کردن رشدهای قابل پیش بینی در تدوین موثر 10/1 ضروری است. مستندسازی ا1011 باید به وضوح تاثیر تصمیمات مرتبط با سهم رشدهای آتی بر منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای آلودگی را نشان دهند. - تقویت تصمیمات اتخاذ شده در قالب ,[1۸/۸1: برخی راه‌های تقویت تصمیمات مهم عبارتند از: - گروه‌های مشورتی علمی و فنی؛ - منابع علمی» ترجیحا مطالعات داوری شده؛ - گزارش‌ها یا مطالعات موسسات محلی؛ - مطالعات و مشاهدات میدانی مستند از شرایط محلی؛ - ارایه اسناد و شواهد مبنی بر عدم وجود داده یا استفاده از بهترین داده‌های موجود؛ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۱/1707 )۱ 2-۷-۵ حداکثر بار کل روزانه کاربرد مدل در سهم‌بندی بار آلاینده‌های نقطه‌ای و بارهای غیرنقطه‌ای» بسته به استاندارد کیفیت آب مورد نظر و ویژگی‌های رودخانه مورد مطالعه, معمولا تحت شرایط حداقل جریان میانگین ۷ روزه با دوره بازگشت ۱۰ سال انجام می‌گیرد. هم‌چنین لازم است که شرایط بحرانی دمایی برقرار باشد. نمودار ۲-۵ شیوه پیشنهادی سهم‌بندی برای 1701/10 رودخانه‌ها را با استفاده از مدل ارایه می‌کند و مراحل آن در زیر بحث می‌شود؛ گرچه روش استانداردی وجود ندارد. در این شیوه مسایل هزینه/ سود بحث نشده تعیین استاندارد اکسیژن محلول به عنوان اولین گام» شامل ارزیابی الزامات آماری استانداردهاست. بدین ترتیب» در صورتی که استاندارد ایجاب کند که اکسیژن محلول هرگز نباید کم‌تر از ۵ میلی گرم بر لیتر باشد. باید به تغییرات تصادفی غیرقابل کنترل اکسیژن محلول توجه کرد. در مورد رودخانه‌هاء این نوسانات می‌تواند در حدود انحراف معیاری برابر ۰/۲۵ میلی گرم بر لیتر باشد. بدین ترتیب اگر ۰/۵ میلی گرم بر لیتر بر میزان استاندارد اضافه شود.ء رقم ۵/۵ میلی گرم بر لیتر به‌دست آمده حداقل سطح هدف خواهد بود که اگر حاصل شودء سطح حداقل مطلق ۵ میلی گرم بر لیتر را فقط با احتمال ۲/۵ درصد کم‌تر از استاندارد برآورده می‌سازد. این موضوع به مفهوم آسیب رسیدن یا نرسیدن به زیست‌بوم در اثر نوسانات کوتاه مدت نیست؛ بلکه تعیین آن» بخشی از انتخاب کمبود اکسیژن محلول پایه رودخانه» بسته به مشخصات منطقه»ء مانند کاربری‌های شهری, حومه‌ای یا روستایی منطقه» با تغییرات گسترده‌ای مواجه است. این کمبود اکسیژن را می‌توان از شرایط 1301 و اکسیژن محلول بالادست تعیین و در منطقه مورد نظر رودخانه با استفاده از مدل محاسبه کرد. این روش نیاز به تعیین ضرایب اکسیژن گیری 701 دارد. راحت‌ترین کار این است که به سادگی, افت ثابتی برای اکسیژن محلول در طول هر بازه رودخانه به میزان ۱-۰ میلی‌گرم بر لیتر» بسته به شرایط مساله» درنظر گرفت. این گام به‌طور مسلم بستگی به قضاوت‌های مهندسی دارد که خیلی متغیر است. باید دقت کرد که در نظر گرفتن افت ۱ میلی گرم بر لیتر اکسیژن محلول ممکن است نیاز به درجه‌های بسیار بیش‌تری از تصفیه را در مقایسه با حالتی که غلظت پایه منظور سپس‌تمامی ورودی‌ها به رودخانه از منابع نقطه‌ای براساس رهنمودهای کلی برای غلظت‌های خروجی مورد انتظار از این منابع تخمین زده می‌شود. بار آلاینده‌های منابع غیرنقطه‌ای از داده‌های موجود یا جمع آوری شده حوضه آبریز تخمین زده می‌شود. مطالعات بیلان مواد مغذی به عنوان بخشی از فرایند 7۸/1 جهت تخمین مقدار بار آلاینده از منابع غیرنقطه‌ای به کار می‌رود. مدل کیفیت آب می‌تواند بسته به سطح مطالعات ظرفیت خودپالایی و 73/41 از محاسبات ساده دستی تا مطالعات کامل میدانی و واسنجی مدل, بسیار متنوع باشد. در صورتی که استاندارد اکسیژن محلول, با میزان قانونی فعلی تخلیه از منابع نقطه‌ای ارضا می‌شودء سهم‌بندی بار براساس مقدار آنها می‌باشد و فقط ظرفیت رزرو معادل را باید برآورد کرد. در برخی مواردء استاندارد اکسیژن محلول تنها با افزایش سطح تصفیه منایع نقطه‌ای حاصل می‌گردد. هرچند در مواقعی که کاهش بیش‌تر آلاینده‌ها از منابع نقطه‌ای فناوری ممکن مورد بررسی قرار گیرد. بنابراین حداکثر بار مجاز تخلیه, باری است که استاندارد را ارضا می‌کند. هرچند این میزان» لزوما باری نیست که تخصیص داده شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها در صورتی که رشد نسبتا سریعی برای منطقه پیش بینی شود.ء پیشنهاد می‌شود بخشی از حداکثر بار مجاز به عنوان رزرو برای توسعه آینده درنظر گرفته شود. بخشی از حداکثر بار مجاز را نیز می‌توان به خاطر عدم قطعیت علمی در تعیین 7۸/11 به عنوان ظرفیت واقعی منبع آب در پذیرش بارهای آلاینده» به صورت صریح یا تلویحی به عنوان حاشیه ایمنی در نظر گرفته و کنار گذاشت. اگر حاشیه ایمنی برابر ۰/۸ درنظر گرفته شود. ۲۰ درصد از بار مجاز به عنوان رزرو کنار گذاشته می‌شود. سهم‌بندی از حاصل‌ضرب حاشیه ایمنی و حداکثر بار مجاز به دست می‌آید. با این وجود.ء جهت اطمینان از عملی بودن سطح تصفیه مورد نیاز از نظر فناوری» گزینه‌های بارگذاری وارد شود. یا استاندارد 10 حاصل می‌شود؟ سهم‌بندی بار همان بارهای اعمال شده است سطح تصفیه تا زمانی که از استاندارد بلی 0 تجاوز نشود کاهش داده شود. محدودیت تکنولوژیکی از نظر سطح تصفیه کنترل نمودار ۲-۵- شیوه .7۱/411 برای مسایل 3010/00 [۵] نمودار ۲-۵- شیو برای ۵-۷-۵ تحلیل عدم قطعیت تحلیل عدم قطعیت باید به عنوان بخشی از مدل‌سازی کیفی آب انجام گیرد. یکی از اهداف اولیه آن. کمی کردن خطاهای پیش بینی کیفیت آب و ارزیابی آثار عوامل ورودی بر خروجی مدل است. بهترین تصمیمات مدیریتی باید با کمی کردن این خطاها اتخاذ گردد. چنین عملی, مطالعات بعدی از قبیل ارزیابی ریسک را در ارزیابی گزینه‌های سهم‌بندی تسهیل می‌کند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - نسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./(7۱10 ۱۳۱ علاوه برآن» تحلیل عدم قطعیت می‌تواند دید کافی از لزوم جمع آوری داده‌های بیش‌تر جهت بهبود تخمین برخی بارهاء شرایط اولیه یا نرخ هوادهی فراهم آورد. برای مثال اگر مدل نسبت به نرخ هوادهی حساس است (یعنی یک تغبیر کوچک در نرخ هوأادهی, تغییرات بزرگی در پیش‌بینی عوامل بحرانی کیفی آب مانند اکسیژن محلول ایجاد می‌کند)» ممکن است صرف وقت و هزینه بیش‌تر برای به دست آوردن تخمین‌های دقیق‌تر از نرخ هوادهی رودخانه مناسب باشد. سه روش متداول برای تحلیل عدم قطعیت وجود دارد: تحلیل حساسیت". تحلیل خطای مرتبه اول " و شبیه سازی مونت کارلو . هریک از روش‌ها از نظر قابلیت کاربرد و حجم محاسباتی محاسن و معایبی دارد که برای هر تحلیل خاص» یک روش به سایر روش‌ها ترجیح داده می‌شود. در بسیاری مواقع» ممکن است مدل کننده نیاز به بررسی نتایج هرسه روش داشته باشد. ممکن است سه روش نتایج متناقضی داشته باشند که ناشی از اختلاف در فرض‌ها و روش‌هاست. هریک از این سه روش در 1۸12-10۸10۸5( | - ۹5۵۱۹۱1۱۷۱۷ ۸۳۵[۷۵۵ 2 - ۳1۳۵-0۲۵۲ ۳۳۲۵۲ ۸۵ |۷۵۵ 3 - ۹/1006 )0 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ببوست الف مال‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - منال‌ها ۱۳ الف. ۱- تحلیل فیتوپلانکتون در رودخانه کوتاه برای مثالی محاسباتی برای یک رودخانه کوتاه» داده‌هایی در جدول الف-۱ به‌صورت خلاصه آرایه شده است. فرض بر این است که مواد مغذی, رشد جلبک را محدود نمی‌سازند. - نرخ رشد خالص فیتوپلانکتون را تخمین زنید (,00): از داده‌های کلروفیل 2 در 0 < ۷ و 30 -< * کیلومتر استفاده کرده و فرض کنید رشد به صورت نمایی باشد. (۱/* مت)+) 00 (0 > )۳ -(30 عح ی ۲ زمان پیمایش در بازه مورد مطالعه لامک 2.31 ومل/ا 13/(صل)30- مگ 11 کلروفیل ۵ در انتهای ۳۰ کیلومتر: (,310 )م2 - 30-65 یط نرخ خالص رشد: بواحل 0.414 - 2.31 /|(65. 25) سا |< م6 - فاکتورهای نرخ دینامیک جمعیت جلبک را تعیین کنید. : ۵ 0 0 ]2.718 الف-۱ الا بای لاتی کاگ (20 م06 رصن ۱ ( ول + ریگ » ! 7 40 آپرن‌رر 7-۲ م (با فرض عدم محدودیت مواد مغدی) ومل2.18 - ۳۳ ۱.066( ومل8 ۱ <به6 (الف-۲) 7 ر- (09 اس (لاا گس - رن (/(0.5012) * (4۵/ 3001۷ 1 (الف-۳) یا ((0.50۵) <(300)1۷/4۵ (الف-۴) 7و0 -(۹۷ م ۱37 م) (850.5 2.71 ۳ (1.10.91.0) ۰" 0.626 - (0.287(0)( 184۸۷ . 2) < م6 ومل0.126 - ۷۷ 1.082( ومل0. 1) < 0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳ از نرح نرح نرح نرح جدول الف-۱ داده‌ها ن‌جاکه |۷8 ,0 و0 ا- ,0 استء نوش صه‌ای از نرخ‌های دینامیک جمعیت: ویژه رشد, 0.626 * و .626/409 , ۶10 ی 0 تنفس 0.126 > ,0 1/4۵۷ , 0.126 > ,0 حذف جلبک از طریق ته نشینی» 0.133 - 11/. خالص رشد جلبک, 0.391 - 0 1/4۵9 , ۱1 خالص ته‌نشینی را می ۰0.414 ۱ ]] - 0.133, 1/04۵ ۷ 6 > م6 کرایی رودخانه‌ها توان از رابطه زیر تخم -0.9)0.626-0.126 /۷ 5 ت ظرفیت خودپالایی رو طراحی ن رد: - (ر )- - )1 06/2( خانه ها زا ۷ ات ۷ -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - منال‌ها ۱۳۷ - کنترل محدودیت مواد مغذی: با استفاده از نسبت فسفر به کلروفیل۸ (80) برابر ۰۱/۰ میزان فسفر غیرآلی مورد نیاز برای تولید خالص ۴۰ میکروگرم بر لیتر کلروفیل ۵ برابر است با ۱ مم تنگم 2 ۱ ۱ 1 م40 > مچه/ ۳ > م۵/ ,۳:۶۸ 1 021[ زا / ی دورو (۱03:0) ۵۵(۵(۳ - رم 0 +600 نزدیک انتهای بازه ۳۰ کیلومتری, غلظت فسفر غیرآلی برابر (۶۲ < ۱۰۲-۴۰) میکروگرم بر لیتر خواهد بود که بسیار بیش‌تر از غلظت حداکثر محدود کننده, ۲۵ میکروگرم بر لیتر (جدول الف-۱) می‌باشد. بنابراین تحلیل فوق مناسب است. - عوامل نرخ دینامیک جمعیت جلبک را برای شرایط طراحی آینده تخمین زنید. فرض کنید نرخ ته‌نشینی فیتوپلانکتون (,۷) و ضریب زوال نور (م؟ا) در شرایط طراحی آینده تغییر نمی‌یابد. ضرایب نرخ مربوط را برای شرایط طراحی جریان رودخانه دما و عمق زوال اصلاح کنید. با استفاده از شرایط طراحی که در جدول الف-۱ خلاصه شده است و روابط مربوط که در بخش‌های قبل تعریف گردید. نرخ عوامل محدودکنندگی نورء 06 ۲۳ عوامل محدودکنندگی مواد مغدی, 0 ور (فرض اولیه) نرخ ویژه رشد جلبک, لا /0.585,1< م0 نرخ تنفس جلبک, لا /0.147. 1- و0 نرخ ته نشینی جلبک, لاقل /0.114,1- ۷۰/1 نرخ خالص رشد جلبک, لام /0.358,1- 0 غلظت پیش بینی شده کلروفیل ۵ در( کیلومتر)30 < ۷ برابر خواهد بود با: 1 69.5 < (وحل / 1۱0.500 /(( 30 مد( ول ککدمود که مقدار فسفر غیرآلی مورد نیاز آن خواهد بود. ۱ (۱.00.56525) 10.921 > شکششلشلعر ۳۲ ۳ 0358 در همین حال, غلظت فسفر غیرآلی بعد از اختلاط کامل در نقطه 0 < ۷ برابر است با: (151: 0) + (3500. 02) - 1 60.3 از / ۵ 00602 ۲ ۱۹/۹۹۳۹ 1 س ‏ رط ۳ 5 + 350 0 فواصل نزدیک به انتهای رودخانه ۳۰ کیلومتری کافی نیست [توجه کنید که غلظت فسفر غیرآلی برابر ۲۵ میکروگرم بر لیتر (جدول -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها الف-۱) برای شرایط بدون محدودیت در آب مورد نیاز است]. به بیان دیگرء محدودیت فسفر قبل از انتهای بازه ۳۰ کیلومتری رودخانه اتفاق خواهد افتاد. به دلیل همین محدودیت. غلظت کلروفیل 2 در (کیلومتر)۷-۳۰ که قبلا برابر ۶۹/۵ میکروگرم بر لیتر محاسبه شده است. حد بالای زیست توده جلبک خواهد بود. حد پایین آن را می‌توان ابتدا با محاسبه زمان رسیدن به پتانسیل محدود کنندگی فسفر (به بیان دیگرء غلظت فسفر غیرآلی ۲۰ میکروگرم بر لیتر) محاسبه کرد: 5 -3. : ا9:ل۱۵6- 20۳60327 ال 40.9 6۱ 7 - (1. 66)( «نای25 بر مبنای تحلیل فوق» حداکثر غلظت کلروفیل ۵ در (کیلومتر) ۳۰< ۰ بین ۴۸ میکروگرم بر لیتر و ۷۰ میکروگرم بر لیتر خواهد بود. این تحلیل هم‌چنین نشان می‌دهد که فرض رودخانه کوتاه» تحت شرایط طراحی آینده نقض خواهد شد. تحلیل‌های بسیار قوی تری (به کمک مدل‌های کامپیوتری) جهت پرداختن به این موضوع مورد نیاز است. الف. ۲- محاسبه ظرفیت خود پالایی و تخصیص بار برای منبع منفرد مدل» پیش‌بینی اکسیژن محلول رودخانه تحت شرایط طراحی (بارگذاری از منبع نقطه‌ای در آینده و شرایط بحرانی دما و بده جریان) انجام شده و داده‌های زیر به دست آمده است: - غلظت اشباع اکسیژن محلول در درجه حرارت طراحی ۲۸۶ سانتی گراد < ۷/۸ میلی گرم بر لیتر - افت اکسیژن محلول در موقعیت بحرانی: افت اولیه ‏ ۰/۲ میلی‌گرم بر لیتر اکسیداسیون (301 (۲/۸۲ میلی‌گرم بر لیتر) < ۱ میلی گرم بر لیتر اکسیداسیون ۲۷۲13 ( ۰/۱۵ میلی‌ گرم بر لیتر) < ۰/۳ میلی‌گرم بر لیتر مجموع افت ناشی از منابع غیرقابل کنترل < ۱/۵ میلی‌گرم بر لیتر اکسیداسیون (13)01] < ۳/۰ میلی گرم بر لیتر افت کل اکسیژن محلول از تمامی منابع 45۳8/1 -3 + ۱.5 حداقل غلظت 10 پیش بینی شده 1/1۱ 78-45-3308 هم‌چنین فرض کنید, مقایسه آماری داده‌های اکسیژن محلول محاسبه شده توسط مدل اعتبارسنجی شده و داده‌های اندازهگیری شده برای تمامی مجموعه داده‌های مورد استفاده در واسنجی و اعتبارسنحی مدل انجام شده و نمودار توزیع احتمال اختلاف مطلق آن‌ها در شکل الف-۱ ارائه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - منال‌ها ۱۳۹ اندازه گیری شده می‌باشد تعداد و ترتیب قرارگرفتن ایستگاه‌های نمونه‌ گیری در معنی دار بودن ازمون بسیار مهم است. 34 ۱.0 0.8 0.6 ل ۳-4 3 2 9 99.0 99 0 80 70 60 50 40 30 20 ۵ مه 2 ا کل 01 0/01 احتمال کمتر بودن (درصد) شکل الف-۱- توزیع احتمال اختلاف مطلق غلظت اکسیژن محلول محاسبه شده و مشاهده شده در صورتی که خطرات زیست محیطی ناشی از عدم حفظ حداقل غلظت اکسیژن محلول به میزان ۵ میلی‌گرم بر لیتر به حد کافی زیاد باشدء توزیع احتمال فوق» که نشان‌دهنده عدم قطعیت در پیش‌بینی‌های کیفیت آب است. می‌تواند به عنوان اساس تعیین «ضریب ایمنی» در سهم‌بندی بار آلاینده مورد استفاده قرار گیرد. اگر یک انحراف معیار (ه ۱) از میانگین اختلاف غلظت‌های محاسبه شده و اندازه‌گیری شده به عنوان اساس تعیین ضریب ایمنی در مقابل عدم قطعیت خطای مدل فرض شود. افت اکسیژن محلول براساس احتمال ۸۴ درصد انتخاب می‌شود (به این معنی که ۸۴ درصد مقادیر کم‌تر از «میانگین اختلاف ها + 6 ۱» هستند). این معیار» غلظت ۱ میلی‌گرم بر لیتر را برای افت اکسیژن محلول نتیجه می‌دهد. به طور مشابه» اگر مقدار میانگین اختلاف‌ها به عنوان معیار فرض می‌گردیدء مقدار ۰/۶ میلی‌گرم بر لیتر به عنوان ضریب ایمنی انتخاب می‌شد. هیچ قاعده و قانون خاصی جهت انتخاب معیار منطقی برای یک مورد مطالعاتی خاص وجود ندارد. در این مواقع» قضاوت‌های تغییرات بالادست و غیره و نیز سیاست‌های احتیاطی (رزرو) مورد نیاز خواهد بود؛ هرچند شیوه فوق باید با کمی کردن مساله. قضاوت را تسهیل کند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودبالایی رودخانه‌ها سهم‌بندی بار آلاینده برای 13010 از منبع نقطه‌ای قابل کنترل به صورت زیر خلاصه می‌شود: 0 (میلی گرم بر لیتر) غلظت اشباع ۷/۸ کل افت ممکن ۷/۸ استاندارد 120 0/۰ افت (کمبود) اکسیژن محلول بدون تخطی از استاندارد ۳/۸ افت ناشی از بارهای غیرقابل کنترل ۵ افت قابل تخصیص ۱۳ رزرو به واسطه عدم قطعیت در پیش بینی آثار بار آلودگی (با استفاده از احتمال ۵۰) ۶ رزرو برای رشدهای آتی (طبق سیاست سازمان) ۳ افت قابل تخصیص به منبع نقطه‌ای که قرار است کنترل شود میلی‌گرم بر لیتر ۰/۳ حداکثر بار آلاینده (13010) قابل تخلیه به رودخانه بدون تجاوز از افت تخصیص یافته 120 به منبع نقطه‌ای به راحتی از نسبت آن به افت ناشی از بار موجود قابل محاسبه است. بنابراین تحت شرایط بحرانی: /(3.0182/4۵ - افت 10 ناشی از (6/42 3014000 4002/40 - (40/ی)4000 ۳ بار محاز در این مورد خاص, بار تخصیص یافته به منبع نقطه‌ای مورد نظر معادل ۴۰۰ کیلوگرم در روز می‌باشد که نیازمند به روش تصفیه‌ای است که قادر به کاهش ۹۰ درصدی 1301 باشد. باید توجه کرد که ضریب ایمنی به‌دست آمده به روش فوق که براساس عدم قطعیت خطای نتایج مدل حاصل می‌شود. ممکن است در برخی شرایط بخش اعظمی از بار قابل تخصیص (بدون درنظر گرفتن ضریب ایمنی) را تشکیل دهد. در صورتی که داده‌های قابل دسترس محدود باشد. اعتبارسنجی مدل را با مشکل مواجه ساخته و مقدار عدم قطعیت برآورد شده از تحلیل احتمال خطاء بزرگ‌تر خواهد بود. در صورتی که آثار اقتصادی (هزینه) ایحاد تصفیه‌خانه» شدیدا متاثر از مقدار ضریب ایمنی تعیین شده باشد و خطرات زیست محیطی اجازه صرف نظر کردن از آن را ندهد.ء انجام فعالیت‌های گسترده تر جهت اعتبارسنجی مدل (با تهیه داده‌های الف. ۲۳- سهم‌بندی بار آلاینده برای منابع متعدد هنگامی که بیش از یک منبع جهت کنترل مطرح باشد. مساله پیچیده تر می‌شود. دو نوع وضعیت در تعیین جزییات تحلیل در وضعیت اول, حذف بار از هر منبع» پاسخ (تاثیر) قابل قیاسی در کیفیت آب دارند. پاسخ قابل قیاس در شرایط زیر حاصل می‌شود: -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - منال‌ها )۱۳ - تمامی منابع از نظر جغرافیایی به حدی نزدیک به یکدیگر هستند. که واکنش‌ها در آب پذیرنده قابل قیاس با یکدیگر - نرخ‌های واکنش برای منابع مختلف, متفاوت است. به طوری که حداکثر تاثیرات آنها (مانند حداکثر افت اکسیژن محلول) در موقعیت یکسانی روی می‌دهد. - آلاینده کنترل کننده کیفیت آب پایستار بوده یا به حدی کند واکنش می‌دهد که آثار در پایین دست تجمع می‌یابند؛ مانند عدم استفاده از مواد مغذی توسط فیتوپلانکتون‌ها پیش از تغییر مشخصات هندسی رودخانه در پایین دست.ء یا تخلیه 3 که قبل از رسیدن به محدوده محیطی مناسب» نیتریفیکاسیون اتفاق نمی افتد. در وضعیت دوم تغییرات مکانی و زمانی پاسخ کیفیت آب به منابع مختلفء وجود دارد. پاسخ متغیر بار در شرایط زیر پدید می‌آید: - منابع» فاصله زیادی از هم دارند.ء به طوری که سهم هر بار در محل بحرانی رودخانه متفاوت بوده و برابر با حداکثر پاسخ به بار نیست. - زمان بارگذاری هر منبع متفاوت استء به طوری که بسته به زمان» منابع مختلف تعیین کننده کیفیت آب هستند. مثالی از این وضعیت, آثار کوتاه مدت بار سرریز از شبکه‌های مرکب فاضلاب و رواناب‌های شهری در دوره‌های بارندگی در مقایسه با بارهای منابع نقطه‌ای است. پاسخ متغیر بار می‌تواند منجر به ملاحظاتی مانند احتمال وقوع هم‌زمان پیک بارگذاری‌ها و تصفیه گروهی از تخلیه کننده‌ها به صورت «جمعی» گردد. هدف از تحلیل جمعی, کاهش محدودیت‌های بارگذاری برای تخلیه کننده‌ها به واسطه سهم‌بندی گروهی آلودگی, در مقایسه با سهم‌بندی انفرادی منابع» بدون تسامح در اهداف کیفیتی آب است. در ادامه» مباحث مربوط به پاسخ قابل قیاس و پاسخ متغیر بار در سهم‌بندی بارها مورد بررسی قرار می‌گیرد. تحلیل سهم‌بندی بار آلاینده باید مشخص کند که برای یک مساله خاص چه وضعیتی وجود دارد. منحنی‌های پاسخ واحد به‌دست آمده در واسنجی و اعتبارسنجی مدل در صورتی که یک یا چند محاسبه واسنجی» نزدیک شرایط بحرانی انجام گرفته باشد. می‌تواند اطلاعات مفیدی فراهم آورد. در غیر این صورتء باید یک سری پاسخ‌های واحد در شرایط بحرانی طراحی» به‌دست آورد. در صورتی که تمامی بارهای قابل کنترل, در شرایط بحرانی افت‌های تقریبا موازی باهم داشته باشندء از روش پاسخ قابل قیاس می‌توان استفاده کرد. در غیر این صورت از تحلیل پاسخ متغیر بار استفاده می‌شود. الف.۱-۳- مثال سهم‌بندی بار آلاینده در شرایط پاسخ قابل قیاس (مشابه) بار مثال زیر شرایط پاسخ قابل قیاس بار را نمایش می‌دهد. روش پاسخ متغیر بار پس از آن ارائه خواهد شد. شکل الف-۲ مثالی عددی از جزییات روش محاسبه بار آلاینده قابل سهم بندی را نمایش می‌دهد. فرض بر این است که در شرایط بحرانی» بده جریان ۲۰ متر مکعب بر ثانیه و درجه حرارت ۲۵ سانتی‌گراد است و منبع نقطه‌ای و بار بالادست قابل کنترل هستند. نقطه بحرانی اکسیژن محلول در ۱۳ کیلومتری و افت قابل سهم‌بندی اکسیژن محلول ۱/۰۷ میلی‌گرم بر لیتر می‌باشد که بار قابل تخصیص معادل ۱۸۰۸ کیلوگرم بر روز می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها روش مرسوم در تعیین پاسخ بار قابل قیاس و شرایط پاسخ متغیرء مقایسه نسبت‌های جرم تخلیه لازم برای تولید یک میلی گرم بر لیتر افت اکسیژن محلول برای هر منبع در موقعیت بحرانی است. در این مثال» این نسبت‌های بار برای منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای به ترتیب ۱۶۶۷ و ۱۷۳۸ کیلوگرم در روز به ازای هر میلی گرم در لیتر افت اکسیژن می‌باشد. بنابراین حذف یک کیلوگرم 0 از هر منبعء بهبود اساسا یکسانی در کیفت آب ایجاد می‌کنند. در شرایط فوق, حذف یک کیلوگرم آلاینده (مانند پ5010) هر منبع» پاسخ قابل قیاسی در کیفیت آب دارد. در این مثال» بار قابل تسهیم برابر ۱۸۰۸ کیلوگرم بر روز می‌باشد که در این صورت نیاز به حذف ۱۳۷۰ کیلوگرم بر روز (۱۲۷۰ < ۳۰۷۸-۱۸۰۸) در کل خواهد بود. مساله بعدی, نحوه تسهیم بار مجاز برآورده شده در مثال قبل بین منابع قابل کنترل است. منطق‌های مختلفی برای حل و فصل این مساله وجود دارد و سیاست‌های منطق‌های و کلی, نقش غالبی در نحوه تقسیم این بارها بین منابع مختلف خواهند داشت. حل این مسالهء تنها با ملاحظات فنی امکان‌پذیر نیست و شیوه ارایه شده در زیر تنها یکی از شیوه‌های ممکن است (به بخش ۱-۶-۶ مراجعه شود). شیوه سهم‌بندی» شامل تعیین بار قابل تخصیص و منحنی‌های هزینه تصفیه بار منابع مختلف می‌باشد. این منحنی‌ها پس از ترکیب, حداقل هزینه را به‌دست می‌آورند. شکل الف-۳ چنین شیوه‌ای را برای مثال اخیر ارائه می‌کند. منحنی هزینه برای منبع نقطه‌ای به صورت یک تابع پیوسته نمایش داده شده است. در عمل این منحنی می‌تواند به صورت شکسته و ناپیوسته باشد. برای مثال» حذف بیش‌تر (101 از یک تصفیه‌خانه ثانویه به میزان ۵۰۰ کیلوگرم بر روز را می‌توان با فیلتراسیون ثقلی و حذف ۱۰۰۰ کیلوگرم بر روز را احتمالا با انعقاد شیمیایی و فیلتراسیون ثقلی انجام دادء در حالی که حذف ۱۵۰۰ کیلوگرم بر روز ممکن است نیاز به استفاده از این عملیات واحد تصفیه به اضافه بهره گیری از کربن فعال داشته باشد. چنین ملاحظاتی می‌تواند در مورد منحنی منبع غیرنقطه‌ای نیز مطرح باشد. این منحنی می‌تواند عدم قطعیت بیش‌تری از لحاظ هزینه سالانه و نیز عملکرد از نظر حذف 301 ۸]- جرا < چنا (ل / 127086 - 3078-1808 که دران: چرساً - میزان حذف بار لازم» کیلوگرم بر روز؛ ۸ - بار قابل تخصیص, کیلوگرم بر روز؛ - بار پیش بینی شده از منابع قابل کنترل» کیلوگرم بر روز. -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - منال‌ها ۱۳۳ 3333شششششششششششششششججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججشججججججججججتت بده > ۲۰ متر مکعب برثانیه ([شرایط بحراتی) ۵ 10 ل (میلی گرم بر لیتر) 4 ۳ غلظت اشباع ۸۳۴ 5 کل افت ممکن ۸۳۴ مجموع استاندارد 20] ره 0 ۳ : 24 6 12 4 0 افت (کمبود) اکسیژن محلول بدون ۳/۳۴ ۹ فاصله (کیلو متر) ۱ تخطی از استاندارد کیلو متر افت ناشی از بارهای غیرقابل کنترل ۷ ۳ ی : افت قابل تخصیم ۱۳۷ میلی وم بر لین . ۰ کیلو گرم بر روز رزرو به واسطه عدم قطعیت در پیش بینی آثار بار آلودگی (از تحلیل آماری .زمر 58 یط اختلاف غلظتهای محاسبه شده و 0 5 مشاهده شده) ۱ 4 افت قابل تخصیص بین منابع قابل ۱۷ 5 ید کنترل (منبع نقطه‌ای و بار بالادست) از نقطه بارگذاری 1 0 4 20 16 ۱2 8 4 0 فاصله (کیلو متر) 7۳ میلی گرم بر لیتر 5 با (22 ۱۰۷۸ کیلو گرم بر روز 2 أ 1.0 : ۷ 56 از بار بالا دست 1 : و 0 (۲۰۰۰۱۰۷۸) لش و وبا 4 20 66لا ۱2 8 4 0 ۰/۶۲ +۱/۲) فاصله (کیلو متر) کیلو گرم بر روز ۱۸۰۸ وبا بار تخصیص یافته 1 5 و 2 ۷ امیلی گرم بر لیتر 1.0 1 ای ۷ ۰ 5 :2 از اکسیژن خواهی کف 1 0 4 20 16 12 8 4 0 فاصله (کیلو متر) -------- صفحهٔ بعد -------- :۱۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها غیر نقطه آی 06 ۹1 , 0.6 +5 5 به5 0.5 3 3 0.4 2 0.4 3 3 هد 03 درهر سال ۱2 ۹۵ 6 0.2 4 درهر سال :6۱۵۱ 0.2 5 0.1 0.1 صا 0 پسسسسسنش 0۴ 0 500 0 0 1000 500 0 ,00 حذف شده (کیلوکرم) ,800 حذف شده (کیلوکرم) مقدار در ۸ ۰ کیلوگرم بر روز حذف شده 06 ۹ منبع نقطه ای 1۳۵ کیلوگرم بر روز 5 ۱۰۱۰/۱۵ /سال 5 4 منبع غیر نقطه ای کیلوگرم بر روز ۹۳۵ 5 ۱۰۷۰/۱۵ /سال کبس ۹ : مجموع ۰ 5 ۷ه1/ع! ۱۰۱۰/۳ /سال ۳7 3 2 2 > حداقل هزینه من 0 0 30 50 70 100 شکل الف-۳- مثالی از روش سهم‌بندی بار به طریق حداقل هزینه برای هردو بار باهم جمع می‌گردند. روش قابل قیاس می‌تواند برای بیش از دو بار نیز مورد استفاده قرار گیرد. در شکل, ناحیه حداقل هزینه نشان داده شده است. این ناحیه باید جهت اطمینان از عملی بودن طراحی تصفیه‌خانه برای حذف مورد نیاز کنترل گردد. بار تخصیص یافته به هر منبع برابر با بار تولیدی پیش بینی شده منهای حذف مورد نیاز می‌باشد. الف.۲-۳- مثال سهم‌بندی بار برای پاسخ متغیر بار (متفاوت) مشخصه این نوع پاسخ» آثار نامساوی حذف هر کیلوگرم 13010 از دو یا چند منبع تولید است. شکل الف-۴ انواع پاسخ‌های واحد را نمایش می‌دهد. محل بحرانی نیز ارائه شده است. بار ,۷۷ (برابر ۴۵۰۰ کیلوگرم بر روز)» ۴ میلی‌گرم بر لیتر افت در این نقطه ایجاد می‌کند. افت حاصل از ۷۷2 (که برابر ۳۰۰۰ کیلوگرم بر روز می‌باشد) نیز برابر ۴ میلی‌گرم بر لیتر می‌باشد. بنابراین» هر میلی گرم بر لیتر بهبود اکسیژن محلول در نقطه بحرانی, با حذف ۱۱۳۵ کیلوگرم بر روز از بار منبع (۷۷و یا ۷۵۰ کیلوگرم بر روز از منبع ( ,)152/1۵۷ [0نا/۳۵/(, )۵/40 |۱125 - تاثیر نسبی (۷۷2 1۵ / عا ۱ انآ / ۱8)/ (۰ )1۵۷ / 7502 ثیر نسبی ( ( بنابراین جهت رسیدن به یک میزان بهبود در کیفیت آب؛ کاهش بار از منبع ۷۷۱ باید ۵۰ درصد بیش‌تر از منبع ۷۷/2 باشد. منحنی‌های هزینه برای هر منبع در شکل الف- ۵ ارایه شده است. محاسبات مربوط به هزینه کل نیز روی شکل انجام شده است. به -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - منال‌ها ۱۳ طور مشخصء برای نقطه ) منحنی» نیاز به حذف ۱۰۰۰کیلوگرم بر روز بار از منبع ,۷۷ و معادل ۵۰۰ کیلوگرم بر روز بار منبع ۷۷ از ,۷۷ می‌باشد. باتوجه به ضریب تاثیرگذاری نسبی تعیین شده (۱/۵) مقدار واقعی حذف از منبع ۷/۱ برایر ۷۵۰ کیلوگرم بر روز بود. البته باید به این مطلب توجه داشت که نقطه حداقل هزینه از نظر فنی» مهندسی و اقتصادی عملی باشد. باتوجه به مسطح بودن منحنی در اطراف نقطه حداقل, آزادی نسبتا زیادی عملا در انتخاب طرح واقعی وجود خواهد داشت. در صورتی که روند سهم‌بندی بار آلاینده توجه زیادی به هزینه‌های آن نداشته باشد. می‌توان از نسبت تاثیر نسبی در تخصیص بار به هر منبع استفاده کرد. مثلا برای نقطه (ل)) بدون توجه به هزینه‌ها خواهیم داشت: ۰ کیلوگرم بر روز بار معادل ,۷ باید حذف گردد (براساس فرضیات شکل الف-۴) مقدار حذف از ۷۷ برابر ۱۰۰۰ کیلوگرم بر روز درنظر گرفته می‌شود. میزان حذف بار از ,۷۷ باید معادل ۵۰۰ کیلوگرم بر روز (۵۰۰ ۱۵۰۰-۱۰۰۰) بار ۷/2 باشد. ,۵/4۵0۷ و ( ,)013 / ع[750"- ی ۰ *معادل بارد/۱ ) 16/42 500- حذف از ,/۷ بنابراین سهم هریک از منابع برابر خواهد بود با: ( ,۷۷) 1۵ / ع)ا 3750 - (۷۷) وق / یا 750 -( ۷۷) بقل / یا 4500: ,۷۷ ( د/۷) 2000۵/0۵۷ -(/۷) 2 / یا 1000 -(۷۷) ۵/1۵ 3000: ۷۷/۶ روش فوق باید برای تمامی بارها در شرایط زمانی بحرانی و موقعیت مکانی بحرانی لازم اعمال گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳ راهنمای مطالعات ظطرفیت خودپالا یی رودخا محل بحراتی فاصله (کیلو متر) و ۴ میلی گرم بر لیتر ۴۵۰۰ کیلو گرم بر روز 4 فاصله (کیلو متر) 1 1 و 4 ۴ میلی گرم بر لیتر 3 کیلو گرم بر روز ۳۰ 9/۳ 5 خشس موم 2 میلی گرم بر لیتر 0 فاصله (کیلو متر) ا ۷ 0 به میزان ۲ میلی گرم بر لیتر افزایش یابد, باید ۲۳۵۰ کیلوگرم از ۷/۱ یا ۱۵۰۰ کیلوگرم از ۱۷/2 حذف گردد شکل الف- ۶- مثالی از سامانه پاسخ بارگذاری متغیر ه‌ها چچ__ -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - منال‌ها ۱۳۷ شنت 0.6 0.6 5 چم 4 زگ 0.4 ض 0.4 7 3 03 2 0.2 3 | وت ۳ : : 0 0 0 10002 0 2000 1000 حذف شده از را 00 حذف شده از ۷ (کیلو گرم) (کیلو گرم) نقطه ۸: ۱۵۰۰ کیلو گرم از :۷۷ و ۰ کیلوگرم از ,۷۷ حذف شده ۳ نقطه ۸: *کیلوگرم از ۷۷7 و ۲۲۵۰کیلوگرم از ۷۷۱ حذف شده ۱ 1 ۳ 0.4 37 ۵ کیلوگرم مورد نیاز (۷۷2) ده 5 ۰ را وی لگ وه رو سم ۵ کیلوگرم (:۷۷) ۵ 2 8 ۱ 01 سب معادل ۷۷۱ کیلو گرم کیلوگرم ۷۹/2 /کیلوگرم)۱/۵ ۵۰۰۷ ۷۹/۱ کیلو ؟ ۱ 0 (کیلوگرم د ۷۷ /کیلوگرم)۱/۵ ۱۵۰۰۴ کیلو گرم 0 ند وک 30 کیلو گرم ۷۵۰ < [ ۷۷ کیلو گرم (نیازمند حذف) کاهشی بار مورد نیاز از بار ۷۷2 (:) شکل الف - ۵ مثالی از سهم‌بندی بار برای سامانه پاسخ بارگذاری متغیر -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- واز گان فنی راهنما -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست‌ب- وا زگان نی راهنما )۱5 واژه‌نامه فارد به انگل, تصفیه پیشرفته 1 10۳13۲۷ ی تصفیه پیشرفته 1 م۸۷۵1 آتوتروف ۸۱۵۲۵ ار : : تصفیه ثانویه 1 5000۵۲۷ اب‌های سطحی ۶5 5۳۲206 2 ۱ 9 تغذیه گرایی ۳00 اختلاط کامل 68 ۲۵10166 ی دادعت 1 تنفس 00 ارتوفسفات 0110۹6 1 مد را ۱ تنفس جلبکی 0 ۸12۵21 استانداردهای کیفیت آب 05 ۷۷/۵1۳۵۵11۷ هرن اد ی اشباع اکسیژن 0 0860 8 2 : شا . 2 تولید اولیه 1 ۳۳۱۵۲۷ شباع ز ]2[ , , : : ِ ح 1 ثابت نیم اشباع 1 1100 ۲1۵11-۵21۳۵ افت اکسیژن محلول 8 0۳80 1015301۷60 جامدات معل دوه 060160 ۹با5 ۰ رح ۰ ۰ ۰ آلاینده ۳۳011 خ 50 آلاینده اولیه 1 ۳۳1۵۲۲۷ ی . : : جذب سطحی- واجذبی ۸۹0۳0110-0 آلگ‌هاء جلیک‌ها ۸16 : ۱ ۱ جریان طراحی ۷ ‎٩1۳۵۱‏ 3181ع2] آمونیاک ها : : جلبک چسبیده 6 ۸۲1۵00 انسان ساخت 4 ری و رو وه ۱ ا(اآ2د 0۳ ۱1۵۳۵1 اکسیداسیون 00 حاشیه ایمنی (۱105) اکسیژن محلول (0(۷820)10 121۵۹01۷۵۵ حداکثر بار کل روزانه رازه1 ۱۷1۵1۵:۵ 01۵1 ] بار کل روز اکسیژن‌خواهی 40 0۷860 ,12/111 10۵۵ : : 5 . 1 8101021021 ی : 00 611۵21 ۲10 ف زیستی مواد مء اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی 00) ۳0ع 7 حدض ریستی مود معدی (8(1۷۳) ۲۲۳۵۷۵ اکسیون خر 0 56011601 حوضه آبریز 0 12۳۵1286 رن خواهی رسو- 0 ع1 بده کم (7010) 0۷-110۷] زیست بوم ۳۳ در محل 0 1[ زیست بوم آبی 58 ۸0۵16 دوره نور ۳۵0/00 بارگذاری» نرخ بارگذاری 8 ]۳۵6 10۵0108 دی‌نیتریفیکاسیون بستری 046111 16 0ع5 باکتری کلیفرم 4 1110۱ دی‌نیریفیکاسیون»شوره زدایی 1۱(۱(۳ بستری» مربوط به کف ۳ رسوب و 1 بی‌هوازی ۸۱۵6۲0۵ رشد جلبکی 10 ۸۱22 زیست توده» جرم سلولی 0۹5( زئوپلانکتون 0 پراکنش طولی 0 ]۲۵۵۶1۵۵ زمان پیمایش 6 1۳۵۷" پری فایتون و زمان گذر 6 ‎"1۳۵۹٩۱۲ پساب ۳ زمان ماند 6 1۳6۵10666 پلانکتون ۳0 مساحت مقطع عرضی 4 ]۵ 0۳0۵۵-۹6110 پلوم یا توده پساب 6 ۳۲۲1۲ سمیت آمونیاکی 1 ۸1۱۲۵۲۱1۵ پیش تصفیه ۳۳ سمیت حاد 1 عابان۸0 اوج رواناب ۵۲۲ ۲۳۵ سمیت مزمن 10 0۳۵16 تجزیه ۳۳00( سوبستره ۹.16 تجزیه باکتریایی 20101۵ سینتیک درجه اول 5 ۲۳1۳۹10۳0۴ ی اوزی هه وهای شبانه‌روزی [۵ ورن( تخصیص بار آلاینده 0 102 ۷۷/۵۹۲۵ هس 1 تخصیص بارء سهم‌بندی بار (ه۸ا) ۵110021100 1۵۵ شبیه‌سازی دینامیک 0 12۷113136 ترسیب جلبک 8 ۸122 , ۰ 9 دا 1 شرایط اولیه 5 1311۵ ترقیق» ر 110 شکوفایی جلبکی 0 ۸۱22 تصفیه اولیه 1 ۳۳۱۳۵۲۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱:۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ضرایب تقسیم‌بندی ۳۸1۱11۵05 هوادهی ارو ۱0 اند ضریب ایمنی 10 0۲ ۳۵0۲ هوازی زا۸0۲۵ ضریب زوال» ضریب خاموشی ۳۹1۱۵110۱ هیدرولیز 1۷۵۳01۷5 ضریب نرخ واکنش 1 ما12 1۵0110 ویژگی‌های اختلاط 0۳۵۳۵۲1۳5 ۱۷1۱۳۱۵ ظرفیت خودپالایی ا(1 2 ۸51111211۷6 کاربری تعیین شده ع۵ا 120518212100 ظرفیت رزرو 107 ۲۵0۷6 واسنجی شرایط مرزی 00 130000 غلظت ک6کئک 0" غلظت پس‌زمینه. غلظت پایه 12۷5 20670۵۵ کرینی 5 فاضلاب بهداشتی(خانگی) ۱۱0 کلراید 00 فتوسنتز ۳1010515 کلروفیل (ابرم 010۳0 فتوسنتز بستری 00105/1۵5 80116 کلیفرم مدفوعی ۳۵ فیتوپلانکتون ۳0 کیفیت طبیعی آب جاری ۷۷۵۲1۵۴۲ ۸۹۵۱۵1 گرادیان )0 لخته‌سازی ۳ ماده آلی 17 0۲82۵016 ماده پایستار 06 ۲00۹6۳۷۵۲۱۷6 ماده مغذی ۳ ماکروفیت ۵ ری ۹ مجوزهای تخلیه 06۳۵ 1103۵۲26 محدودیت مواد مغذدی ]۲7۲۲۱۱۲ مدل تحلیلی ۵۵۵1 [۸:۵۱۷11۵ مدل تغدیه گرایی ۵1 ۳۵۲۲۲۵1۵110 مدل حالت دایمی ۵۵1 ۹51200۷-1۵16 مدل دینامیکی ۵1 1۷۳۵:۳۱۵۴ مدل ریاضی ۵۵1 ۱1۵116:۵۵ مدل عددی 1 136۲1۵[ مدل هیدرودینامیکی ۵01 ۲1۷۵۳۵۵۷۵۲۲۱۵ مطالعه ردیابی ۷( 1۷۵ معیار کیفیت آب 4 00۵11۷ ۷۷/16۲ منابع غیرنقطه‌ای ۵ ۹ ۲10001 منبع آبی پذیرنده 116001۷1۳۶ منبع نقطه‌ای ۳۵۵۵ مواد آلی دیرپا 08015 ۲۱۲۵۵1۵۲۷ موازنه جرمی 6 ‎۱۷۵۵٩ ناپایستار هروه ۵ ناحیه اختلاط اولیه 6 3118 [11]1۵] نسبت [] به ۲ 0 ۸/۳ نسبت عنصر سنجی 0 5101011101710110 نقصان اکسیژن» افت اکسیژن 0 ال 00ع 0 نیتروژن کلدال کل 0 ۴1۵۸ [3ا0] نیتریفیکاسیون» شوره سازی او ۱1 هتروتروف. دگرپرور ۲101۲01۵ همرفتی اور یاه -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ مفهوم یا اصطلاح 40 ]۸0 سمیت حاد ۸0۹00110-0 جذب سطحی- واجذبی 1 ۸0۷۵1 0 همرفتی ۸0۲۵ هوازی 6 آلگ‌هاء جلیک‌ها 221 |۸1 وفور الگیء وفور جلیکی» شکوفایی جلبکی 10 [2ع|۸ ؛ رشد جلبکی 0 ۸2۵28 58 ۸22 ۷[ ۷۵16۳ ۸۳1611 4 آمونیاک 1۷ ۸۲۳۳۱۳۵۱1۵ سمیت آمونیاکی 0 ؛ بی‌هوازی ۱:۳ واژه‌نامه انگلیسی به فارسی توضیح سمیتی که می‌تواند سریعا اثر سوء ایحاد نماید: در آزمایش‌های سمیت محیط‌های آبی, اثر مشاهده شده در ظرف ۹۶ ساعت یا کم‌تر حاد در نظر گرفته می‌شود. در سم‌شناسی محیط‌های آبی پا سلامتی انسان» اثر حاد همواره بر حسب میزان مرگ و میر اندازه‌گیری نمی‌شود. ذرات رس می‌چسبند. در واجذبی مواد مغدذدی غیرآلی از سطح ذرات کنده شده و به داخل محلول می‌روند. فرایندهای تصفیه حاوی ترکیبی از واحدهای عملیات فیزیکی- شیمیایی و زیستی (اضافه بر آنچه در فرایندهای تصفیه اولیه و ثانویه وجود دارد) که برای حذف مواد مغذی» سمی یا دیگر آلاینده‌ها طراحی می‌شوند. فرایندهای تصفیه پیشرفته بر روی خروجی تصفیه ثانویه عمل کرده و با استفاده از فرایندهای مختلف نسبت به حذف مواد مغذی (نیتریفیکاسیون» دی‌نیتریفیکاسیون)» ذرات معلق ریز (فیلتراسیون)» و مواد آلی غیر قابل تجزیه زیستی (جذب سطحی توسط کربن فعال) عمل می‌کنند. میزان حذف مواد معلق و ([۳30(1 در این فرایندها حرکت و انتقال جرم ذرات مولفه‌های زیستی و شیمیایی در اثر سرعت یا بده آب جاری در آب‌های پذیرنده شرایط محیطی که در آن اکسیژن وجود دارد. این مفهوم برای توضیح فرایندهای زیستی یا شیمیایی که در حضور اکسیژن صورت می‌گیرد به کار برده می‌شود. یک نوع یا گروهی از گیاهان میکروسکوپی آوندی عمدتا آبزی؛ اکثر آلگ‌ها حاوی رنگدانه کلروفیل برای تثبیت کربن می‌باشند. این موجودات که در رده تولیدکنندگان اولیه در هرم موجودات قرار می‌گیرند. در پایین‌ترین ردیف چرخه یا شبکه غذایی گیاهان آبزی جای داشته و غذای منابع زئوپلانکتون و ماهی‌ها را تامین می‌نمایند. رشد سریع و تجمع آلگ‌ها در داخل منبع آبی. این پدیده معمولا از بارگذاری بیش از حد مواد مغدی و یا وجود شرایط هیدرولیکی آرام با زمان ماند طولانی ناشی می‌شود. وقوع مکرر و مداوم این پدیده می‌تواند باعث ایجاد شرایط کمبود اکسیژن در منابع آبی گردد. رشد جلبک‌ها از دماء نور قابل دسترسی, و میزان مواد مغذی غیرآلی (فسفر» نیتروژن» سولفور) متاثر میشود. نرخ فرایند تنفس خودخوری جلبک که در آن زیست توده کربن آلی برای تولید دی‌اکسید کرین اکسید می‌شود. سلول‌های فیتوپلانکتون (آلگ‌ها) در اثر ته‌نشینی فیزیکی ذرات سلولی از ستون آبی جداسازی می‌شود. زیست توده جلبکی به عنوان جزء آلی رسوب تلقی شده و در اثر تجزیه باکتریایی و واکنش‌های بیوشیمیایی مواد مغذی آزاد کرده که باعث مصرف اکسیژن می‌شود. غلظت طبیعی اجزای کیفی آب قبل از ورود یا اختلاط با هرگونه بارگذاری منابع آلوده‌ساز. از غلظت پس‌زمینه مرجع برای نشان دادن میزان آلاینده اثرگذار بر سلامتی انسان استفاده به عمل می‌اید. فرم غیرآلی نیتروژن؛ این ماده حاصل هیدرولیز نیتروژن آلی و دی‌نیتریفیکاسیون می‌باشد. از جنبه میزان انرژی مورد نیاز برای جذب نیتروژن» گیاهان این فرم نیتروژن را به فرم نیترات ترجیح می‌دهند. در شرایط خاصی از دما و ]0 مولفه یونیزه نشده آمونیاک می‌تواند برای حیات آبزیان سمی باشد. مولفه یونیزه نشده آمونیاک با افزایش دما و ]0 زیادتر می‌شود. شرایط محیطی که در آن غلظت اکسیژن صفر است. برای توضیح فرایندهایی که در غیاب اکسیژن صورت می‌گیرد به کار برده می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- 22 ی ردیف مفهوم با اصطلاح ۸۵1۷۲1۵[ ۵1 مدل تحلیلی 6 اسان ساخت 5 م۸026 زیست‌بوم آبی (1 ۸5511311011۷6 ظرفیت خودپالایی 06 0 ۸1120 جلبک ؛ اتوتروف 5 ۳۵0210۵ [۳۵010:۵ یل تجزیه باکتریایی 6 بستری, مربوط به کف م5 ۳ (۳۳70005 8100361۵] 0 1۳۵۳۵ )8301( 7101021۵1 1 ۳۵۷۵۱ )7[]( حذف زیستی مواد مغذدی راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها توضیح جواب دقیق مجموعه معادلات دیفرانسیل حاوی عبارت‌های نقل و انتقال,» دیفیوژن» و واکنشی مدل کیفی آب. از جواب‌های تحلیلی مدل‌ها معمولا برای چک کردن میزان عکس‌العمل محاسبه شده توسط تخمین‌های مدل‌های عددی استفاده به عمل می‌آید. شرایط محیطی به وجود آمده در اثر فعالیت‌های انسانی مولفه‌های پیچیده جاندار و بی‌جان منابع آبی. زیست بوم آبی یک واحد اکولوژیکی است که شامل ویژگی‌های فیزیکی (مانند جریان یا سرعت و عمق)» جمعیت زیستی ستون آبی و بسترء و ویژگی‌های شیمیایی مانند جامدات محلولء اکسیژن محلول, و مواد مغذی میشود. مولفه‌های جاندار و بی‌جان سامانه آبی با یک‌دیگر اندرکنش داشته و بر ویژگی‌ها و حالت هر مولفه تاثیر می‌گذارند. میزان بارگذاری آلودگی (بیان شده بر حسب جرم در واحد زمان) قابل تخلیه به منبع آبی خاص بدون ایجاد شرایطی که از استاندارد یا معیارهای کیفیت آب تخطی صورت گیرد. از این اصطلاح در تعریف توان منبع آبی برای جذب و مصرف طبیعی مواد الی فاضلاب ورودی بدون تاثیر سو بر کیفیت آب یا حیات ابزیان استفاده می‌شود. موجودات فتوسنتزی که در اثر چسبیدن به سطح سنگی سخت در یک مکان ثابت باقی می‌مانند. جلبک‌های چسبیده که معمولا" در محیط‌های کم عمق با بستر سخت یافت می‌شوند. تاثیر زیادی بر میزان جذب مواد مغذی و نوسانات شبانه‌روزی غلظت اکسیژن دارند. موجوداتی که کربن سلولی خویش را از طریق تبدیل دی‌اکسید کربن به دست می‌آورند. تبدیل دی‌اکسید کربن به بافت سلول الی فرایندی احیایی بوده که به ورود خالص انرژی نیاز دارد. انرژی مورد نیاز برای ساخت سلول‌ها توسط نور یا اکسیداسیون شیمیایی تامین می‌گردد. آتوتروف‌های قادر به استفاده نور (فتوتروف) شامل جلبک‌های فتوسنتزی و باکتری‌ها می‌شود. آتوتروف‌های استفاده کننده از انرژی شیمیایی(کموتروف) شامل باکتری‌های تولیدکننده نیترات (نیتریفایر) می‌شود. غلظت پس‌زمینه شرایط فیزیکی» شیمیایی» و زیستی ناشی از فرایندهای طبیعی زمین‌ریخت‌شناسی مانند هوازدگی یا انحلال مواد تجزیه ناشی از اکسیداسیون» یا فسادء مواد آلی توسط باکتری‌های هتروتروف. باکتری‌ها از کرین آلی موجود در مواد آلی به عنوان منبع انرژی مورد نیاز برای ساخت سلولی استفاده می‌کند. به موادی گفته میشود. به‌ویژه رسوبی» که بر بستر زیست بوم آبی یافت می‌شود. این اصطلاح برای توضیح موجوداتی که بر یا در ته منبع آبی زندگی می‌کنند نیز استعمال می‌گردد. در شرایط بی هوازی» یا غلظت اکسیژن کم» باکتری‌های دی‌نیتریفایر از طریق احیای نیترات به آمونیاک و گاز نیتروژن مواد سلولی خویش را تولید می‌نمایند. دی‌نیتریفیکاسیون یکی از مولفه‌های چرخه کلی نیتروژن بوده و نشان داده شده است که جزء عمده‌ای از میزان کل نیتروژن موجود در مجاری آب شیرین کم عمق و زیست بوم‌های خوری (ع0۹1121111) را تشکیل می‌دهد. ساخت کرین سلولی توسط جلبک‌های چسبیده به کف سامانه آبی طبیعی. معمولا این فرایند به علت تبعیت از میزان نور قابل دسترسی,» به مجاری آبی کم عمق محدود است. میزان اکسیژن در واحد حجم مورد نیاز برای اکسید کردن (تثبیت) زیستی یا شیمیایی (بیوشیمیایی) مواد آلی قابل تجزیه زیستی . اندازه‌گیری این عامل معمولا در مدت زمان مشخص (۵» ۲۰۰۱۰ روز) صورت می‌گیرد. ترم ]1300 معمولا برای آزمایش (] 3[ پنج روزه به کار برده می‌شود. روش تصفیه‌ای که در آن از فرایندهای زیستی برای کاهش کمیت نیتروژن و فسفر تخلیه شده به مجاری آبی استفاده می‌گردد. چیدمان فرایندهای مورد استفاده در این سامانه‌های تصفیه برای تسهیل انجام فرایندهای -------- صفحهٔ بعد -------- و ۳۸ 1 مفهوم یا اصطلاح ۳05 زیست توده» جرم سلولی 80۵۲۷ 1011 واسنجی شرایط مرزی 6 کلراید |10۳0 آن)؛ کلروفیل ۲0۳۵1۵ 10 001110۳۱ 4۵ باکتری کلیفرم ۲0۵۳۵۱6۱6 868 اختلاط کامل )+ غلظت خم همه دراه هون نوا ماده پایدار پایستار 4 آ[0۳085-۹0011012) 3 تنتحزیه 1(۳ دی‌نیتریفیکاسیون» شوره زدایی ٩۱۳۵۲۱ ۷۳‏ 180دع2] جریان طراحی 1205182112100 ۵ کاربری خاص» کاربری تعیین شده 0 ترقیق. رقت 1215011۵۲06 15 1215401۷60 00 )10( 121۹01۷۵0 07۷۷82010 8 ۱: توضیح مقدارء یا وزن» یک گونه یا گروهی از ارگانیسم‌های زیستی در داخل یک حجم یا سطح خاصی از زیست بوم مقادیر یا توابع معرف حالت سامانه در محدوده‌های مرزی. آزمایش و تنظیم مدل به محموعه‌ای از داده‌های میدانی استفاده نشده در ساخت مدل؛ شامل به حداقل رساندن انحرافات بین شرایط اندازه‌گیری شده میدانی و خروجی مدل از طریق انتخاب ضرایب مناسب مدل نیز می‌شود. مرتبط با یا حاوی کربن مشتق از پسماندهای گیاهی و حیوانی اتم کلر موجود در محلول که حاوی شارژ الکتریکی ۱- می‌باشد گروهی از رنگ دانه‌های سبز فتوسنتزی که عمدتا در کلروپلاست‌های سلول‌های گیاهی یافت می‌شود. مقدار کلروفیل 44 که یک رنگ دانه خاص است. به عنوان معیاری از زیست توده جلبکی در آب‌های طبیعی به کار می‌رود. آثار سمیتی که برای مدت زمان زیادی (غالبا یک دهم یا بیش‌تر از دامنه عمر) تداوم دارد. آثار مزمن می‌تواند شامل مرگ و میرء کاهش رشد. یا کاهش تولید مثل گردد. گروهی از باکتری‌ها که معمولا در روده‌های حیوانات خونگرم از جمله انسان‌ها زندگی می‌کنند. از این عامل به عنوان شاخص وجود یا ورود فاضلاب به آب‌های طبیعی استفاده می‌شود. عدم وجود تفاوت غلظت یک آلاینده خاص در سراسر مقطع خاصی از منبع آبی مقدار ماده در واحد حجم محلول. معمولا بر حسب میلی گرم بر لیتر (1118/111) یا جزء در میلیون (00171) اندازه‌گیری می‌شود. ماده‌ای که هیچ واکنش شیمیایی یا زیستی در یک زیست بوم بر روی آن انجام نمی‌شود. سطح‌تر شده یک منبع آبی که عمود بر مولفه طولی جریان می‌باشد. شکست متابولیکی مواد آلی پیجیده به مولکول‌های ساده‌تر؛ حاصل این واکنش‌ها آزادسازی انرژی و تولید ترکیبات آلی و غیرآلی می‌باشد. به تنفس نیز رجوع نمایید. تجزیه نیترات به نیتریت و آمونیاک که نهایتا باعث آزادسازی گاز نیتروژن به اتمسفر می‌شود. بده جریان مورد استفاده برای مدل‌سازی حالت پایداری تخصیص بار آلودگی کاربری‌های مشخص شده در استانداردهای کیفیت آب برای هر منبع آبی یا قسمت خاصی از آن. این کاربری‌ها صرف نظر از این که در عمل این الزامات حاصل می‌شود یا نه» مشخص می‌گردد. محوزهای صادره توسط سازمان‌های نظارتی که در آن حدود مشحصی برای نوع و میزان آلاینده‌هایی که یک مقدار اکسیژن محلول در آب. این عامل معیاری از میزان اکسیژن قابل استفاده در فعالیت‌های بیوشیمیایی و هم نوسانات طولی غلظت اکسیژن محلول که معرف کاهش میزان افت اکسیژن و برگشت به حالت اول پس از فعالیت‌ها یا فرایندهایی که دارای مدت یا چرخه تقریبا ۲۴ ساعته بوده یا در این مدت کامل می‌شوند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱5 ی ردیف مفهوم یا اصطلاح ۱۱0 فاضلاب بهداشتی 0 1۳۵1۵86 حوضه زهکشی ۷( 1۷6؛ مطالعه رنگریزی ۵۵۵1 1۷۵1 0 1۷۵16 1 ساب 6 با ۳۱۲1۵۲۲ پلوم یا توده پساب ۳00 |1۵۵۵ ۳۲۳۵1۵1101 مدل تغذیه‌گرایی» مدل ۳۹110۱ ضریب زوال» ضریب خاموشی 0 ]0۲ ۳۵۵۱۵۲ 0 |۳۵ کلیفرم مدفوعی 15 ۳1۳۵-0۳۵6۲ سینتیک درجه اول ۳1000 لخته‌سازی, فلوکولاسیون 1 گرادیان ۲۵۲-0 0 10 ع(۳ هتروتروف» دگرپرور |۵۵ ۲1۷۵۳۵۵۷۵1۵ مدل هیدرودینامیکی راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها و و توضیح ٍ فاضلاب انسانی تولیدی در مناطق مسکونی» تجاری,» سازمانی و تاسیسات مشابه قسمتی از سطح زمین محدود شده توسط خط مستقیم توپوگرافیکی که در آن رواناب ناشی از بارش معمولا به صورت ثقلی به محاری آبی پذیرنده هدایت می‌گردد. اصطلاحات دیگر مترادف آن. حوضه آبریز (۷/2]0151160)» حوضه رودخانه» و واحد هیدرولوژیکی می‌باشد. استفاده از ماده پایدار برای ارزیابی رفتار فیزیکی یک سامانه طبیعی در اثر یک ورودی خاص فرمولاسیون ریاضی تفسیر کننده رفتار فیزیکی یک سامانه یا فرایند و نوسانات زمانی آن مدل‌سازی رفتار پدیده‌های فیزیکی, شیمیایی» و زیستی و نوسانات آنها نسبت به زمان سامانه اندرکنشی (111]6۳2211۷6) که شامل ارگانیسم‌های موجود در یک جمعیت طبیعی و شرایط محیطی فاضلاب مایع بهداشتی یا صنعتی (خام» تصفیه شده به صورت ناقص یا کامل) که از لوله» تصفیه‌خانه, یا تانک سپتیک به رودخانه وارد می‌شود. میزان آلودگی ناشی از تخلیه (یا ریزش) جریان فاضلاب به رودخانه. گرادیانی از غلظت در این پلوم که از نقطه تخلیه به رودخانه تا انتهای دامنه, سیر نزولی غلظت مشاهده می‌شود. وجود دارد. فرمولاسیون ریاضی تشریح کننده همرفتی» پراکنش, و واکنش‌های زیستی » شیمیاییء و زیست ریخت‌شناسی موثر در رشد و تجمع جلبک در زیست بوم آبی. این نوع مدل‌ها نوعا شامل یک یا چند گروه آلگ. مواد مفذی غیر معدنی و معدنی (نیتروژن و فسفر)» کربن آلیء و اکسیژن محلول می‌شود. معیاری از کاهش (جذب) شدت نور در داخل ستون آب ضریب مورد استفاده برای به حساب آوردن عدم قطعیت‌های موجود در معرفی» شبیه‌سازی» یا طراحی یک سامانه باکتری‌های موجود در روده یا مدفوع حیوانات خونگرم. این باکتری‌ها غالبا به عنوان شاخص کیفیت بهداشتی آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. به باکتری کلیفرم نیز رجوع شود فرایندی که در آن ذرات معلق کلوییدی یا خیلی ریز به لخته‌های بزرگ‌تر تبدیل شده و درنهایت ته‌نشین می‌گردند نرخ کاهش (یا افزایش) یک کمیت نسبت به کمیت دیگر؛ برای مثال, نرخ کاهش دما با افزایش عمق در رودخانه با دریاچه مواد مغذی گونه‌های مختلف فیتوپلانکتون می‌باشد. مقدار کم این ثابت نشان‌گر توان بالای گروه جلبکی برای موجوداتی که از کربن آلی برای تشکیل بافت سلولی استفاده می‌کنند. باکتری‌ها نمونه‌ای از هتروتروف‌ها فرمولاسیون ریاضی مورد استفاده برای شرح فرایندهای جریان» نقل و انتقال,» و ترسیب در مجاری پذیرنده -------- صفحهٔ بعد -------- و اردیف ۶۳۷ مفهوم یا اصطلاح 58[ هیدرولیز 0 1 در محل 5 ]1111۵ شرایط اولیه 6 131118 [1111۵] ناحیه اختلاط اولیه 6۵ ۴۱۵۲16 )8 اشباع نور ]۳۵16 1020108 بارگذاری» نرخ بارگذاری (۸آ) 2110021101 1۲۹۵۵ تخصیص بارء سهم‌بندی بار [0211۵] ور نت و۵۱۵ ]۵۷-]10۲ )70010( بده کم 6 ماکروفیت 10۷ 0۲ ۱1۵۲۵21 (۱105) 06 ٩۹]2۵؛‏ موازنه جرمی ۱1۵113612110۵ 1061 16115 ۱۷1۱۳۱۳۵۶ ویژگی‌های اختلاط 0 1/۲۳۲ نسبت ۲ به ۳ ۳10 (0 ۱5۷ توضیح ا واکنش‌هایی که بین مولکول‌های آب و مواد شیمیایی رخ می‌دهد. حاصل این واکنش‌ها شکسته شدن یک پیوند مولکولی و تشکیل پیوندهای جدید با مولفه‌های مولکول آب می‌باشد اندازه‌گیری‌های در محل شامل اندازه‌گیری‌های مولفه یا فرایندها در سامانه مقیاس صنعتی یا میدانی (در مقابل اندازهگیری‌های آزمایشگاهی) می‌باشد حالت سامانه قبل از ورود یک جریان یا عامل بهم زننده شرایط. از این اصطلاح برای تعریف شرایط شروع ناحیه مجاور محل تخلیه به رودخانه که فرایندهای ترقیق پساب رخ میدهد. نظر به اندرکنش آثار ترکیسی شناوری پساب. لایه‌بندی طبیعی» و جریان آب. پیش‌بینی میزان رقیق‌سازی اولیه می‌تواند پیچیده باشد شرح نرخ و حالت تغییر در تجزیه و تبدیل یک ماده در زیست بوم میزان نور بهینه مورد نیاز برای رشد آلگ‌ها و ماکروفیت‌ها و فتوسنتز کل مقدار مواد (آلاینده) ورودی به سامانه از یک با چند منبع آلوده‌ساز؛ واحد اندازه گیری در نرخ بارگذاری وزن در واحد زمان است قسمتی از کل حداکثر بار آلودگی روزانه دریافتی توسط منبع پذیرنده که به یک یا چند منبع آلوده‌ساز تخصیص داده می‌شود میانگین ۷ روزه بده کم که هر ۱۰ سال یک بار رخ میدهد؛ این آماره مبتنی بر احتمال در تعیین شرایط جریان طراحی رودخانه و برای اهداف ارزیابی اثر تخلیه پساب بر کیفیت آب رودخانه مورد استفاده قرار میگیرد گیاهان بزرگ آوندی ریشه‌دار در منبع آبی مولفه فرایند [(]۸/1 ]1 که برای به حساب آوردن عدم قطعیت رابطه بین بار آلاینده و کیفیت به دست آمده در منبع پذیرنده لحاظ می‌شود معادله‌ای که بین شار (10]) جرم ورودی به یک مساحت تعریف شده و شار جرم خروجی از آن مساحت رابطه ایجاد می‌نماید. شار ورودی باید برابر شار خروجی باشد سامانه عبارات ریاضی توصیف کننده توزیع مکانی و زمانی اجزای کیفی آب حاصل از انتقال و یک یا چند فرایند و اندرکنش در داخل یک زیست بوم. از مدل ریاضی به عنوان مبنای ارزیابی‌های سهم‌بندی بار آلاینده استفاده به عمل می‌آید مرتبط با تمایل آب‌های طبیعی برای مخلوط شدن؛ پخش مواد ذره‌ای و محلول در آب‌های مجاور نسبت نیتروژن به فسفر در سامانه آبی. از این نسبت به عنوان شاخص شرایط محدود کننده مواد مغدذی برای رشد جلبک‌ها و هم‌چنین تحلیل سطح تغذیه‌گرایی آب‌های پذیرنده استفاده میشود اکسیداسیون نمک‌های آمونیاکی به نیتریت (توسط باکتری‌های نیتروزوموناس) و متعاقب آن اکسیداسیون نیتریت به نیترات توسط باکتری‌های نیتروباکتر موادی که در یک محیط خاص در آثر واکنش‌های شیمیایی یا زیستی تجزیه و تبدیل می‌شوند -------- صفحهٔ بعد -------- ۱5۸ ی ردیف مفهوم یا اصطلاح [01001] 6 11۵61 ۱۷۷1۳۱۵۲۱1۵ مدل عددی 1 ماده مغذی از 0 1۱۱۱۵۱۹۱۱۱1۱۱۱11 محدودیت مواد مغذی 0۲82116 17 ماده آلی 0۳0۵۱۵۹ ارتوفسفات 0( اکسیداسیون 40 07860 اکسیژن‌خواهی 0 ال 08200 0 0۷860 00611161615 ۳۵۲۲110 1 6[ ۳۵؛ رواناب پیک 0 پریفایتون ۳00/00 دوره نور 15 فتوسنتز ۳۳۲۵۱ 0 پلانکتون ۵ ]۳۵۱۱؛ منبع نقطه‌ای 1 آلاینده ۳۳1 راهنمای مطالعات ظلرفیت خودپالایی رودخانه‌ها توضیح آلودگی ورودی به رودخانه که از چند منبع ناشی شده و به جای ورود از طریق یک لوله خاص, از سطح نسبتا بزرگی وارد می‌گردد. منبع غیرنقطه‌ای را می‌توان به فعالیت‌های مرتبط با زمین یا آب که شامل تانک‌های مدل‌هایی که جواب معادلات دیفرانسیل توصیف کننده فرایندهایی طبیعی را به صورت تخمینی بیان میکنند. در این تخمین از روش گسسته سازی مولفه‌های زمانی و مکانی سامانه یا فرایند استفاده می‌شود عنصر اصلی مورد نیاز برای رشد موجودات جاندار. برای مثال برای رشد فیتوپلانکتون دی‌اکسید کرین, نیتروژن» و فسفر مورد نیاز می‌باشد نقصان ماده مغذی (نیتروژن و فسفر) مورد نیاز توسط میکروارگانیسم‌ها برای متابولیزه کردن مواد آلی جزء آلی که شامل باقیمانده‌های گیاهی و حیوانی موجود در مراحل مختلف تحزیه, سلول‌ها و بافت‌های به صورت جزء ماده آلی موجود در نمونه خاک یا آب اندازه گیری می‌گردد فرمی از فسفات که بدون نیاز به هر گونه تجزیه اضافی برای متابولیسم زیستی قابل استفاده می‌باشد واکنش شیمیایی اکسیژن با فلزات یا ترکیبات آلی که در آن یک اتم هیدروژن یا عنصر دیگر حذف می‌گردد. این فرایند عامل مهمی در تشکیل خاک بوده و آزادسازی انرژی از مواد سوختی سلولی را ممکن می‌سازد معیاری از میزان اکسیژن محلول مورد استفاده توسط میکروارگانیسم‌ها برای اکسیداسیون مواد آلی. به اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی نیز رجوع شود کمبود اکسیژن در سامانه آبی در اثر اکسیداسیون مواد آلی هوادهی یا اکسیژن‌دهی مصنوعی یک سامانه (نمونه) آبی برای اشباع کردن آن از اکسیژن. اشباع اکسیژن به مواد شیمیایی موجود در محلول بسته به ضریب تقسیم رسوب-به-آب خود به فاز محلول و فاز جذب سطحی بیش‌ترین مقدار تراز یا بده بر اثر سیل یا یک واقعه بارش به سیل پیک یا بده پیک نیز موسوم است جلبک چسبیده به بستر دوره زمانی عکس‌العمل فصلی موجودات به تغییرات مدت زمان نور روزانه (به شکوفه نشستن, جوانه‌زنی دانه‌هاء تولید مثلء و مهاجرت معمولا" تحت کنترل دوره نوری هستند) ساخت بیوشیمیایی ترکیبات آلی کربوهیدراتی از آب و دی‌اکسید کربن با استفاده از نور خورشید و کلروفیل. فتوسنتز در کلیه گیاهان که شامل گیاهان آبزی مانند آلگ و ماکروفیت می‌شود. انجام می‌گردد. فتوستتز در گروهی از گیاهان تک سلولی میکروسکوپی که در منابع آبی به صورت انفعالی حرکت می‌کنند. به آلگ نیز رجوع نمایید گروهی از گیاهان و حیوانات میکروسکوپی که به صورت انفعالی در منابع آبی در حرکت یا شناور می‌باشند. پلانکتون‌ها شامل فیتوپلانکتون (گیاهان) و زئوپلانکتون (جانواران) می‌شود بار آلودگی تخلیه شده در یک نقطه مشخص از لوله, کانال ریزش» مجاری انتقالی پساب تصفیه‌خانه‌های بهداشتی و صنعتی. منابع نقطه‌ای شامل بارگذاری آلودگی شاخه‌های فرعی به رودخانه اصلی نیز می‌شود شامل پاتوژن‌هاء فلزات سمی, مواد سرطان‌زاء مواد اکسیژن‌خواه, با دیگر مواد مضر می‌گردد. تصفیه فاضلاب برای حذف یا کاهش آلاینده قبل از تخلیه به داخل یک سامانه تصفیه یا منبع پذیرنده -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۰۶ ۱۰۷ ۱۰۸ ۱۹ ۱۱۰ ۱۱۱ ۱۱۲ ۱۱۳ ۱۱۴ ۱۱۵ ۱۱۶ ۱۱۷ ۱۱۸ ۱۱۹ ۱۳۰ ۱۳۱ ۱۳۲ ۱۳۳ مفهوم یا اصطلاح 1۷ ۳۳۱۳۱۵۲۷ تولید اولیه 1 ۳۳11۵۲۷ 1 ۳۳۱۵۳1۷ آلاینده اولویت دارء آلاینده اولیه 6 110ع۵ع ۲۳ 0 ضریب نرخ واکنش 0 لهوادهی 7 ۶ ۲۵۱۷۱۳ع 1۳ منبع آبی پذیرنده 58 1۵۱۲۵010۲۷ مواد آلی دیرپا 10 16۹6۲۷۵ ظرفیت رزرو 1۳6۹10666 6 زمان ماند 0 تفس 5000۵۲۷ 1 1 رسوب 5۵0۵1160 0( اکسیژن‌خواهی رسوب اور 1111 111 ته‌نشینی» ترسیب شبیه‌سازی 0 ؛ جذب |۵۵ 5120۷-۹1216 مدل حالت دایمی 0 5101010161۳16 46 سوبستره ۱2۹ توضیح معیاری از نرخ تولید و تجمع مواد آلی در اثر فعالیت‌های فتوسنتزی و کموسنتزی ارگانیسم‌های تولیدکننده (عمدتا گیاهان سبز). نرخ تولید اولیه از طریق اندازه‌گیری مقدار اکسیژن آزاد شده (روش اکسیژن) یا مقدار کربن جذب و تبدیل شده توسط گیاه (روش کربن) تخمین زده می‌شود فرایند تصفیه فیزیکی فاضلاب که در آن ترسیب جامدات معلق صورت می‌گیرد. در این فرایند معمولا 7۲۵-۳۵ جامدات معلق و اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی حذف می‌شود آلاینده‌های دارای پتانسیل آسیب رسانی زیاد که در لیست اولویت نظارتی و کنترلی قرار دارند. در این لیست. فلزات, مواد غیرآلی و دامنه وسیعی از ترکیبات آلی طبیعی و مصنوعی مشاهده می‌شود ضریب توصیف کننده نرخ تغییر و تبدیل یک ماده در یک بستر محیطی با ویژگی‌های فیزیکی,» شیمیایی و زیستی خاص مانند دما و غلظت اکسیژن محلول شار خالص اکسیژن از اتمسفر به منبع آبی با سطح آزاد نهرء رودخانه, دریاچه, تشکیلات آب زیرزمینی و منابع دیگری که آب‌های سطحی و فاضلاب‌های خام و تصفیه شده به صورت طبیعی یا مصنوعی به آنها وارد می‌شود. دامنه وسیعی از مواد آلی تولید شده توسط انسان که در مقابل تجزیه شیمیایی یا باکتریایی مقاوم می‌باشند. این ترکیبات شامل آفت‌کش‌هاء علف‌کش‌هاء تمیز کننده‌ها و حلال‌های خانگی, و سیالات خشک‌شویی می‌شود نرخ بارگذاری کنار گذاشته شده در محاسبات سهم‌بندی بار آلاینده برای به‌حساب آوردن عدم قطعیت‌ها و توسعه در آینده مدت زمان اقامت یک آلاینده در داخل یک بازه از رودخانه. زمان ماند از طریق بده جریان و حجم یک بازه رودخانه یا سرعت متوسط جریان و طول یک بازه رودخانه به دست می‌اید فرایند بیوشیمیایی که در آن ماده سوختی سلولی با کمک اکسیژن اکسید شده تا انرژی مورد نیاز تداوم حیات تامین گردد؛ در حین تنفس اکسیژن مصرف شده و دی‌اکسید کربن آزاد می‌شود. فرایندهای تصفیه زیستی هوازی یا بی هوازی که شامل لحن فعال متداول می‌باشند و با هدف حذف مواد آلی محلول طراحی می‌شوند. میزان حذف آلاینده‌های قابل تجزیه زیستی در این فرایندها به بالای ۹۰ درصد می‌رسد. تصفیه‌خانه با چیدمان فرایندهای تصفیه فیزیکی-شیمیایی- زیستی به تصفیه خانه‌های ثانویه موسوم مواد آلی و غیرآلی ذره‌ای که به صورت تحکیم نیافته در کف منابع آبی تجمع می‌کنند. بخشی از جامدات تخلیه شده به منبع آبیء مواد آلی می‌باشند که پس از ته‌نشین شدن بسته به شرایط محیطی به صورت هوازی و بی هوازی تجزیه می‌شوند. اکسیژن مصرف شده در حین تجزیه هوازی» مولفه اکسیژن‌خواه دیگری برای منبع آبی می‌باشد فرایند نشست رسوبات آبی یا بادی یا دیگر مواد استفاده از مدل‌های ریاضی برای تخمین رفتار مشاهده شده در یک سامانه آبی طبیعی در عکس‌العمل به ورودی‌ها چسبیدن یون‌ها یا مولکول‌های موجود در گاز یا مایع به ذره جامد در تماس با آنها مدل ریاضی که از اعداد و ارقام ثابت ورودی برای پیش‌بینی ارقام ثابت غلظت‌های کیفیت آب استفاده می‌کند. نسبت مبتنی بر موازنه جرمی برای مواد مغذی» کربن و آلگ‌های آلی (نسبت نیتروژن-به-کرین) -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۵ ۱۳۶ ۱۳۷ ۱۳۸ ۱۳۹ ۱۳۰ ۱۳۱ ۱۳۳۲ ۱۳۳ ۱۳۳۴ مفهوم یا اصطلاح 5 5۳206 آب‌های سطحی دوه 5۹06000 جامدات معلق 1 10۲110۲۷ [۵ ]210 [012] در ۸۱1۱ نیتروژن کلدال کل 1۵۷ ۸1۵۳۱۲۵۲ [۵ا10۵" )1311[( |4۵ حداکثر بار کل روزانه 06 ]17۵1151 زمان گذر 0 102 ۷۷/۵۹۲۵ سهم‌بندی بار آلاینده ۷۷/۵16۲ 92111۷ 4۵ ۷۷/۵16۲ 1 15 استانداردهای کیفیت آب 0 زئوپلانکتون راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها توضیح منابع آبی موجود بر سطح خاک. معمولا به منابع آبی طبیعی مانند رودخانه. دریاچه و آبگیر گفته می‌شود. ذرات (رسوبات) معلق آلی و غیرآلی معلق و حمل شده توسط سیال (أب). تعلیق در اثر مولفه‌های به طرف بالای توربولانس, جریان آب. یا تعلیق کلوییدی می‌باشد. فرایندهای تصفیه فاضلاب طراحی شده برای حذف یا تغییر شکل‌های ترکیبات نینروژن یا فسفر موجود در کل نیتروژن آلی و آمونیاکی موجود در یک نمونه که توسط روش کلدال اندازه‌گیری می‌شود. جمع سهم‌بندی‌های بار آلاینده و سهم‌بندی بار. یک حاشیه ایمنی برای هر دوی این سهم‌بندی‌ها در نظر گرفته می‌شود تا هر گونه بارگذاری اضافی صرف نظر از منبع بارگذاری باعث تجاوز از حدود استاندارد کیفیت آب نگردد. در چرخه‌های مواد مغذی, به میانگین مدت زمانی که یک ماده در یک فرم خاص باقی می‌ماند گفته می‌شود؛ به نسبت زیست توده به تولید نیز اطلاق می‌گردد. قسمتی از کل حداکثر بارگذاری آلودگی روزانه یک رودخانه که به یک منبع نقطه‌ای موجود یا آنی آلوده‌ساز تخصیص داده می‌شود. این معیارها می‌تواند عددی با تشریحی باشد. معیارهای عددی غلظت‌های استنتاج شده از طریق روش‌های علمی برای حفاظت از سلامتی انسان و حیات آبزیان می‌باشد که توسط سازمان‌های نظارتی اعمال می‌گردد. معیارهای تشریحی عباراتی است که اهداف کیفیت مطلوب آب را شرح می‌دهد. قانون یا مقرراتی است که از مولفه‌های کاربری 1 کاربری‌های تعیین شده منابع آبی, معیارهای عددی و حیوانات بسیار ریز (پروتوزوئر سخت‌پوست. جنین ماهی, لارو حشره) موجود در منابع آپی که به صورت انفعالی همراه با جریان آب یا موج حرکت می‌کنند. -------- صفحهٔ بعد -------- منابع و مراجع ).۹ منابع و مراجع ۱- مجموعه قوانین و مقررات حفاظت محیط زیست ایران. دفتر حقوقی و امور مجلس سازمان حفاظت محیط زیست., اسفند ماه ۳/۸۳ 2-۳-0-0 ۳۳۸۵-۵2 خاک مه معسنطط با 20۵ ععممل نب عمط 1 00111۵ ۱0۵ -2 ۳-99-007۰ -[ 1۹/1۳۳۸۵۵۵4 ۲۳۵۲ 10۵1001۵ 1۵۲ آ۳۲۵۵۵ -3 ۸ م(۳:۵:10 000۵؟) ۳۳۵۵۵۵ ]1۱ 1۳۵6 +ک 1010 عحد- 0۵111۷ ۷۷۵۱۵۳ 1۵۳ عع لو اد -4 ۰ آ]دباع ۸ 10-99-001- 8641 40 51۳۵۹ :2 800 محلهما رنه ۱1۵ آها0 1 ع2 م1۵۱۵ ۲۵۳ ۱200۵ ععمملنی امعنصطع 1 -5 ۰ ۱/1۵۳0 7-0020 ۹23-8-9 ۲۱۷۵۵۹۰۳۳۸ 1۰ ۸0۳11 440/4-91-0020 ۳۳۵۵۵۳۳۸ 1۱/1 16 نذا 0عدد0- 0۵111 ۷۷۵۵۳ 1۵۳ 6 ی -6 ۳۵11۵8 [۵ 0۷6110 200 106 1۵۲ ۳۳۵۵۵۳۵ ع ند ۸ ادهش ناه ۷۷۵۱۵ -7 600/6۰ ۳۳۸ 200 د600/6-85/002 ۲۳۸ .له اع دا[:۸ 11 00 ] ۵ا۳۵۳ 600۵۵۳۰ 200 ععدای5 ۱905 ۰ 201 51۳۵۹ :11 ا00ظ خط ما۸ هم عاحد ۷۷ ۳۵۵۳۵۵ 1۵۳ 200۵ ععم نی امنصط 1 -۵ ۰ 06۳۴ 4-020۰5001 -440/4- ۳۳۸ [۸:۵[۷۵ 0ع111 |ام زگ -دص ۸11000 دما عادد ۷۷ ۳۲۵۵۳۵۵۵ 1۵۳ ۱20۵ عممعلی امعنصط1 -9 ما1 100 ۵0۵۳2108 ۳0۵1۷۹ 1۵۳ 01۵11005] ۳۵۲ ۲۷۳۳۹5 2 011اعل0 1۵۲ ۱۳۵۵ 5600166 51۳۵۵۰ 4 ۵ ناه ع[۵۵[120 ۸01 ۷۷/۵۵۲ معا ۳۵ ۵ 1۳۵۵0۵ -10 ۵5 ممنمنع۶ه ۳ ۲0۵ ۸5/۲۹5 ۵ 051 -۱| 91 1[ ۸-505-2-90-00 ۳۳ 01۵۱ 106 0۵111-02۹60 ۳۵۱۵۳ 1۵۳ ا 10 امرگ هط 1 -۱2 3 ,۷ ,۷۵۳ ۸10۷ .100 ,از 11- ۱/100۵ مالعا ۳۵۱10۳108 کدوک ۳۵۷۳۵۵۵۵ -۱35 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- دفتر نظام فنی اجرایی معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور» با گذشت بیش از سی سال فعالیت تحقیقاتی و مطالعاتی خود.ء افزون بر چهارصد عنوان نشریه تخصصی - فنی, در قالب آیین نامه» است. نشریه حاضر در راستای موارد یاد شده تهیه شده» تا در راه نیل به توسعه و گسترش علوم در کشور و بهبود فعالیت‌های عمرانی به کار برده شود. فهرست نشریات منتشر شده در سال‌های اخیر در سایت اینترنتی 13110://160.13۵0۳8۰1۳ قابل دستیابی می‌باشد. دفتر نظام فنی اجرایی -------- صفحهٔ بعد -------- 151216 3۵1۱ 0۴ 0 ۷1۵ 0۳6۹1000 ۲۵۳ ۹۳2۱۵۵21۲ 0120316 1 0 ۳ ]۹12712 61116 ۱0101ی) 1۱۱۱۱۱۳۱۱۵۵ ۹1:15 0201۳) ۱۱۹۱۹ ۲0. 1 8(۷ 0۲ ۱:0۹ 15100 06۳۷ اک 5۳۵16216 1۵۳ م1 1 016 0 ۸1121۳5 ۳۵۱۱۳۵۵ اه 5۳۵۶ 0 ۳۲۷۲۵ [2ع01 160 اه با2عظ 40 ۷۷۵1۲ 1۵۳ 51002705 12001۵" ۱۷۳ ۳۳۳ ۳۳۳۳ 200 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- با عنوان «راهنمای مطالعات ظرفیت خودپیالایی رودخانه‌ها» با هدف ارائه اطلاعات کلی برای کارشناسان فنی و برنامه‌ریزان‌جهت مطالعات ظرفیت‌خود پالایی رودخانه‌ها و برنامه‌ریزی تدوین یک استراتژی علمی به عنوان 78/1101 برای اصلاح کیفیت آب ضایع شده» رفع تهدیدات و مخاطرات و بپهسازی کیفیت‌آب رودخانه‌هایی است که‌اکسیژن خواهی بیو شیمیایی ((0(1]) زیاده اکسیژن محلول (00(]) کم و مواد مغذی و پدیده تغذیه‌گرایی موجب افت کیفیت رودخانه شده است. این راهنماء سطح میانه مطالعات ظرفیت بارگذاری و تدوین 73/10 را مورد توجه قرار می دهد وظرفیت بار گذاری مواد سمی» پاتوزن‌هاء و رسوبات را دربرنمی گیرد.