دفتر نظام فنی اجرایی دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. جمهوری اسلامی ایران ۸ ۸ مهم بح 9" ۵ تحت گم دی‌طی یی ی هر حیمت ۰ ۸4 ۰ ۰ به جمم ۵,۵ 5 ۵ م۸۸۲۱ ۸ معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور 7 دفتر نظام فنی اجرایی دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا ۰۲۵۹۵۹۲9۰۲ ۲۵://1۵۵ ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ ۰ ۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها/ معاونت نظارت راهبردی» دفتر نظام فنی اجرایی؛ وزارت نیرو» دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا.- تهران: معاونت برنامه‌ریزی و ح. ۱۵۱ ص.: جدول, نمودار.- (معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور. دفتر نظام فنی اجرایی؛ نشریه شماره ۴۸۱) (انتشارات معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور؛ ۴ 978-964-179-291-8 [(158 مربوط به بخشنامه شماره ۱۳۰/۴ مورخ ۱۳/۷ ۱ آب - مدیریت کیفیت. ۲. آب - آلودگی - دستنامه‌ها. ۳. آب - کیفیت - اندازه‌گیری. برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی. مرکز داده‌ورزی و اطلاع‌رسانی. ج. عنوان. د. فروست. ۹ ش. ۴۸۱ ۸۸الف/ ۳۶۸ 1۸ شایک ‎٩۹۷۸-۹۶۴-۱۷۹-۲۹۱-۸‏ 9785-964-1798 15807 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ناشر: معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهورء مرکز داده‌ورزی و اطلاع‌رسانی فیمت: ۲۵۰۰۰ ریال تاریخ انتشار: سال ۱۳۸۹ لیتوگرافی» چاپ و صحافی: واژه -------- صفحهٔ بعد -------- رباست جمهوری معاون برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور بخشنامه به دستگاه‌های اجرایی» مهندسان مشاور و پیمانکاران ۱۳۳۳/۳/۷ 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/ت۳۳۶۹۷ه مورخ ۱۳۸۵/2/۲۰ هیأت محترم وزیران)» به پیوست نشریه شماره ۴۸۱ دفتر نظام فنی اجرایی» با عنوان «راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها» از نوع گروه سوم ابلاغ می‌شود. دستگاه‌های اجراییء مهندسان مشاورء پیمانکاران و عوامل دیگر می‌توانند از این نشریه به عنوان راهنما استفاده کنند و در صورتی که روش‌هاء دستورالعمل‌ها و راهنمای بهتری در اختیار داشته باشندء رعایت مفاد این بخشنامه الزامی نیست. عوامل یاد شده باید نسخه‌ای از دستورالعمل‌هاء روش‌ها با راهنماهای جایگزین را به دفتر نظام فنی اجرایی ارسال کنند. ۲ -------- صفحهٔ بعد -------- اصلاح مدارک فنی کارشناسان برجسته مبادرت به تهیه این نشریه نموده و آن را برای استفاده به جامعه مهندسی کشور عرضه نموده است. با وجود تلاش فراوان» این اثر مصون از ایرادهایی نظیر غلط‌های مف‌مومی, فنی؛ ایهام» ایهام و اشکالات موضوعی نیست. از این‌رو از تسما خواننده گرامی صمیمانه تقاضا دارد در صورت مشاهده ه رگونه ایراد و انسکال فنی مرانب را به صورت زیر گزارس فرمایید: (- تسماره بند و صفحه موضوع مورد نظر را مشخ ص کنید. ۳ ایراد مورد نظر را به صورت خلاصه بیان دارید. ۳- در صورت امکان متن اصلاح شده را برای جایگزینی ارسال نمایید. 5 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. نشسانی برای مکاتبه : تهمران, میدان بهارستان» خیابان صفی علی‌شاه - مرکز تلفن ۳۳۲۷۱ معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهورء دفتر نظام فنی اجرایی :۷۷60 1۹۹۱۱1 1 1 ۱۱ -------- 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 ضوابطء 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 تأمین 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 (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 صنعتیء واحدهای مطالعهء طراحی و ساخت؛ - پرهیز از دوباره کاری‌ها 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 استاندارد. 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 الف -------- صفحهٔ بعد -------- ترکیب اعضای تهیه کننده, کمیته و ناظران تخصصی این راهنما در دانشگاه صنعتی شریف با مسئولیت آقای دکتر مسعود تجریشی و همکاری افراد زیر تهیه شده است. اسامی این افراد به ترتیب حروف الفبا به شرح زیر است: ۱ دکترای مهندسی عمران (أب و محیط اقای 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 ای حسین گنجی‌دوست دانشگاه تربیت مدرس دکترای مهندسی محیط زیست 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 آیران 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 آقای سید حسین هاشمی دانشگاه شهید بهشتی دکترای مهندسی محیط زیست کارشناسان معاونت نظارت راهبردی: 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 ۸/101 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- آزانس حفاظت محیط زیست (۳۳۸) ۳-۲- طبقه‌بندی آب رودخانه‌هاء معیارها و استانداردهای کیفیت آب و مقررات تخلیه پساب ۱-۳-۲- طبقه‌بندی آب رودخانه‌ها ۳-۳-۲ معیارهای کیفیت آب ۳-۳-۲ استانداردهای کیفیت آب ۴-۳-۲ مقررات تخلیه پساب در رودخانه‌ها ۴-۲- شاخص کیفیت آب (۷/)01) ۵-۲- نگرش‌های مربوط به حفظ سلامت و کیفیت آب رودخانه‌ها ۱-۵-۲- نگرش ارزیابی زیستی ۳-۵-۲ نگرش مبتنی بر کیفیت پساب ۳-۵-۲ 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 ۱۳ ۱۳۴ 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 ۴-۲-۳- زوال و انتقال آلاینده‌ها در داخل رودخانه ۳-۳- پاتوژن‌هاء باکتری‌ها و قارچ‌ها ۱-۳۳ پاتوژن‌ها ۳-۳-۳ باکتری‌ها ۳-۳-۳- قارچ‌ها 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 تغذیه گرایی ۱-۶-۳- رشد جلیک‌ها و جذب مواد مغذی ۲-۶-۳- مرگ جلبک‌ها ۳-۶-۳ ته نشینی جلیک‌ها ۴-۶-۳ مولفه‌های نیتروژن ۵-۶-۳- مولفه‌های فسفر ۶-۶-۳- 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 1۸111 ۱- ۴- کلیات ۲-۴- انتخاب مدل ۲۷ ۳۹ ۳۱ ۳۲ ۳۲ ۳۳۴ ۳۷ ۳۱ ۳۲ ۳۳ ۳۴ ۴۳۴ ۳۶ ۳۷ ۳۷ ۳۸ ۳۸ ۳۹ ۳۹ ۵۱ ۵۵ 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 ۱-۳-۴۳ روش حل تحلیلی ساده ۲-۳-۴ برنامه روش ساده شده برای تخلیه کننده‌های متعدد (۸/1[11-5۸/1۳) ۳-۳-۴ مدل‌های 2۳ ]۸1لنآل). ۸۱2۳-1۸۱۸5 نآ و اهنا ۴-۳-۴- برنامه شبیه‌سازی تحلیل کیفیت آب (۷۷۸۹۳5) ۵-۳۴ برنامه شبیه‌سازی هیدرولوژیکی- فورترن (15۳]1]) ۶-۲-۴-[11۷ - هلان ۷-۲-۴ (](۲1۱۷۸/0 ۸-۳-۴- سامانه ۸۹5175 فصل پنجم - شیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ۲۸/12 ۱- ۵- کلیات ۲-۵- اهداف مدل‌سازی ۳-۵- ارزیابی اولیه ۱-۳-۵ بررسی و ارزیابی منطقه مطالعاتی ۲-۳-۵- جمع‌آوری و بررسی داده‌های موجود ۳-۳-۵- تحلیل اولیه ۴-۳-۵ انتخاب چارچوب مدل‌سازی ۴-۵- مطالعات میدانی رودخانه ۱-۴-۵- مطالعه مشخصات هندسی هیدرولیکی ۳-۴-۵- نمونه‌برداری کیفیت آب رودخانه ۴-۴-۵- پایش فاضلاب ۵-۳-۵ آرزیابی زیستی ۵-۵- واسنحی مدل ۵۹ ۶۶ ۶۸ ۶۸ ۶۸ ۶۹ ۷۵ ۷۵ ۷۶ ۷۹ ۸۱ ۸۲ ۸۳ ۸۳ ۹۲ ۹۳ ۹۴ ۹۴ ۹۵ ۱:۷ ۱۰۷ ۱۸ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۱-۵-۵- تعیین ضرایب مدل ۲-۵-۵- تحلیل مولفه‌های اکسیژن خواه ۳-۵-۵ مقایسه کمی نتایج مدل و داده‌ها ۶-۵- اعتبارسنجی 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 منابع و مراجع ۱:۸ ۱:۰۹ ۱۱۰ ۱۱۱ ۱۱۱ ۱۱۲ ۱۱۲ ۱۱۳ ۱۱۳ ۱۱۶ ۱۱۶ ۱۱۹ ۱۳۰ ۱۳۳ ۱۳۹ ۱۹۱ -------- 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 کنات -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۱- هدف هدف از تهیه این راهنماء ارائه اطلاعات کلی جهت مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها و برنامه‌ریزی تدوین یک استراتژی خواهی بیوشیمیایی (18010) زیادء اکسیژن محلول (10)" کم و مواد مغذی و پدیده تغذیه‌گرایی موجب افت کیفیت رودخانه شده ۲-۱ دامنه کاربرد دامنه کاربرد این راهنماء سطح میانه مطالعات ظرفیت بارگذاری و تدوین .7۸4101 است و ظرفیت بارگذاری مواد سمی, پاتوژن‌ها و رسوبات را در بر نمی‌گیرد. ۳-۱- ظرفیت خودپالایی و فرایند ,۸1707 بیش‌ترین مقدار بارگذاری آلاینده قابل تحمل توسط یک رودخانه است به‌شرط آن‌که استانداردهای کیفیت آب رعایت شود. سهم‌بندی بار مواد زاید (۷/1. ۸)" بخشی از حداکثر بار کل روزانه است که به یک منبع آلودگی نقطه‌ای فعلی یا آتی تخصیص داده می‌شود. سهم‌بندی بار (1]۸)" درصدی از حداکثر بار کل روزانه است که به یک منبع آلودگی غیرنقطه‌ای فعلی یا آتی تخصیص داده می‌شود. محموع سهم‌بندی بار مواد زاید برای منابع نقطه‌ای (۷۷1. ۸) و سهم‌بندی بار برای منابع غیرنقطه‌ای (1]۸) به اضافه حاشیه ایمنی (۱105)" معادل 70/701 است (71/01<۷۷1۲۸+۱-۸+۸/05-ع1) [۵)] 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 محلول - اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی (8010/0) که در آن غلظت اکسیژن محلول از واکنش‌های مصرف اکسیژن توسط (1301, 4 020 |۵۵۱۵ 5۱0۳ - | 0 ۷60 [۹0 ۱ - 2 ۷(ا) ۲0 ۸۹۱۱11011۷0 -3 (ا۵00) 0010۵م] -4 ما ۵1۷ ۱۷1۵۱۵ [ها10 -5 0 ما عا۸دن 6-۷۷ ل7-1]۵ لاان‌ان5 ان [۱1۵۲۵- 8 -------- صفحهٔ بعد -------- ۷ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها نیتریفیکاسیون» و اکسیژن‌خواهی رسوب (5010)" 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 شرایط بحرانی بده کم) را نیز می‌توانند تخمین بزنند. در مطالعات ظرفیت خودپالایی و 1011 اطلاعات کمی مورد نیاز برای کمک به مدیران در تصمیم‌گیری‌های مربوط به 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 لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه را برای دستیابی به استانداردها و معیارهای کیفیت آب مشخص کرد. مولفه حاشیه ایمنی در محاسبات ۲۸/1 به لحاظ عدم قطعیت روابط بین بارگذاری و کیفیت آب گنجانده می‌شود. ظرفیت ذخیره مورد نیاز برای توسعه آتی را می‌توان در این مرحله در 7۸/1101 درنظ رگرفت. بر این اساس مهندسان طراح تصفیه‌خانه‌های فاضلاب می‌توانند گزینه‌های مختلف محموعه فرایندهای واحد را برای تصفیه بهینه و دستیابی به الزامات ۷۷].۸ ارزیابی کند. به طریق مشابه, برنامه‌ریزان و کارشناسان کاربری زمین می‌توانند سناریوهای مختلف "بهترین اقدامات مدیریتی " (8/1۳)" را برای برآورده کردن الزامات بارگذاری آلایندهای غیرنقطه‌ای (۸.]) تدوین کنند. مطالعات سهم‌بندی بار مواد زاید (۷۷]. ۸) اطلاعات لازم را برای کمک به تصمیم گیری موثر و کارآمد در مورد میزان لازم تصفیه در یک منبع یا منابع متعدد آلاینده فراهم می‌سازد. جهت گیری ۷/1۸ کیفیت آب است که با برقراری ارتباط کمی بین بار یک آلاینده مشخص و تاثیر آن بر کیفیت آب محقق می‌شود. بدین ترتیب, حداکثر بار مواد زاید قابل تخلیه در رودخانه به طوری که استانداردهای کیفیت آب مربوط به کاربری (کاربری‌های) رودخانه نقض نشودء را می‌توان تعیین کرد [۸]. با این مفهوم و با فرض متناسب بودن هزینه با میزان تصفیه, کم خرج ترین تصفیهء معادل حداقل تصفیه لازم برای رسیدن به استانداردهای مشخص کیفیت آب است. باید توجه داشت که با بهینه کردن طرح سامانه تصفیه»ء بهینه سازی بیش‌تری از نظر هزینه می‌توان انجام داد. بدین ترتیب» رویکرد بهتر برای تعیین کم‌خرج ترین سامانه‌های تصفیه, استفاده از شیوه ۷/1۸ 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 [1۸/41» استراتژی‌های کنترل منابع آلاینده نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای را تدوین می‌کند تا برآن اساس تصمیم گیران بهینه بودن آنها از نظر هزینهء کارایی فعالیت‌ها یا کنترل‌های مختلف کاهش آلاینده‌ها و نیز منافع اجتماعی - اقتصادی شیوه‌های مختلف سهم‌بندی بار آلاینده‌ها را مقایسه کنند. 40 0۱/860 5601161 - | 5 132806 1ک6ظ - 2 -------- صفحهٔ بعد -------- قصل اول - کلیاتن ۷ هدف از تدوین 78/11 تضمین شرایط لازم کیفی آب برای کاربری‌های مشخص شده رودخانه است. فایده دیگر یک برنامه درست و منطقی سهم‌بندی بار مواد زاید» 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 71/111 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 نباشند» 7۸/11 جهت اعمال کنترل‌های شدیدتر مبتنی بر کیفیت آب اجرا می‌شود. ۸۸1 ترکیبی از سهم‌بندی بار مواد زاید (۷۷1]. ۸) برای منابع نقطه‌ای» سهم‌بندی‌های بار (۸.]) برای منابع غیرنقطه‌ای و حاشیه ایمنی (۸105) می‌باشد. حاشیه ایمنیء در حقیقت برای جبران عدم قطعیت‌های علمی موجود در اجرای .]7۸/1 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 78/11 برای تدوین یک استراتژی کارآمد برای تضمین کیفیت مطلوب آبء 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 18/11 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 7۸111 انجام شود. فرایند 1۸/11 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 استراتژی علمی به عنوان .7۸/101 برای اصلاح کیفیت آب تخریب شده» رفع تهدید و شرف و بهسازی توده آبی ۴- اجرای [78/1 با اعمال مقررات و نظارت ۵- ارزیابی کفایت فعالیت‌های مرحله چهار در حصول کیفیت مطلوب آب مطالعات ظرفیت بارگذاری و ]7۸/1 شامل فعالیت‌های مختلفی است که در چند سطح یا مرحله صورت می‌گیرد. سطح فعالیت‌ها یا کارهایی که برای انجام .]7۸/10 لازم است» بستگی زیادی به پیچیدگی و ابعاد مسایل کیفی آب پذیرنده دارد. به طور کلی» برای برآورد و سنجش سطح مطلوب و ضروری مطالعات .7۸1101 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 هیدرولوزیکی محلی ارزیابی شود. ملاحظات بیش‌تر در این خصوص» شامل ارزش محلی و منطق‌های منابع آبی که حفاظت می‌شوند و نیز مرحله فرایند -1۸/111 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها می‌شود. برای مثال, مطالعات آ۸11 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 .1۸11 می‌تواند کاملا جامع و عمیق باشد. در حالی که مطالعات ,17۸/11 در هریک از این دو سطح باید منطقی و متناسب با شرایط خاص مورد مطالعه باشدء حالت عمومی آن» سطح متوسطی از فعالیت‌ها را ایجاب 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 7۸/110 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 .1۸/11 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 -[(1۸41 ممکن است مورد نیاز باشدز ۵]. -------- صفحهٔ بعد -------- انین» مقررات و فگرش‌های زیست محیطی مربوط به سلامت و کشت آب رودخانه‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۲۳ کلیات می‌گردد و به استناد آزها و با به کارگیری ابزارهای متنوع» سعی در کاهش تخلیه آلاینده‌ها در منابع آب و حفظ و احیای سلامت 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 ۱-۲-۲ ایران اجتماعی روبه رشدی داشته باشندء 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]. ۴ آیین نامه جلوگیری از آلودگی آب (مصوب ۱۳۷۳/۲/۱۸)» برنامه‌های پنج‌ساله توسعه کشور و نیز راهبردهای توسعه بلند 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 مدیریت رواناب‌های آلوده دارد. این ابزارها جچهت حصول اهداف کلی احیا و حفظ سلامت شیمیاییء فیزیکی و زیستی آب‌های ملی به تا سال‌ها پس از تصویب قانون آب پاک در سال ۱۹۷۲ ایالت‌ها اساسا بر حفظ سلامت آب از لحاظ شیمیایی تکیه داشتند؛ لکن در دو دهه اخیر توجه بیش‌تری بر سلامت فیزیکی و زیستی |[ ب شده است. در دهه‌های اولیه اجرای این قانون» تلاش‌ها بیش‌تر بر کنترل تخلیه از منابع نقطه‌ای» مانند تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری و صنعتی متمر کز بوده و به رواناب خیابآزها و سایت‌های ساخت ۸260۷ ۳۳۵۱۵۵10۵ [۵۵۵ ۳۵۷۱۲۵ .5 بن] - | ۸1-۸ ۷۷/۵۱۵۲ 016۵0 - 2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها و ساز, 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 آنء پایش و اندازه‌گیری‌های کیفی از منابع آب انجام می‌پذیرد تا رعایت یا عدم رعایت استانداردهای کیفیت آب 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 نیاز بار آلاینده با اجرای استراتژی‌های منطبق با قانون آب پاک در کنار به کار گیری سایر ابزار موجود قابل دسترس است. ۳-۲- طبقه‌بندی آب رودخانه‌هاء معیارها و استانداردهای کیفیت آب و مقررات تخلیه پساب کیفیت آب به صورت معیارها و استانداردهای کیفیت آب برای غلظت عوامل مهم در محیط آبی و نیز به صورت استانداردهای 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 ۲ شرب» کشاورزی» صنعتی» تفریحی و غیره داشته باشد. آب شرب» آبی است که به طور مستقیم مورد استفاده انسان قرار می‌گیرد و ۳۵۱5 ۸۱۱1008720121100 -| 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 ۵۱- الف» و ۲- «راهنمای طبقه‌بندی کیفی منابع آب خام ایران مصارف شرب» و ۳- «راهنمای طبقه‌بندی کیفیت آب و کاربرد آب برای آبیآری» 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 محدود می‌شود. برای آب با کاربری تفریحی مانند شنا یا قایقرانی» غلظت میکروارگانیسم‌ها مورد توجه است. منابع آب با کاربری تفریحی می‌تواند 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 آسیب‌ها 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 یا 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 می‌باشند» 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 انسان» 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 | - ۷۷/۵۱۵۲ 0۵1۷ ۵ 2 - ۳137۳۵11۷6 ۵ 3 - ۳1۳۵۲۱۵ 4۵ -------- صفحهٔ بعد -------- 73 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها -معیارهای سلامتی انسان. این معیارها به منظور حفظ سلامت انسان در مقابل آثار آلاینده‌های سرطان زا و مواد سمی می‌باشند. -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- تجمع زیستی آلاینده‌ها. شناخت می‌تواند مربوط به مشکلات طعم و بو یا رشد گیاهان آبزی مضر و حضور حشرات موذی باشد. معیارهای کیفیت که آب باید عاری از مواد قابل ته نشینی و تولید کننده رسوبات آلوده» عاری از زباله‌های معلق, کف» روغن و هر ماده دیگری که رنگ. بو طعم یا کدورت نامطلوب ایجاد می‌کند و یا واکنش‌های منفی فیزیولوژیکی 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 ارزیایی 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 آبء 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 کافیء 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 نگرش تدوین استانداردهای کیفیت آبء» مشابه سایر منابع زیست محیطی, این است که ابتدا آثار سو بالقوه ناشی از یک آلاینده یا کردن مقررات و استانداردها باید هم از لحاظ علمی و هم از جنبه حقوقی قابل دفاع بوده و از لحاظ فنی و اقتصادی نیز قابل اجرا باشد. این امر مستلرم تبادل نظر بین افراد و گروه‌های متاثر از این مقررات و قانون گذاران است. 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 آبیء مناسب بودن منبع آب از نظر کیفیت فیزیکی, شیمیایی و زیستی » موقعیت جغرافیایی در گذشته» اولین تاثیر کیفیت نازل آب که در معیارها و استانداردها مد نظر قرار می‌گرفت. تاثیر آن بر سلامت انسآنها بود. برای مثال, کنترل بیماری‌های عفونی اولین هدف قانون‌گذاری کیفیت آب بود. پس از آن مواد شیمیایی سمی (به خاطر آثار منفی بر موجودات زنده) و در ادامه, تاثیر شرایط آب بر کاربری و مسایل زیبایی در تدوین مقررات وارد شد. تاثیر کیفیت آب بر سلامت 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 آلاینده""(۱7۳10155) کنترل می‌شود. در این سامانه» مجوزهای لازم با محدودیت‌های کمی و کیفی پساب در ایالات مختلف صادر و | - 3۵110۳ ۵[ ۳۵/۵۱۵۵ 150286 ۳11۱1۵110 0 -------- صفحهٔ بعد -------- اه راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها و بر اساس تخمین آثارسو بالقوه بر محیط زیست و برای منابع متعدد بارگذاری مواد زاید» در قالب توزیع میزان بارگذاری در طول مسیر رودخانه به منظور بهینه‌سازی استفاده از ظرفیت خودپالایی مجرای آبی تعیین می‌شود. استانداردها با هدف حفظ یا بهبود کاربری فعلی یا آتی رودخانه تدوین می‌شوند. این استانداردها بسیار مفصل هستندء به طوری که برای صنایع مختلف و حتی فرایندهای به‌کار گرفته شده در داخل هر صنعت متفاوت است. 2-۲- شاخص کیفیت آب (۲۷01)!" حفاظت منابع تامین آب شربء توسعه و تشویق فعالیت‌ها و کاربری‌های تفریحی و ایجاد محیط زیست مناسب برای پرورش ماهی و حیات وحش, نیازمند کیفیت بالای آب رودخانه‌هاست. در این خصوص تعیین مهم‌ترین عامل کیفیت آب اهمیت زیادی دارد. باتوجه به تعدد و تنوع عوامل کیفیت آب که تفسیر آنها را مشکل می‌سازد. شاخص‌های کیفیت آب تدوین می‌شوند تا بتوان اطلاعات تخصصی مورد استفاده کارشناسان و مدیران برای ارزیابی کیفیت آب رودخانه و تصمیم‌گیری‌های مربوط را فراهم آورد. شاخص کیفیت آب تلاشی برای ارائه پاسخی کلی به سوالات مدیریتی در مورد کیفیت آب است. کارشناسان کیفیت آب معمولا در مقابل این گونه ساده‌سازی و خلاصه‌سازی مقاومت می‌کنند و جواب ندادن را به جواب ناقص ترجیح می‌دهند؛ چون ماهیت شاخص‌ها طوری 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 ایا کیفیت رودخانه در مقایسه با انتظارات» کیفیت بدتری دارد؟) و سوالات کلی (کیفیت آب رودخانه چطور است؟) مفید استء لکن برای سوالات خاص و پیش‌بینی‌های کاربردی و علمی فرایندهای پیچیده مناسب نمی‌باشد. تصمیم‌های خاص یک ناحیه باید مبتنی بر تحلیل داده‌های اصلی کیفیت آب باشد. بسیاری از سازمآنهای قانون‌گذاری» راهنماهای مفید و متنوعی را با هدف حفظ کیفیت آب‌ها منتشر کرده اند. این راهنماها را می‌توان جهت تعیین شاخص عمومی کیفیت آب و شناخت وضعیت کیفیت منابع آب استفاده کرد. این شاخص‌هاء اجزای وابسته بسیاری؛ مانند اکسیژن محلول, هدایت الکتریکی, کدورت و دیگر عواملی که با آزمایش‌های متداول کیفیت آب قابل اندازه‌گیری هستند را با روش‌ها و مدل‌های مشخصی ترکیب کرده و به صورت یک تک عدد بیان می‌کنند. شاخص کیفیت آب در آمریکا در سال ۱۹۷۰ میلادی توسط بنیاد ملی بهداشت (۳5۳)" تدوین گردید و در حال حاضر به منظور پایش روند تغییرات کیفیت آب رودخانه‌ها توسط سازمآنهای اجرایی در سراسر آمریکا مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به عوامل در نظر گرفته شده برای تعیین این شاخص» میل منابع آبی برای حرکت به سمت تغذیه‌گرایی را می‌توان از مقادیر به‌دست آمده استنتاج کرد. بر این اساس» این شاخص با استفاده از عوامل متداول کیفیت آب که توسط سازمآنها اندازه‌گیری 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, 0۳1 اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی » دماء فسفات کل» نیترات. کدری» و کل جامدات. برای هر یک از این عوامل با توجه به اهمیت. وزن و ضریب خاصی در ۷ا[[0۵) ۷۷/۵۵۲ - | 0 5201131100 [1101100۵ - 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 آبیء حیات وحش و کاربری‌های دیگر ۵-۲- نگرش‌های مربوط به حفظ سلامت و کیفیت آب رودخانه‌ها ۱-0-۳ 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 اندازه‌گیری چنین عواملی در کشورهای صنعتی» پیشرفت قابل توجهی داشت؛ با این حال,» تخریب هیدرولوژی» 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 (1])" 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 اکوهیدرولوژی» 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 که 11681۷ [۵ع[۵10۵م۳ - | -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها حاکی از حساسیت آنها نسبت به زیست‌بوم آبی و حوضه آبریز آن می‌باشد. به همین دلیلء از جوامع ماهی‌ها در پایش‌های زیستی به منظور ارزیابی چگونگی تخریب محیط زیست می‌توان استفاده کرد. ۳-۵-۲ نگرش مبتنی بر کیفیت پساب 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 فناوری‌های موجود تصفیه مرتبط هستند و با توسعه فناوری‌های جدید.ء بارگذاران آلاینده ملزم به بهبود وضعیت می‌باشند. علاوه بر این» سامانه کنترل (تصفیه‌خانه) باید در بهترین حالت عملکرد راهبری شود. برای مثال,ء غلظت 1301 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 (ته نشینی اولیه و تصفیه ثانویه زیستی) قادر به حذف حدود ۸۵ تا ۹۰ درصد این ترکیبات می‌باشد. بنابراین» استاندارد پساب می‌تواند حدود ۲۰ میلی دهه‌های ۱۹۷۰۶۱۹۶۰ که سعی در اجرای تصفیه ثانویه فاضلاب در سرتاسر امریکا بودء مطرح شد. در سال‌های بعد.ء دو گزینه برای 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 شهری از طریق ممنوعیت تخلیه فاضلاب شهری به آب‌های پذیرنده بود. هر چند این ایده می‌توانست مشکلات کیفیت آب رودخانه‌ها را حل کند. اما به واسطه هزینه‌های زیادء این ممنوعیت هیچ‌گاه عملی نشد. بدین ترتیب» هدف "تخلیه صفر"" هرگز تحقق نیافت. گزینه دوم این نگرش» مدیریت آلاینده‌هایی مانند فلزات و مواد آلی سمی است. هدف این 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. هرچند این ایده» ایده اول را 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 مثال, تجمع برخی آلاینده‌های خاص در رسوبات کف و زنجیره غذایی» پدیده معمولی و شناخته شده‌ای است. بنابراین» تنها به این رسوبات و ساختار بدن موجودات وجود ندارد. ۳-۵-۲- نگرش مبتنی بر کیفیت آب علیرغم هدف تخلیه صفر در قانون کنترل آلودگی آب‌های آمریکا/ برنامه‌های ویژه‌ای برای آن بخش از رودخانه‌ها که علیرغم رعایت استانداردهای تخلیه, استانداردهای کیفیت آب را برآورده نمی‌سازند» در نظر گرفته شده بود. در چنین مواردی» کیفیت آب‌های پذیرنده, پایه‌ای برای تعیین مقادیر تخلیه می‌باشد. بنابراین» در این قانون از ایده اصلی استریتر- فلیس استفاده گردید. ۵ 6و0 لم‌زسه م80 - | 158۵ 7۵۲۵ - 2 2 ,02-500 ]۳ - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- 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 رویکرد.ء ساده به نظر می‌رسد. 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 مواردی‌که یک منبع واحد بر رودخانه تاثیر می‌گذارد. 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. انتخاب 5-0-۲ نگرش مبتنی بر تحلیل هزینه - سود" در این نگرش فرض بر این است که یا آستان‌های برای کیفیت آب وجود نداشته و یا اگر وجود دارد.ء 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 سیب 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 سپس در غلظت‌های بالا به سرعت افزایش می‌یاید. تفاضل هزینه کنترل و هزینه آسیب 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؟ نحوه طبقه‌بندی رودخانه‌ها در کشورهای مختلف متفاوت است. علاوه براین در یک نوع خاصی از طبقه‌بندی- مثلا طبقه‌بندی | - 0051-8006111 ۸۵| ۷۹۶5 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها می‌تواند با توجه به اولویت‌های اقتصادی و وضعیت اقلیمی, تاکید مقررات را بر روی نوع خاصی از آلاینده‌ها متمرکز کند. در عین حال محموعه‌ای از معیارها در عمده کشورها یکسان است. این معیارها شامل موارد زیر می‌شود: -بیش‌ترین ضریب ایمنی برای أب 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 آنها حتی از حد استاندارد نیز بالاتر است. بارگذاری آلاینده فقط تا حدی مجاز 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 آشنایی کافی داشته باشند. به عبارت دیگر استانداردها فقط یک سری اعداد و ارقام ساده نیستند که یک فرد ناأْشنا 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. ی -------- صفحهٔ بعد -------- ٍ فصل ۳ مفاهیم و اصول خودبالایی رودخانه‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم -مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳ ۱-۳- کلیات تحلیل اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی » اکسیژن محلول و مواد مغذی میزان بارگذاری قابل تحمل برای رودخانه‌های مختلف تابع عوامل زمانی و مکانی مختلف مربوط به نوع و شدت بار آلاینده‌های 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. ۳-۳- شناسایی و بررسی عوامل تاثیرگذار بر خودپالایی رودخانه‌ها شناخت رابطه علت- معلولی بین کیفیت آب رودخانه و بارگذاری 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 مواردء 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" 3010/00 که در آن 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- ویزژزگی‌های منابع آلاینده بارگذاری از سطح حوضه آبریز در گستره مکانی وسیعی در رودخانه - مانند رواناب کشاورزی- انجام می‌شود. منابع غیرنقطه‌ای مهم | -11550[ ۷60 00 2 - 506011611 0860 40 3 - ۵۵ 4٩ - ۳0۵۱۱ 6۵ 5 - ۳00۵1 6 -------- صفحهٔ بعد -------- :۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها منبع آلودگی حاکم است که موجب آثار متفاوتی بر کیفیت آب‌های پذیرنده می‌شود. 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 یا ارتوفسفات اندازه گیری نمی‌شود. در این گونه مواردء اندازه‌گیری 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 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 محاری آبی پذیرنده به وجود آمده است. لکن مدیریت حوضه آبریز گسترش داده است. با توجه به این که شرایط تصمیم‌گیری در برنامه‌های .71/11 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 مواقعی که تعیین مبانی طراحی یا ارزیابی برنامه‌های مدیریتی مدنظر است. استفاده می‌شوند. است. کنترل این منابع به سادگی امکان‌پذیر نیست و در شرایط طبیعی» این منابع غلظت‌های پایه در رودخانه را تشکیل می‌دهند. در تعیین کرد. فرایندهای هوازدگی و انحلال ترکیبات موجود در سنگ و خاک. مکانیسم‌های طبیعی هستند که باید به عنوان منابع غیر از این رو 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. کلی با توجه به این که آب‌های زیرزمینی با تشکیلات زمین شناختی طبیعی در تماس هستند.ء نشت آب حاوی ترکیبات ناشی از | - 6۹1 ۱۷13028616 65 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳ هوازدگی و انحلال طبیعی این لایه‌ها در مواردی که آب زیر زمینی آلوده نباشد.ء باید به عنوان جزء غیر قابل کنترل منابع غیرنقطه‌ای 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 اکولوزیکی 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 این‌روء مطالعه ظرفیت خودیپالایی 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 بار گذاری- 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 میزآان بارگذاری خاص در دماهای مختلف متفاوت خواهد بود. شیوه بار گذاری- 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.ء 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 سازگار در داخل رودخانه وجود داشته باشد تا بتوان میزان تاثیر سو ناشی از بارگذاری را به حداقل رساند. ۲-۲-۳ 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 هیدرولوزیکی (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 وجود. ته نشینی و انباشتگی آلاینده‌ها در کف رودخانه و مکان‌های با سرعت نسبی کم‌ترء 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. ۱-۵ 2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها در اغلب موارد, 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 است. 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 بارندگیء 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 داده‌های جممع‌آوری شده در این دوره معنی‌دارتر است؛ چون در مدل‌سازی ریاضی برای ارزیابی اکسیژن محلول در رودخانه» فرض رده زیاد موجب حمل سریع آلاینده‌هاء شرایط مناسب اختلاط و زمان ماند کوتاه شده و بنابراین آثارسو اکولوژیکی ر کاهش می‌دهد. برعکس» در رودخانه‌های با زمان ماند زیاد ناشی از بده کم» حذف کند آلاینده‌ها باعث ایجاد شرایطسو اکولوژیکی مانند عوامل هیدرولیکی- عواملی که بر زمان پیمایش آلاینده‌ها در یک رودخانه تاثیر دارند شامل عمق, عرض» مساحت مقطع ۰ ۰ ۰ ۰ ۰.۰ ۰ ۰ ۰.۰ ات ۰ ۳ ید 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 مواردء این اطلاعات را باید از طریق انجام آزمایش‌های استفاده از تزریق رنگ در داخل جریان آب به دست آورد. در مطالعات ظرفیت خودپالایی و 7/10 پیش‌بینی آثار آلاینده‌ها بر کیفیت آب معمولا در شرایط بده کم انجام می‌شود. 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) ۳ ]۲ (۳-۳) آ0» - ۷۷ که در روابط فوق عوامل به شرح زیر می‌باشند: | - 10۲ ۷۳ 2 - 5120۷-131 3 - 1۲۵۷۵] 6 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳۷ ۷۷- عرض برحسب متر که ۵ ۳ وه ثابت‌های رودخانه و 0 1 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 ۸۷ <) می‌باشد و مساحت مقطع نیز حاصلضرب عرض در عمق ( ]۲ ۷/ ۷ -< ۸) است. می‌توان نشان داد که محموع نماها ( ]+ ۱ +111) برابر ۱ است. تحربه براساس رودخانه‌های مختلف نشان داده است که: > گستره (۰/۶- ۰/۴)؛ نمونه‌وار" (۰/۵) 0 < گستره (۰/۵- ۰/۳)؛ نمونه‌وار (۰/۴) < گستره (۰/۲- ۰)؛ نمونه‌وار (۰/۱) درصورتی که بیش از یک محموعه داده موجود باشد.ء رسم مقادیر مساحت مقطع (۸)» عمق (۲1]) و سرعت (۷) 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, شیب» و ضریب زبری رودخانه است. تخمین ضریب زبری معمولا ساده‌تر از تخمین ثوابت و نماهای روابط قبلی است. ۳-۲-۳- عوامل فیزیکی, شیمیایی» زیستی و اکولوزیکی 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,ء 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 تنها به واسطه انتقال فیزیکی است. جامدات معلق و رسوب - جامدات معلق می‌توانند ماهیت آلی یا معدنی داشته یا مایمی 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 اهه‌زمر - ۱ ۵اطا 1۹ -2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی 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 ایجاد می‌کنند. بلکه در ایجاد اکسیژن خواهی 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 رسوبء» بررسی می‌شود. سه مساله که ضرورت و اهمیت این کار را بیش‌تر 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 آن» 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 متمر کز 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 پرآبی» 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. 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 مواردء 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" هستند» 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 و مخازن تشکیل یک شبکه را می‌دهند از اهمیت خاصی برخوردار است. مدل‌های کامپیوتری مختلفی برای شبیه‌سازی غلظت جامدات محلول وجود دارد که در قالب مدل‌های متعارف کیفیت آب و با در نظر گرفتن تغییرات بیلان آب استفاده می‌شوند. 2-۲-۳ زوال و انتقال آلاینده‌ها در داخل رودخانه فرایندهای مختلفی در رودخانه بر تغییر غلظت آلاینده‌های تخلیه شده در رودخانه موثر هستند. این عوامل» فرایندهای زوال و انتقال هستند که اصلی ترین آنها عبارتند از: فرایندهای همرفتی "ء 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.ء زمان رسیدن آنها به یک محل خاصی در پایین دست رودخانه یکسان است. در عمل, به خاطر تفاوت‌های جانبی سرعت.ء زمان رسیدن هر ذره متفاوت بوده که منجر به اختلاط آشکار ذرات به علت گرادیان‌های عمودی و جانبی سرعت می‌شود. برای مثال,ء 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 تجزیه‌پذیر 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 کرین» 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 مشار کت دارند. |۳0 20 3 - 0 4 - 0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی 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 همرفتی» پراکنش و واکنش است (شکل ۱-۳). بدین ترتیب. 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- پاتوزن‌هاء باکتری‌ها و قارچ‌ها 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 [1۸ 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 اندازه‌گیری آزها ساده بوده و به وفور در مدفوع انسان و حیوان یافت می‌شوند. وجود آنهاء بد احتمال زیاد نشان‌دهنده وجود پاتوژن‌هاست. سه دسته عمده باکتری‌های شاخص عبارتند از : : ۱ حَ ۰ ح ۰ ۰.۰ ۰ خ ۰ ۰ ۰.۰ ۰ - کلیفرم کل (-1۳). گروه بزرگی از باکتری‌های بی هوازی» گرم منفیء 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. - کلیفرم مدفوعی (-)۳). زیر مجموعه‌ای از :)1 است که در رودهٌ جانوران خونگرم تولید می‌شود. از انجا که این ارگانیزم‌ها شامل ارگانیزم‌های خاکی نمی‌شوند.ء بر 12 ترجیح داده می‌شوند. اندازه‌گیری آزها توسط آزمون استاندارد کلیفرم کل در دمای بالاا (۴۴/۵ درجه سانتیگراد) انجام می‌گیرد. تعدادلح)۲] حدود۲۰ درصد -16 درنظر گرفته می‌شود. ولی معمولا به خارج می‌شود. 0 ل[ها0] -| زآم) ۳۹۵۲۱1۵ -2 ۳۵0۵1 -3 4- ۳۵۵۵| ٩۱۳۵۱۵۵۵۲۶ -------- صفحهٔ بعد -------- قصل سوم - ۲-۳-۳- باکتری فناوری زیس بیماری‌های مفاهیم و اصول خودبالایی رودخانه‌ها )۳ همرفت و واکنش همرفت کا 1 ای ۷ ی و با سس 1 یبا 0 ۱ او ۱ نا نس : : 1 ۱ : 7 زمان زمان ا فاسله ی فاصله ۹ 1 8 ِ 1 ً 9 ی ۹ مص را ات زمان زمان شکل ۱-۳- اند رکنش مکانیزم‌های انتقال بار در یک رودخانه [۵] باکتری‌ها فا در چرخه کرین» اکسیژن و نیتروژن در فرایندهای تولید و تجزیه مواد آلی نقش اساسی دارند. باکتری‌ها عموما در -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲ 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 می‌آورند. 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 خودیرور (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 گیاهان» در چرخه مواد آلی به خصوص در تجزیه 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 موثنری در تجزیه مواد آلی ایجاد می‌کند که تحت عنوان «چرخه میکروبی» شناخته می‌شود. این سامانه» مسئول تبدیل و معدنی کردن مواد الی 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 ۵-۵۱ میلی گرم بر لیترء 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 دارده هرچند برخی گونه‌ها با فعالیت در دماهای بسیار بالا یا کم سازگار شده‌اند. - 011 : نرخ واکنش‌ها با تغییر 011 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 زیست. به معیار مهمی برای ارزیابی کیفیت محیط زیست تبدیل شده است| ۷]. مقدار یا غلظت ترکیبات سمی در محیط زیست بستگی به مقدار ماده اضافه شده به محیط 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 می‌کنندکه سمیت کم‌تر» 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 را 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 0 و مواد مغذی‌بوده است. بر خلاف‌تعداد کم‌آلاینده‌های متعارف» هزاران ماده سمی و بسیاری مواد شیمیایی مصنوعی وجود 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 (آ(3)0] بدون بروز آثار منفی قابل مشاهده دارند» تخلیه مقادیر محدود آلاینده‌های متعارف, قابل قبول و عملی می‌باشد. از سوی دیگرء مواد سمی در مقادیر کم هم می‌توانند آثار منفی بسیاری برجای گذارند. غلظت آلاینده‌های متعارف با واحدهای 0017" (یا میلی گرم بر لیتر) بیان می‌شود. به دلیل مقادیر کم مواد سمی رهاشده در محیط, غلظت‌ها معمولا با واحد ۳0" (یا میکروگرم بر لیتر) پا حتی واحدهای کوچک‌تر بیان می‌شوند. برهمین اساس غلظت ترکیبات متعارف در مقایسه با مواد سمی, حداقل هزار برابر متفاوت خواهد بود. بنابراین» باتوجه به آثار منفی ترکیبات سمی در غلظت‌های کمء همین غلظت‌های کم نیز قابل چشم پوشی نخواهند بود. 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» بسته به ویژگی‌های مواد سمی» دوره تاثیر آنها می‌تواند فراتر از دوره تخلیه آنها باشد. برای مثالء ممکن است تخلیه بی فنیل‌های پلی کربنی ۳۳1 تنها در چند دقیقه اتفاق افتدء اما مقادیری از ۳۳13 می‌تواند سال‌ها در کف باقی بماند. درنتیجهء دوره بهسازی سامانه می‌تواند سال‌ها طول کشد[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 ۳6۳ کاجه۳ - | ۳6۳۲ کامه۳ - 2 0161[ ۳۵۱۷10۲۱1۳۵۵۵0 - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- :۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی 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 آن‌که مسایل زیبایی شناختی تنها آثار آلاینده‌های متعارف نیستء اما کاستن از آلودگی‌های ظاهری از جمله انگیزه‌های اصلی تصفیه چنین آلاینده‌هایی است. در مقابلء 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 استراتژی‌های 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 داردء 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 مواردء مدل‌های متداول کیفیت آب با آلاینده‌ها به صورت تک - جزء رفتار می‌کنند. بنابراین شدت آنها در منبع آب با تک غلظت اندازه‌گیری می‌شودء 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 آنهاست. 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 مثال, 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 سربء آهن» کروم و کبالت می‌شود. فلزات سنگین دامنه وسیعی از آثارسوء مانند تاثیر بر سامانه عصبی, کلیه, ایجاد جپش ژنتیکی و تولید غدد دارند. همراه شدن فلزات سنگین با ترسیب و تعلیق مجدد ذرات رسوب» 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 می‌شوندء می‌توان ترکیبات آلی مانند بی‌فنیل‌های پلی کلرینه (۳۳13) 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 -------- ۵-۳- اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی و سینتیک واکنش‌های اکسیژن محلول فرایندهای میکروبیولوژیکی در خودیالایی سامانه‌های رودخانه‌های آلوده به فاضلاب‌های شهری اهمیت زیادی دارند. فرایند خود پالایی» تاثیر تلفیقی ترقیق, ته نشینی» جذب و تجزیه زیستی است که منحر 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 : ارگانیزم‌های 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: -الیگوساپروییک: بالادست منطقه آلودگی؛ شرایطعادی‌رودخانه با 170 بالا؛ 13012 پایین و حضور ماهی‌هاء فیتویلانکتون‌هاء کفزیان و پریفایتون‌های سالم -0- مزوساپروبیک: آلوده زیاد؛ وقوع تجزیه مواد آلی؛ افت تنفس؛ بازیابی فیتوپلانکتون‌ها و فتوسنتز؛ افزایش (1801؛ کاهش 0 احتمال بروز شرایط بی اکسیژن در شب - 0- مزوساپروبیک: آلودگی متوسط؛ حضور فیتوپلانکتون و ماکروفیت؛ تعادل فتوسنتز و تنفس؛ 10 بالا و 13010 پایین؛ برگشت جوامع زنده گیاهی و جانوری به حالت عادی -پلی ساپروبیک: 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 آنها کاسته و فرایند خودپالایی را کم اثر سازد. در صورتی که نسبت فاضلاب ورودی به جریان رودخانه کم‌تر از ۱ به ۵۰ باشدء 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 301/10 در فاز آبی رودخانه در شکل ۲-۳ آورده شده است. این فرایندها در قالب مولفه‌های زیر در مدل‌های کیفیت آب گنحانده می‌شوند: | - ۳۵1۱۵۵۲۵۵۵۹ 2 - ۷100500۳065 3 - ۸۱0020۲0 5 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها -اکسیژن خواهی نیتروژنی (نیتریفیکاسیون) -هوادهی از اتمسفر -اکسیژن‌خواهی 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 موادء 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 دی‌اکسید کربن تجزیه می‌کنند. این باکتری‌ها که به باکتری‌های هوازی موسوم هستند در طول این فرایند از اکسیژن موجود در آب رودخانه استفاده می‌کنند. با ورود مواد آلی بیش‌ترء این باکتری‌ها تکثیر شده و با افزایش تعداد آنهاء بر میزان اکسیژن‌خواهی آنها افزوده می‌شود. هوادهی کربنی اکسیژن‌خواهی رسوب سس مرگ جلبکی شکل ۲-۳ - اندر کنش فرایندهای سینتیکی (0(1ا, 110 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 کرین آلی) اعمال شود.ء اصطلاح 3017 کربنی و اگر باکتری‌های اتوتروف (استفاده کننده از ترکیبات نیتروژزن غیر آلی) دخیل باشند. اصطلاح ۳010 نیتروژنی به کار برده می‌شود. در عمل» این تقاضاها یکی پس از دیگری رخ می‌دهد. 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 ۲00 0 از طریق آزمایش‌های استاندارد اندازه‌گیری اکسیژن موجود پس از طی دوره انکوباسیون در دمای ۲۰۶۹۴ در یک دوره زمانی خاص (معمولا ۵ روز) تعیین می‌شود. فرایند اکسیداسیون معمولا در دو مرحله انجام می‌شود: کربنی و نیتروژنی (نیتریفیکاسیون). مرحله اول» 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 کربنی» انرژی مورد نیاز برای تولید سلول, از تجزیه ترکیبات آلی کربنی پیچیده به آب و کربن دی اکسید به دست می‌آید. پس از تبدیل مواد آلی به سلول‌های باکتریایی» تنفس درون سلولی ارگانیزم‌های سنتز شده به وقوع می‌پیوندد و کربن دی اکسید. آب و معمولا آمونیاک به دست می‌آید. در آزمایش 8010 بین اکسیداسیون کربنی و مرحله نیتریفیکاسیون» حدود ۱۰ روز تخیر وجود دارد. این تأخیر 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 تاخیری مشاهده شود. ۱-۵-۳ اکسیژن‌زدایی کربنی در فاز ول 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 8010 باقیمانده فرض می‌شود. این امر بدین معنی است که نرخ تحزیه متناسب با مقدار موجود 1301 است. در هر لحظه زمانی, دو مقدار 1300 اعمال شده و باقیمانده وجود دارد. آنجه اندازه‌گیری می‌شود به" 8010 اعمال شده" و بقیه به " 3010 باقیمانده"" موسوم است. اکسیژن‌خواهی, با گذشت زمان | - ۳۳۵۲۵۵ ۲ 2 - 1۵۱۵۱۱۵ ۳(]( -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها به کل اکسیژن‌خواهی برای فرایند کلی تجزیه نزدیک می‌شود و نرخ آن با مقدار مواد اکسیژن خواه که می‌تواند سوبستره یا سلول (۴-۳) (لا - ما را لک که اگر از آن انتگرال گرفته شود رابطه زیر به دست می‌آید. (۵-۳) (۹ک م-ل) زا-۷ اگر رابطه بر حسب میزان ماده آلی باقیمانده بیان شود.ء رابطه زیر به‌دست می‌آید (۳-ع) ما - ضریب نرخ واکنش 1301 » روز/ ۱ لا < اکسیژن مصرف شده» میلی‌گرم بر لیتر - معادل اکسیژنی مواد آلی باقیمانده» میلی‌گرم بر لیتر 0 - اکسیژن‌خواهی کل, میلی‌گرم 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. ضریب واکنش, تابع حالت ماده و میزان تصفیه صورت گرفته است. برای فاضلاب خانگی تیپء مقادیر زیر ذکر شده است: فاضلاب خام (۰/۳۵» روز/۱)» فاضلاب ته‌نشینی شده (۰/۴» روز/۱) و فاضلاب تصفیه شده (۰/۲۵» روز/۱) این مقادیر با توجه به ماهیت و تر کیب فاضلاب تحت بررسی متغیر است. برای فاضلاب‌های صنعتی نیز این ضریب بسیار متغیر است. ضرایب برای نمونه‌های برداشت شده از رودخانه نشانگر این است که عوامل متعددی در نرخ واکنش در این محیط‌ها موثر می‌باشند. در بسیاری از محیط‌های طبیعی» ضریب نرخ واکنش آب رودخانه معمولا کم‌تر از فاضلاب رقیق نشده می‌باشد و با افزایش مسافت در مسیر رودخانه کاهش می‌یابد. کاهش این ضریب به معنی افزایش مقاومت در مقابل اکسیداسیون فراورده‌های نهایی مقاوم‌تر" می‌باشد. آزمایش 83010 معمولا در ۵ روز انجام می‌گیرد. علاوه بر آن» بسیاری از آزمایش‌ها با استفاده مواد بازدارنده نیتریفیکاسیون انجام می‌گیرد. در صورتی که در این آزمایش از مواد بازدارنده استفاده شود به آن و8010 گفته می‌شود. در بسیاری از موارد؛ آزمون‌های طولانی مدت ۲۰ تا ۳۰ روزه برای اندازه‌گیری 83010 نهایی ( 13010 ) به‌کار می‌رود تا پتانسیل مصرف اکسیژن تعیین گردد. برخی نمونه‌های فاضلاب کارخانجات کاغذسازی برای مدتی طولانی‌تر (بیش از ۱۰۰ روز) آنالیز می‌شوند. اما اندازه گیری‌های طولانی مدت در رودخانه‌ها که زمان پیمایش از منبع تخلیه فاضلاب تا نقطه وقوع حداکثر افت 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. 6 | 40 0826 آه 6 ۲100 کبامع ۲۵۳۵۵ - 2 -------- صفحهٔ بعد -------- قصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳۹ به سمت پایین دست کاهش می‌یابد. اگر ارقام و3010 (اندازه‌گیری شده در آزمایشگاه یا محاسبه شده از رابطه ۵-۳) در مقابل معمولا می‌توان آن را از رابطه زیر بر حسب 3010حنهایی تخمین زد. 2۸ مر (۷-۳) ۷ ورین ۴800) ما < ری 0800)] (۴8010) .سا - اکسیژن‌خواهی کربنی کل اندازه‌گیری شده در محل بارگذاری بعد از اختلاط کامل, میلی‌گرم بر لیتر ( 010-))] - اکسیژن‌خواهی کربنی کل در فاصله ‏ از محل بارگذاری» میلی گرم بر لیتر ۷ سرعت متوسط رودخانه, متر بر روز زمان پیمایش 1 برابر ۷/۷ است. معنای رابطه بالا این است که, حذف مواد مصرف کننده اکسیژن از ستون آب با نرخ ما صورت می‌گیرد. شایان ذکر است که ,1۳ معرف افت کلی مواد آلی محلول در ستون آب بر اثر اکسیداسیون بیوشیمیایی و ته‌نشینی ۷ ۰ ۰ - ۷ ۷ + ۵ ۲00 / ۸ ۸ ایستگاه لّ : 5 ‌ 0۰ 0 ۹ 1 1۹ 2 اه 1 7 معا را 5 : اد ْ 3 ۰ ۰ 2 دیا پا ی 51 0-۷۷۱ 9 0 ۳۳ : ۱ داده های رودخانه :۳ ۱ یا و (الف) (ب) -------- صفحهٔ بعد -------- 5۰ 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 301 (م۳ا) و مصرف اکسیژن (ن)ا) اختلافی وجود داشته باشد.ء آن را می‌توان با عواملی مانند ته‌نشینی, لخته‌سازی» شستشوی مواد کف یا فراریت ترکیبات مرتبط دانست. برای مثال, برای پساب‌های با غلظت بالای جامدات معلق (که به سادگی ته نشین می‌شوند)» مج ممکن است بسیار بزرگ‌تر از نا باشد. در بسیاری از پساب‌ها که به خوبی تصفیه شده اندء غلظت جامدات معلق پایین است و فاضلاب تثبیت شده می‌باشد. در بیش‌تر مواردء نرخ حذف مواد آلی با نرخ مصرف اکسیژّن برابر است (ن۳ا < م۴ا). علاوه بر آن ممکن است ضرایب ,و ۲ کاملا متفاوت از نرخ آزمایشگاهی 801 (۴۳۱) باشند» که دلیل عمده آن تفاوت ویژگی‌های فیزیکی و بیوشیمیایی دو محیط است. جهت تعیین یکسان بودن ,او ن؟ا 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 (,۳) و میدانی هر دوی و2301 و ,۲3010 در صورتی که نسبت آنها به سمت پایین دست نسبتا ثابت بماند را می‌توان در توصیف زوال 00 رودخانه‌ها به‌کار برد. با این وجود.ء تنها می‌توان ,(301ان) را جهت شبیه‌سازی کاهش اکسیژن محلول در مطالعات [111 به‌کار برد. به همین دلیل ضروری است در واسنحی مدل از مقادیر ,(101-)استفاده شود. در صورتی که از و01ا-) استفاده می‌شود.ء ضروری است نسبت بین و([301ن) و ,8301 تعیین گردد. یکی از اهداف ارزیابی را (در رابطه ۵-۳؛ ۷ا> و801 .۰ وناً< ,85010 و روز 5-! )» تبدیل و701 (که معمولا گزارش می‌شود) به ,3010آن) است که در تحلیل مدل‌سازی اکسیژن محلول مورد نیاز است. ۲-۵-۳- اکسیژن‌زدایی نیتروژنی (نیتریفیکاسیون) مرحله نیتروژنی واکنش 801 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. (۸۳۳) ۵+ ۰+ د ۲۵ 50ج پررروی کووتس _ (۱۳۳) 3 ۲0 050+ ب ۷0و وا 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]. 4 3111۳0۹0۵1130۵ - | ۵۵۵۲[ - 2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم -مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ای معمول‌ترین روش مدل‌سازی نیتریفیکاسیون» استفاده از سینتیک درجه اول (مشابه 1301 برای توصیف روابط ۸-۳ و۳-٩)‏ 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 محلول,» جامدات معلق و ترکیبات آلی و غیر آلی. به خاطر سادگی اندازه‌گیری نیتروژن آلی» آمونیاک. نیتریت و نیترات» مدل‌سازی نیتریفیکاسیون در مطالعات سهم‌یندی 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 وجودء 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 اشاره دارند که ممکن است نیتریفیکاسیون و دی‌نیتریفیکاسیون در کف بر فرایندهای مانند در ستون آب غالب باشد.ء 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 این» 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 01 انجام شده است. مدل‌سازی ۲7801 و ۲-1301 به طور جداگانه» محاسن مدل‌سازی مجزای ۰2-801 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 ۲7801 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 برسد.ء این کمبود توسط انتقال گاز از اتمسفر به رودخانه از طریق سطح آب برطرف می‌گردد. موتور محرکه این اندرکنش بین فاز مایع و گاز» گرادیان فشار جزیی اکسیژن در فاز از ری 10 نت 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» شامل اختلاط داخلی رودخانه و تلاطم ناشی از گرادیان و نوسانات سرعت آبء دماء اختلاط ناشی از باد» آبشار» سد و تندآبراه» قشر نازک سطحی و عمق آب در رودخانه می‌شود [۵] نرخ انتقال اکسیژن در مدل‌سازی 1012/10 رودخانه‌ها به صورت زیر بیان می‌شود (۱۰-۲) 0 بش ی 9 - نرخ تغییر غلظت اکسیژن, میلی‌گرم اکسیژن بر لیتر در هر روز ۲ - غلظت اکسیژن محلول در رودخانه. میلی‌گرم بر لیتر ۵ < ضریب نرخ هوادهی رودخانه, روز/ ۱ روابط تجربی بسیاری برای تخمین ضریب نرخ هوادهی در رودخانه‌ها توسعه یافته است. برای مثال 2ا1۸])» هشت فرمول مختلف را پیشنهاد داده است. این ضریب.ء دامنه وسیعی دارد (۰/۱ تا ۱۰ روز/۱ یا بیش‌تر) و بزرگ‌تر از مقدار ضریب نرخ واکنش 0 می‌باشد. 2-۵-۳ اکسیژن خواهی 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 (9010) 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 داردء تخلیه مواد زاید قابل ته‌نشینی می‌تواند باعث تشکیل پتوی لجن 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 در برخی موارد. تقاضای اکسیژن 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. تجزیه مواد آلی و تنفس بی مهرگان ساکن در کف» عمده مصرف اکسیژن 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 (501 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 آن‌که این فرایندها متمایز از یکدیگرند. ولی باهم و یکباره حساب می‌شوند؛ چرا که اندازه‌گیری‌های میدانی مصرف اکسیژن را تجمیع و یک کاسه می‌کند و جداسازی این فرایندها بر -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم -مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ۳ به دلیل این پیجیدگی» تخمین 501 به صورت تحلیلی و مستقل مشکل است. اندازه‌گیری میدانی 5010 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» 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)01 معمولا به صورت فرایند درجه صفر فرمول‌بندی می‌شود 1 (۱۱-۳) 5 - سس 1 1 نرخ تغییرات اکسیژن محلول» گرم اکسیژن بر متر مکعب بر روز 500 - اکسیژن‌خواهی کف. گرم اکسیژن بر متر مکعب بر روز 1 - عمق متوسط رودخانه, متر مشابه دیگر ضرایب نرخ واکنش» مقدار 5010 را می‌توان در غیاب اندازه‌گیریهای مستقیم میدانی» با واسنجی مدل تعیین کرد. مشکل هنگامی بروز می‌کند که نیاز به پیش‌بینی مقدار 5010 برای شرایط آینده باشد. در سال‌های اخیرء مدل‌های معتبری از اندرکنش رسوب با ستون آب توسعه یافته است که نرخ‌های اکسیژن خواهی رسوبات را به طور مستقل تعیین می‌کنند. 0-0-۳- فتوسنتز و تنفس فرایند دیگری که می‌تواند در میزان اکسیژن رودخانه نقش مهمی ایفا نمایده 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 محددا توسط جلبک‌ها جذب شود. با توجه به این که وجود نور خورشید و مواد مغذی از الزامات رشد این گیاهان می‌باشد. 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 3010/00 ۰ از آن‌جا که نرخ تولید اکسیژن از طریق فتوسنتز و نرخ مصرف آن از طریق تنفس تعیین می‌شود. محاسبات از دینامیک فیتوپلانکتون- ماده مغذی جدا می‌گردد. در این بخش, روش ساده ارائه شده است و بحث کامل دینامیک فیتوپلانکتون- ماده مغدی 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: ۶ ۲-۳ )۱۲-۳( ۳ - میانگین تولید ناخالص فتوسنتزی» میلی گرم اکسیژن بر لیتر بر روز -------- صفحهٔ بعد -------- 3 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها میانگین تنفس, میلی‌گرم اکسیژن بر لیتر بر روز توجه شود که 1 تنها به عنوان تنفس گیاهان شناخته می‌شود و شامل تنفس میکروبی برای اکسیژن‌زدایی کربنی و نیتریفیکاسیون نمی‌باشد. در مدلی مانند 07۸12 » عبارت شار جرمی برای مشارکت گیاهان آبزی که در بیلان اکسیژن به صورت فرایند درجه صفر مدل می‌شود (۱۳-۳) ۳-0۷ 0) < م۸ - غلظت توده زیستی جلبک, میلی گرم بر لیتر - ضریب نرخ رشد جلبک - ضریب نرخ تنفس جلبک ۳ - نسبت استوکیومتری تولید اکسیژن به ازای واحد فتوسنتز جلبک. میلی‌گرم بر میلی گرم 1 - نسبت استوکیومتری جذب اکسیژن به ازای واحد تنفس جلبک. میلی‌گرم بر میلی گرم 1-۳- سینتیک تغذیه گرایی نیتروژن در کنار دیگر مشخصه‌های خود. 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 خاصیت» 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 13010/100 و مواد مغذی در نظر گرفته می‌شوند. 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 ۱-۹-۳ رشد جلبک‌ها و جذب مواد مغذی (۱۴-۳) 00 0 -------- صفحهٔ بعد -------- م7 - نرخ رشد فیتوپلانکتون» روز/ ۱ 67 - نرخ رشد وابسته به دماء روز/ ۱ - اثر نور (بی‌بعد) - اثر مواد مغدی (بی‌بعد) وابستگی دمایی» آل) را می‌توان از رابطه زیر تخمین زد: (۱۵-۳) آ(1.066) یم 0 چ0 پروی ث - حداکثر نرخ رشد. روز/ ۱ ]1- دما برحسب سانتی‌گراد مقدار پیشنهادی برای رورم 0ج 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 آنرزژی 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. زیر حاصل می‌گردد: (۶-۳) ۱ دی ۹ اقلند , 7 8 ا (۱۷-۳) لیام 17- ۹ وا 17۳ (۱۸-۲) 2 رل 1 1 - اثر نور (بی‌بعد) و - شدت اشباع نورء لانژلیه بر روز +۳[ - کل تابش روزانه خورشیدی, لانژلیه ]- مدت تابش» روز مک - ضریب زوال نورء متر/ ۱ 1 عمق, متر ]1 - دوره روز -------- صفحهٔ بعد -------- 2 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها ضریب زوال نور (یا)» تابع جامدات غیر آلی» ذرات پسماند. و زیست توده فیتوپلانکتون در منبع آبی می‌باشد. ارقام نمونه‌وار ما در منابع آبی دامنه‌ای از ( ۰/۰۵ تا ۱۶/۹ 3 دارد. ارقام نمونه‌وار برای ۳[ دامنه‌ای از (۲۵۰ تا۵۰۰) 1۷ دارد. دامنه متناظر ارقام برای |۰/۱7 تا ۰/۵ است و بنابراین اثر کلی روزانه زوال نورء به عنوان تابع عمق, کاهش ۵۰-۹۰ درصدی نرخ رشد می‌باشد. می‌شود که در آن ضریب کاهش ماده مغذی یا اثر ماده مغذی بر رشد جلبک‌هاء پاء به صورت رابطه ۱۹-۳ تخمین زده می‌شود. اه (۱۹-۲) ۷۷ 7 ۵ 1 + پیا 1 - غلظت ماده مغذی» میلی‌گرم بر لیتر ثابت نیم اشباع میکالیس که برای گونه‌های مختلف جلبک‌ها متفاوت است. غلظتی از ماده مغذی است که در آن ضریب کاهش میلی‌ گرم 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. 21 31۳ 5 و سا سس و1 ک 11 ز5 + روا 01۳ + رگا 010 + وکا )۲۰-۲( - ضریب کاهش ماده مغذی محدود کننده 01- غلظت نیتروژن غیرآلی (جمع آمونیاک, نیتریت و نیترات)» میکروگرم بر لیتر ۳- غلظت فسفر غیر آلی محلول, میکروگرم بر لیتر رگا - ثابت میکالیس- منتون برای نتیروژن» میکروگرم بر لیتر مدمگا - ثابت میکالیس- منتون برای فسفرء میکروگرم بر لیتر 5 - غلظت سیلیس غیر آلی حل شده» میکروگرم بر لیتر زگ - ثابت میکالیس- منتون برای سیلیس» میکروگرم بر لیتر بدین ترتیب» حداقل نسبت مواد مغدی در نظر گرفته شده در مدل, محاسبه مقدار ضریب کاهش ماده مغذی را کنترل کرده و به عنوان ماده مغذی محدود کننده رشد جلبک مطرح می‌شود. کلیه گونه‌های جلبک به نیتروژن و فسفر نیاز دارندء در حالی که سیلیس فقط مورد نیاز دیاتومه‌ها است. | 115 -------- 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 کربن 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 یا 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 امرگه» همه کربن» نیتروژن و فسفر موجود در زیست توده جلبک به ترتیب به محتوای 8010 کربنی ((1301)» نیتروژن آلی» و فسفر آلی در رودخانه برمی‌گردد. در حین تنفس» کربن به‌جای تبدیل به ۲300 به ۳02 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 نرخ کاهش جلبک‌ها , م2 » را می‌توان از رابطه زیر تخمین زد: (۲۱-۳) 2 + (20: 7 - م0 (1201)1 - نرخ تنفس وابسته به دماء روز/ ۱ - نرخ مرگ ناشی از خورده شدن و مرگ طبیعی» روز/ ۱ نرخ مرگ فیتوپلانکتون» ۰107 تابع جمعیت زوئوپلانکتون و نرخ تغذیه 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 ته نشینی جلبک‌ها فیتوپلانکتون با ته‌نشین شدن از لایه آبی حذف می‌شود. در ستون آبی با اختلاط قایم» نرخ خالص ته‌نشینی (ته‌نشینی به کف بستر منهای تعلیق مجدد از کف) به صورت زیر بیان می‌شود: ۴۷ )۲۲-۲( هگا - نرخ خالص ته‌نشینی» روز/ ۱ 1[ - 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 | - 5 2 - -------- صفحهٔ بعد -------- 2۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی 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 نیتروژن 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 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 (۸۷]11 -۱) و گاز آمونیاک (,]]8). هر چند مقادیر تولید طبیعی آن بی ضرر است» شکل یونیزه نشده آن برای ماهی‌ها سمی است. (۲۳-۳) 7+ ,27 ج ]۲ در ام های بالا (و تاحدودی دماهای بالا)» این واکنش به سمت راست پیش خواهد رفت. برای مثال, در دمای متوسط (حدود ح* ۰ و ]ام بالای ‎٩‏ بیش از ۲۰ درصد آمونیاک کل به شکل یونیزه نشده خواهد بود. 011 اکثر منابع طبیعی آب معمولا پایین‌تر از ‎٩ است. لکن موارد معدودی وجود دارد که 0۲1 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 7 آب‌هایی که خاصیت بافری ضیف دارند را به شدت افزایش دهد. این پدیده با رسیدن دما به حداکثر مقدار خودء هم‌زمان خواهد ۵-1-۳ 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 این که فیتوپلانکتون‌ها بتوانند آنرا استفاده نمایند ۲ و ۵]. 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 آنها جذب شده» می‌تواند مکانیزم عمده‌ای برای حذف فسفر ازستون -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالایی رودخانه‌ها ‎٩۹ آب بوده و منبع فسفر 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, غلظت‌های فسفر محلول و ذره‌ای ر باید در هر گام دوباره تفکیک کرد [۵ و ۸ 1-1-۳ آزادسازی مواد مغذی از رسوب غلظت مواد مغذی در ستون آب و آب محبوس در رسوبات است. در برخی سامانه‌هاء تاثیر رهاسازی مواد مغذی می‌تواند حتی با کاهش و کنترل منابع نقطه‌ای در وقوع تغذیه‌گرایی تاثیر بسزایی داشته باشد. رهاسازی مواد مغذی از رسوب می‌تواند به عنوان منبع 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 آنء قانون‌گذاران و مدیران کیفیت آب و حوضه‌های آبریز را در ارزیابی پیچیدگی‌های فنی موجود در ایجاد و اجرای .784110 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 تغییرپذیری 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 اصلء تجمع یک جزء کیفیتی آب در یک بازه زمانی برای یک محدوده از رودخانه از روابط زیر قابل محاسبه است. (۲۴-۲) مصرف < منبع + جرم خروجی < جرم ورودی <* تجمع برای یک بازه کوچک از رودخانه» اصل موازنه جرم را به صورت زیر می‌توان نوشت: (۲۵-۳) ۷۷۸۱-۱1 +۸1۵۱ کت +ع|[(۸0 + 00| - 0۷۸۳-06۸ که ۷ - حجم بازه و برابر است با ۸۸۲ (آنا) ۵ - تغییر غلظت (۱1/1) 0 - بده جریان (7/]) - غلظت (11/17) -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها - بازه کوچک زمانی (1) - تغییر بده جریان در طول بازه ۶ - گرادیان غلظت در طول بازه (۱1/1) 07 - نرخ بارگذاری مستقیم (* ۷1۲) - نرخ واکنش درجه اول (*۲) با تقسیم رابطه ۲۵-۳ بر ۸1 ۸۷ خواهیم داشت. با فرض شرایط حالت دایم و صرف‌نظر از تغییرات بده» رابطه زیر حاصل می‌شود: 1 )۲۷-۳( باید توجه داشت که عبارت واکنشی ۴۲ می‌تواند معرف اکسیژن‌زدایی کربنی» اکسیژن‌زدایی نیتروژنی» هوادهی یا هر واکنش درجه اول دیگری باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مفاهیم و اصول خودپالا یی رودخانه‌ها ). بار آلودگی 7 ۸ سک بر - طول قطعه ی )...۸1 اکسیژن ورودی حجم قطعه یس سطح مقطع 7 0۷ را پیت > شدت جریان خروجی 4 [۸ 0۳ +]] [0+۸00)] <اکسیژن خروجی در هر قطعه اکسیژن به طرق زیر مصرف می‌گردد: اکسیداسیون (آ[30ا-): 0۷ انا اکسیژن از طرق زیر وارد می گردد: ۰ اکسیداسیون آمونیاک: ۰ ۸1,0۷ ,3] 05 ۹ هوادهی اتمسفری: ۲۵-۴(04۷) 1۳۵ اکسیداسیون نیتریت: ‏ ۷:۵۷ ۳ 6 * فتوسنتز: ۵۷ ۸۵ ۵۶ تنفس:۷لی۸ م به ۹ اکسیژن خواهی رسوب: ۷ 90017 دیمانسیون‌ها پا با * طول ۷1 > جرم , . 3 : ا- -< زمان 3 1 ۲ < غلظت اکسیژن محلول ( ۸1/11) *ضریب نرخ تنفس جلبک ( ]) ۰ < غلظت اشباع اکسیژن محلول (۸//1) ۱ ,ولا < به ترتیب غلظت آمونیاک و نیتروژن 1 < غلظت ۲3010 (۸۸/1) نیتراتی (۸۸1/1) 1[ < عمق متوسط آب (]) -<غلظت زیست توده جلبک (]۸/1/1) ۷ - حجم قطعه- ۸47 (1]) 0 - نرخ ثابت 5010 اصلاح شده برای دما 3 < نسبت استو کیویمتری تولید اکسیژن به ازای واحد ‏ (]۸1/1]7) 4 <* نسبت استو کیومتری تولید اکسیژن به ازای واحد (سکت-))رگا- تغبیر غلظت اکسیژن محلول در تنفس جلبک (۱1/۱1) محدوده ( ۰/117 با ضرب آن در حجم 5 بو < نسبت استوکیومتری مصرف اکسیژن به محدوده, جرم اکسیژن محلول بدست می‌آید ترتیب به ازای واحد اکسیداسیون آمونیاک و نیتروژن ۵ <نرخ اکسیداسیون 00 (حذف ۲0350 نیتراتی (۸1/۸/1) مد نظر است) ( ]) ]و 2 0] < به ترتیب ضریب نرخ اکسیداسیون شکل ۶-۲ معادلات موازنه جرم اکسیژن محلول ۲-۷-۳ معادلات اکسیژن محلول با استفاده از نمادهای شکل ۴-۳ و با در نظر گرفتن تمامی منابع و مصارف اکسیژن محلول توزیع اکسیژن محلول» به صورت زیر قابل بیان است: (50(17 عل 0 (۲۸-۳) ات م۸ (م, 0 - )+ را رثا 0 آا تا 0 نارکا -<(0- )وگ + 0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۰.۲ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها عبارات سمت راست رابطه ۲۸-۲ به ترتیب نشان‌دهنده موارد زیر است: انتقال اکسیژن به پایین دست با جریان رودخانهء هوادهی اتمسفری, اکسیداسیون زیستی (1301-) اکسیداسیون زیستی آمونیاک؛ اکسیداسیون زیستی نیتریت» فتوسنتز با کسر تنفس و اکسیداسیون زیستی مواد کف. در صورتی که (آ0ان) تنها به واسطه اکسیداسیون مستقیم حذف گردد. ضریب نرخ اکسیژن‌زدایی (رها) که کاهش واقعی اکسیژن را نشان می‌دهد. برابر با ضریب نرخ حذف (301[-) (م۳ خواهد بود. رابطه ۲۹-۳ با جایگذاری ۸4/0 با 1 به صورت زیر تبدیل می‌شود: 1 507 (۲۹-۲) - و۸+ لا وق هت رل فلوه نایگا-(ع تب یگاک ی رابطه ۲۹-۳ معادله دیفرانسیلی است که توسط 7۸1].2۳آ0) جهت توصیف نرخ تغبیرات اکسیژن در حالت یک بعدی رودخانه‌ها به صورت عددی حل می‌شود. در برخی مدل‌های 8010/00 افت اکسیژن محلولء (- ,)-1)» به جای اکسیژن محلول در فرمول‌بندی پروفیل اکسیژن محلول به کار می‌رودء و رابطه ۲۸-۳ به صورت زیر نوشته می‌شود: (50(1 11 (۳۰-۳) ۸ (0 , ۲-0 0)- بل رثا 0+ ر ,ق ر ۵ + نایک +0 کاس 0 به دلیل استفاده از فرمول‌بندی سینتیکی درجه صفر و درجه یک در مدل, عبارات مربوط به افت اکسیژن محلول به واسطه منابع 9 مصارف مختلف ر می‌توان اضافه کرد. برای یک حالت ساده که نیتر یفیکاسیون. 500 فتوسنتز و ۰ جلب؟ ۱ : ت نداشته و قابل صرف نظر کردن باشندء حل رابطه ۳۰-۳ به صورت زیر خواهد بود: 7 7 7 - ج- ج- (۳۱-۳) ۷۵ ور0+ ۷ وبا ما لالز چکا- ی‌کا شکل ۵-۳ پروفیل اکسیژن محلول حاصل از کسر میزان افت اکسیژن محلول (رابطه ۳۱-۳) از غلظت اشباع اکسیژن شده اکسیژن محلول رودخانه در صورتی که اکسیژن با هوادهی جانشین نگرددء نشان داده شده است. در این حالت غلظت فرضی اولیه ۱۲ میلی گرم بر لیتر » در نهایت به ۲ میلی‌گرم 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 ۳ این اجزا را می‌توان با روابط موازنه جرم آریه شده در جدول ۱-۲۳ مدل کرد. تخلبه آنودگی ( ۱-۵ :۲: 30 ) دق /05 هر 2 0246 8 10 2 رمان(روز) 0 18 16 14 ( کیلو گرم بر لیتر| 1:2 فاصله (کیلومنر) 40 36 32 28 ب2 20 6 12 8 4 0 12 ۱ 0 ح با هوادهی ۰ ِا وال / 0.2 و ۶ ۱ 8 1 .۰ ۵ ز 5 4 پرووفل اآکسیژن بتون هوادهی شش 2 0 وا 16 4 را از ما و اد 2 ۵0 زمای(روز) شکل ۵-۳- مولفه‌های پروفیل اکسیژن محلول (منحنی 5۸0) در پایین دست نقطه تخلیه -------- صفحهٔ بعد -------- 2 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها جدول ۱-۳- معادلات موازنه جرم اجزا در تحلیل ([301], 10 و مواد مغذی 0 کربنه (۲0 ۱ 0 کربنه (۲13010) ایکا ارگ + وگل ال ده ام ری ال ِ نیتروژن امونیاکی ۳۵۸ + سم ۳ ِ اد نیتروژن نیتراتی م۸۵ 0 (۱-۳)- ولا و0 س تس - - 1 نیتروژن آلی ٍ که و با تشن سس ْ 118 اه مه ۱ 41 ام 11 فسفر آلی ٍ 0۳-6 تفن و ْ را 6 15 : فسفر محلول 03۵ - + 0,۳ 1 ا ۱ < غلظت نیتروژن نیتراتی (11آ//۸) ۲ سهم جذب نیتروژن از آمونیوم ما۱ دی هر 1 3 ل و ۱۷ < غلظت نیتروژن الی (-۱1/1) رٍ ]< ضریب نرخ هیدرولیز نیتروژن آلی ( 7) ۳ - غلظت فسفر آلی (]۱1/1 ی ٍ شسفر الی (-۱//۱) , < ضریب زوال فسفر آلی (۰ ۳) ,۳ < غلظت فسفر محلول (]/1/) ۱ ی : : 6 <* نرخ منبع کف‌زی برای فسفر محلول (۸//]1) ر 0 * سهم توده زیستی جلبک از نیتروژن (/۸1/۸) در [ بو رد : 1 1 6 * نرخ منبع کف‌زی برای نیتروژن (71آ/۸) 0 < محتوای فسفر جلبک (/01/۸) ۱ ۱ را ضریب نرخ برای ته‌نشینی نیتروژن آلی ( 1) <- نرخ ته‌نشینی (/01/۸) ۱ ا پ 6 < ضریب نرخ برای ته‌نشینی فسفر آلی (۰ ۲) اختلاف اساسی مدل‌سازی 301/10 با مدل‌سازی مواد مغدی/ تغذیه‌گرایی در عبارات مورد استفاده در روابط مدل است. معادللات حاکم بر رشد فیتوپلانکتون توابع غیرخطی از مواد مغذی و نور قابل دسترس است. در حالی که معادللات 01/110 خطی درحقیقت.» مسایل مواد مغذی/ تغذیه‌گرایی» مدل‌های بسیار مشکل‌تری هستند که از پیجیدگی زیستی جلبک» تاثیر متقابل و 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 خودیالایی در فرایند [(17۳/11 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند 7۸1101 ۷ ۱-2- کلیات موفقیت مدل‌سازی در تحلیل ظرفیت خودپالایی و تعیین 1۸/11 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 حاصل می‌شود. پاسخ برای پرسش‌های موجود را فراهم می‌آورد. پرسش‌هایی مانند: یا منابع غیرنقطه‌ای نقش مهمی در تخریب کیفیت آب دارند؟ یا 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 سیب دیده چیست؟ به طور کلی» نتایج توصیف حوضه استفاده از ساده ترین مدلی که شامل تمامی فرایندهای مهم و موثر بر کیفیت آب رودخانه باشد» رویکردی مرجح و مقرون به آب از روی شرایط حال ممکن است به واسطه حساسیت ناکافی مدل(های) انتخاب شده نسبت به تغییرات شرایط حوضه آبریز و 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 واسنجی و اعتبار تشخیص داده شودء مدل‌سازی حوضه آبریز باید به گونه‌ای انجام شود که نتایج آن, داده‌های مورد نیاز جهت تحلیل کیفیت آب پذیرنده ر فراهم نماید. هدف این فصل راهنمایی کلی و ارائه شیوه‌های انتخاب مدل‌های مناسب ب[۸/11]" رودخانه‌هاست. بخش ۲-۴ مراحل انتخاب مدل را معرفی و بحث می‌کندء در بخش ۲۳-۴ خلاصه‌ای از مدل‌های منتخب ارائه می‌گردد. چنانجه پیش‌تر نیز بیان گردیدء مدل‌هایی که در این راهنما معرفی شده‌اندء بر فرایندهای ۰13010 10 و مواد مغذی در رودخانه‌ها تاکید دارند. ۳-2 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 11/11 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 - ۷۷/۵1651160 10065 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی 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 - 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 مهم‌تر از همه این که» فرایند انتخاب مدل باید بر تعیین فرایندهای حوضه آبریز و نیز فرایندهای کیفی آب که با مشخصات محل مورد مطالعه مطابقت دارند, متمرکز گردد. چنانچه قبلا ذکر شد. 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. ۷100615 ۷/۵1۵۳ 1۵0۵1۷1۵ - | 0 - 2 ع 5۵20۷ - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روشس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند رآ(7۸11 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 مرحلهء 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 مورد "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.ء 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 "" یا "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 کنده توصیه نمی‌شود. گام‌هایی که در بالا توضیح داده شد.ء در بخش‌های بعدی, با تاکید ویژه بر 801,100 و مواد مغذی در رودخانه‌هاء توصیف 1۸411 یک فرمول بندی ساده انجام می‌شود و با پایش و اندازه‌گیری داده‌های جدید و انجام مطالعات توصیفی جدید. مدل‌سازی دقیق و مفصل تری می‌تواند انجام شود. ۱-۳-2 اهداف و محدودیت‌های مطالعه مرحله اول در انتخاب مدل مناسب برای مطالعات ]7۸/11 مرور داده‌های موجود بارگذاری آلاینده‌هاء جریان رودخانه و کیفیت آب مرتبط با کاربری‌های تعیین شده رودخانه و استانداردهای مناسب آب است. در تخمین بارهای آلاینده از حوضه آبریز ممکن است علاوه بر داده‌های اقلیمی و مشخصات هیدرولوژیکی, نیاز به داده‌های توزیع کاربری اراضی» مشخصات خاک, اطلاعاتی از استانداردها و یا مشکلات کیفی آب ارتباط به نوسانات شبانه‌روزی» وقوع بارش» تغییرات جریان رودخانه و یا فصل سال دارد. | - 10 00۲۵[ 300 ٩02112 [غ 10 1020108 ۷۵۵۳5۵0 6ام 51 - 2 ٩11۱0‏ ۷۵16۲۹60 10۳۵ 0۵۵۵۵۹ - 3 ۷۵۱6۲۹۳۵ 5۱0۳۵ 165180 - 4 -------- صفحهٔ بعد -------- 7۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها در انتخاب مدل کیفیت آب پذیرنده» مدل‌ساز می‌تواند از این اطلاعات جمت تعیین وضوح زمانی (حالت دایمی؛ شبه دایمی؛ زمان واقعی ) و نیز تعیین مقدار و تغییرات منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای که باید در شیوه منتخب مدل‌سازی مد نظر قرار گیرندء استفاده کند. غلظت وجود دارد. مجموع اطلاعات جمع آوری شده از حوضه آبریز و ویژگی‌های هیدرولوژیکی و مسایل کیفیت آب به تعیین سطح مقتضی مطالعات و نوع فرایندهای آب ,9 فرایندهای کیفیت آب کمک خواهد کرد. برای مثال, در مدل‌سازی 10/8010 و مواد اتمسفری و فتوسنتز و تنفس جلبک از جمله فرایندهای مهم می‌باشند. چارجوب مدل‌سازی باید شامل محاسبات اولیه موازنه جرم با استفاده از مدل‌های ساده یا معادلات تحلیلی باشد تا به تعریف فرایندهای مهم کیفی آب کمک کند. این مدل‌های ساده» راه‌حل‌های تحلیلی برای سناریوهای مختلف بارگذاری تحت شرایط متغیر جریان را ارائه می‌کنند. مصارف" 9 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 آبریزء مانند تغییرات کاربری و اضافه شدن منابع جدید آلودگی نیز مفید است. جمع‌بندی این موضوعات می‌تواند نحوه تاثیر این ۳-۲-۶- 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 تاثیر می‌گذارند. منابع اکسیژن خواه بالادست که موجب درهم یا مجرای فاضلاب و رواناب از مناطق شهری» مناطق جنگلی, 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 1۱/11 لحاظ می‌شوند.ء 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 163-6 - | 515 - 2 6۶5 - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند 7۸110 1 آلاینده‌های اصلی که از منابع نقطه‌ای ناشی می‌شوند شامل دو دسته ترکیبات آلی کربنی که باعث اکسیژن خواهی کربنی ((501-)) می‌شوند و فرم‌های احیا شده نیتروژن که باعث نیتریفیکاسیون می‌گردندء است. برای هر نوع منبعی» لازم است که میزان اکسیژن خواهی 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 می‌شوندء 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 آن» 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 آلاینده 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.ء به آلاینده‌های مهمی که مربوط به فاضلاب شهری است نیز باید توجه کرد. ۲-۲-۳-2 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 تحربی 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 استء 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 ۱-3000 -------- صفحهٔ بعد -------- 7۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها اکسیژن» فرایندهای فتوسنتزی و تنفسی جلبک‌های چسبیده» 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 آنها- ناحیه اختلاط اولیه را جهت صرف‌نظر کردن از شبیه‌سازی سه بعدی اختلاط تخلیه پساب به رودخانه تعریف کرده اند. برای (301ا:) و اکسیژن محلولء فرض اختلاط سریع توده در نقطه تخلیه باعث خطای کمی می‌شود. برای سمیت آمونیاکی مانند سایر ترکیبات سمیء 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 01ء 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 017 خروجی آن احتمالا باعث مشکل سمیت در ناحیه اختلاط نزدیک به محل 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 باشدء 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 انجام نگیرد. بعد اضافی می‌تواند تحلیل را تضعیف کرده و بر توانایی تصمیم‌گیری تاثیر منفی بگذارد. هرچند که اگر گرادیان شدید اکسیژن در جهات عمودی یا جانبی از داده‌ها مشاهده شود باید از مدل دو بعدی استفاده کرد[ ۵]. تحلیل سه بعدی رودخانه‌ها هنوز در حال توسعه است. این مدل‌های پیچیده فقط برای تصمیم‌های ا(]1۸41 که با روش‌های دیگر قابل ارائه نیستندء توصیه می‌شوند. ۳-۲-۲-۶ گسترش مکانی گسترش مکانی تحلیل مدل‌سازی باید تا پایین دست ناحیه بازیابی اکسیژن محلول را پوشش دهد. این پوشش مکانی به چند نیتریفیکاسیون در ناحیه بازیابی اکسیژن محلول می‌تواند در تعریف محدوده نرخ نیتریفیکاسیون مورد توجه در پیش بینی - شواهد رشد فیتوپلانکتون یا گیاهان آبزی دیگر می‌تواند با بررسی ناحیه بازیابی اکسیژن محلول بعد از ارتقای تصفیه اطلاعات به دست آمده از ناحیه بازیابی اکسیژن محلول تا حد زیادی وابسته به یک‌نواختی رودخانه‌هاست. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند 7۸110 1۳ 2-۲-۲-2 مقیاس زمانی مقیاس زمانی منتخب برای انجام تحلیل باید تابعی 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. ارزیابی داده‌های جمع آوری شده کیفیت آب در طول چندین فصل جهت تعیین دوره بحرانی که باید تحلیل شود.ء 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 - حالت شبه دایمی؛ شامل: * 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 - تحلیل دینامیکی غیردایمی کامل در تحلیل حالت دایمیء 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 پی‌دریی انجام می‌دهد و مقدارهای متغیری را برای عواملی مانند جریان رودخانه, بار آلاینده و دما در بازه‌های مختلف می‌پذیرد. نتایج تحلیل, 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 را منعکس نمی‌کنند؛ اما روند تغییرات بلندمدت تری را تولید خواهند کرد. هم‌چنین, سامانه‌های سینتیکی پیجیده‌ای در این مدل‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- 3 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی 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 7۸121آ0) جریان‌ها و بارها را ثابت فرض کرده و آثار دینامیکی یا متغیر زمانی تابش خورشید. دما و باد 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 طولانی برسد و جریان و بارها نسبتا ثابت باشند.ء آن‌گاه باید تحلیل حالت دایمی مورد استفاده قرار گیرد. در حالی که اگر میزان اکسیژن محلول نوسان کند. آن‌گاه تحلیل نیمه دینامیک یا دینامیک ارجح است. با این وجود. 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 استفاده می‌شود.ء باید ضریب اطمینان اعمال گردد. 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 اندازه‌گیری 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 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 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند 7۸110 1 برعکس» ورودی‌های جرم ناشی از یک واقعه - مانند رگبارها که تولید رواناب در مناطق شهری و دیگر مناطق می‌کنند- نیاز به تحلیل متغیر زمانی (غیردایمی) یا حالت شبه دایمی خواهد داشت. تحلیل حالت شبه دایمی اغلب در شرایطی که منبع آب پذیرنده بزرگ بوده و جریان‌های اضافه شده در ناحیه مورد بررسی کم باشد. 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 متاثر از هیدروگراف بعد از واقعه و 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 و9 نیز رودخانه‌های مختلط جرر و مدی موثر است. شامل 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 معکوس جزر و مدی است. پخش در تمامی توده‌های آبی تاحدودی وجود دارد؛ هرچند پروفیل‌های کیفیت آبء مانند غلظت اکسیژن محلول,ء ممکن است در مواقعی که اختلاط پخشی کوچک و یا انتقال همرفتی بزرگ است, متائر از آن نباشد. در این شرایطه درنظر گرفتن مکانیزم پخش تأثیری در تصمیمات مدیریتی نخواهد داشت. برای رودخانه‌های خاصی که سرعت جریان کم و شکل پیچیده‌ای دارند (مانند اصلی انتقال باشد. در نتیجهء پیجیدگی 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 متوألی است. هرگونه ناهم‌خوانی در طول رودخانه در بیلان داده‌های میانگین گیری شده جریان ایستگاه‌ها شامل ورودی‌های معلوم (یا 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 -------- 77 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها داده‌هایی یا تخمین‌هایی باشد تا غلظت ترکیبات مهم مانند اکسیژن محلول, (ا(0 و ۷۲13 را برای محاسبه نرخ جریان جرمی آلاینده توصیف کند. 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 رزیم‌های جریان بحرانی که برای پیش‌بینی شرایط آینده مورد استفاده قرار می‌گیرندء لازم است. ۳-۲-2 اند ر کنش آلاینده‌های آب دینامیک اکسیژن محلول بستگی به اندرکنش اجزا و فرایندهای بسیاری دارد. اجزا شامل اکسیژن محلول, 13010 کرینی, 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. 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 انتخاب شده تحلیل با تصمیماتی که در جمع‌بندی پروژه گرفته خواهد شد» باشد. در برخی شرایط مبه‌ویژه 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 فتوسنتر و تنفس اجزای کوچکی از موازنه کلی اکسیژن هستند.ء عبارات و معادلات مربوط می‌توانند در تحلیل کنار گذاشته شوند. مدل‌های ساده و روش‌های محاسبه دستی, اغلب چرخه نیتروژن را با یک تک معادله نیتریفیکاسیون نمایش می‌دهند. یا 3010 نیتروژنی و کربنی را در یک جزء واحد بیان‌گر (101 کل ترکیب می‌کنند. حتی هنگامی که چرخه نیتروژن در یک تک معادله (1301 تلفیق نمی‌شودء 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 وجودء بسیاری از مدل‌ها نتیروژن آلی را به عنوان جزء مجزایی در نظر نمی‌گیرند. در بسیاری شرایط تمایز بین غلظت نیتروژن آلی و امونیاک, به جای تعریف بار اکسیژن خواهی نیتروژنی ((۸101 یا ۸113010) برمبنای غلظت نیتروژن کل کلدال ([(116) که ترکیبی از هر دو فرم نیتروژن است» ضروری و مهم است. تأخیرهای 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 شوند. نرخ ظاهری نیتریفیکاسیون (1)0) کم‌تر از نرخ واقعی نیتریفیکاسیون درجه اول آمونیاک خواهد بود. نسبت 1160 به ۸ - ۷۲13 بر مقدار نرخ کلی اکسیداسیون موثر است. هنگامی که این نسبت بعداز تصفیه تغییر کند. مدل ساز با عدم قطعیت بیش‌تری مواجه خواهد بود. 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 بسپاری از شرایط غلظت مشاهده شده و محاسبه شده بسیار کم بوده یا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روئس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند 7۸110 1۷ تمایل به یکنواخت شدن دارد که عدم قطعیت ناشی از این ساده سازی را کاهش می‌دهد. باید توجه شود در مواقعی که مشکلات جلبک حاد باشدء و۷۲1 می‌تواند مستقیما توسط جلبک استفاده شود. 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 می‌کندء. ممکن است در بسیاری موارد مناسب باشد. هنگامی که تغییرات مهمی در مواد مغدی یا ضریب خاموشی نور پیش بینی می‌شود» سطح ثا تحلیل باید مورد توجه قرار گیرد. سطح نج مقیاس کامل تغذیه‌گرایی را ارائه 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 مغذی 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 مغذی» 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 ٍ ۸ مقدار ۳-1 و یا نوسانات شبانه روزی 0 را اندازه بگیرید؛ مقادیر اندازه‌گیری شده را در مدل‌های حالت دایمی و شبه دایمی ِ به کار برید. داده‌های ۳-1۹ و نوسانات شبانه روزی مقایسه کنید. ۳-1 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 11 و دما افزایش می‌یابد. بسیاری از مدل‌های کیفی موجود. آمونیاک یونیزه نشده یا 011 را مدل نمی‌کنند. بنابراین تحلیل‌های ظرفیت خودپالایی و -73/01 هایی که شامل سمیت آمونیاک هستند, معمولا باید برمبنای شبیه‌سازی آمونیاک کل همراه با اندازه‌گیری‌های میدانی ]ام و دما باشند. غلظت آمونیاک یونیزه نشده را می‌توان از آمونیاک کل برآورد شده توسط مدل محاسبه کرد. مدل‌هایی برای سمیت آمونیاکی وجود داردء مانند 10 5171۹۳:۸۸ که توسط ۳۳۸ تهیه شده -------- صفحهٔ بعد -------- 1۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی 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 ان 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.ء تعیین ظرفیت خودپالایی و آ(7۸11 ممکن است بسته به نتایج مطالعه توصیفی, نیاز به توسعه مدل حوضه آبریز یا مدل کیفیت آب پذیرنده پا هر دو داشته باشد. مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند .7۸/101 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 تاثیر 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 تغییر 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. ۱-۳-۶- روش حل تحلیلی ساده! ۲-۳-۶- برنامه روش ساده شده برای تخلیه کننده‌های متعدد " (۷1:10-5721) این برنامه» روش تحلیلی ساده‌شده‌ای است که ۳۸تآبرای تعیین محدودیت‌های پساب تصفیه‌خانه‌هایی که به رودخانه‌های کم آب تخلیه می‌شوندء تهیه کرده است. این مدل چهار متغیر کیفی آب شامل اکسیژن محلول, ۳13010 ۲13010 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 دارد تدوین شده است. این مدل را از آژانس محیط زیست آمریکا ۲۳:۸۱ می‌توان تهیه کرد[ ‎]٩ 5 ۸۵1۷۵ 1160 ماگ - | 5 عم ۱۵۱ 1۵۲ ۳۲۵۵۲۵۵ ۱۷۵100 60زا زام رگ - 2 ۸ ,060۲212 ,ک ۸16 ۱006112 ا مغ ححعه‌ دش ۳۵۵۹۵۶۳۵ ۱۵۲ تام - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روشس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند رآ(7۸11 1۹ ۳-۳-2 مدل‌های 01۸1.2۳ ۲۵۲۸۲2۳۰۲۲۸۹۵ و 126هنا0 مدل‌های یک بعدی (طولی) کیفیت آب هستند که جریان دایمی (دایمی از نظر هیدرولیکی) رادرنظر می‌گیرند؛ لکن امکان شبیه‌سازی تغییرات شبانه روزی دما یا فتوسنترز و تنفس جلبک را می‌دهند. 1۸12۳] 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 73/11 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 0-۸2 که به ۸12-10۸5 لآ موسوم است» چندین روش تحلیل عدم قطعیت را در ارزیابی ریسک به کار می‌گیرد. این مدل از /۳: ۸۸-) قابل تهیه است. ۸ تا0 (یا 02۴ ویرایشی مدرن‌تر از مدل 0-۸۲25 (یا 028) است. 021 از چهار منظر زیر مشابه 025است: - 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 021۳) 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. 0216) تحت زبان ماکرو ویندوز برنامه نویسی شده و از |۳2 برای این منظور استفاده کرده است. 02[6) ویژگی‌های ویژه زیر را نیز دارد: - تقسیم‌بندی بازه‌ها: [2 سامانه را به بازه‌هایی متشکل از المان‌هایی با طول مساوی تقسیم می‌کند؛ در حالی که 216 قادر به استفاده از المان‌های غیرمساوی است. علاوه بر آن بارگذاری‌ها و برداشت‌های متعددی به عنوان ورودی هر بازه - 800 کربنی: 02 از دو فرم 13010 کربنی برای کربن آلی استفاده می‌کند؛ فرم با نرخ کند اکسیداسیون (۲13010) کند) و فرم با نرخ تند اکسیداسیون (13010- تند). علاوه بر آن» مواد آلی ذره‌ای غیر زنده (شامل کرین ذره‌ای» نیتروژن و فسفر با استوکیومتری ثابت) نیز مدل می‌شوند. - بی‌اکسیژنی: 0216) در مقادیر کم اکسیژن» حالت بی|اکسیژنی 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. (غ۷100 ا«ازاد0 ۷۷۵۱۵۲ م5 - ۱ 5 17061211۷۷ - [غ1006 براز|ا02 ۷۷/۵۵۲ 51۳۵۵ - 2 - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۳۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها - 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. - پاتوژن‌ها: یک پاتوژن کلی شبیه‌سازی می‌شود. حذف پاتوژن‌ها به عنوان تابعی از دماء نور و ته‌نشینی تعیین می‌شود. 4-۳-2 برنامه شبیه‌سازی تحلیل کیفیت آب (۱)۱۷۸585 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. ۷۷/۸5۳5 انتقال و تبدیل آلاینده‌های متداول و سمی را در ستون آب و کف برکه‌هاء دریاچه‌هاء مخازن» رودخانه‌هاء خورها و آب‌های ساحلی شبیه‌سازی می‌کند. سامانه مدل‌سازی ۷۷۸55 چهار موضوع اصلی را درنظر می‌گیرد: هیدرودینامیک» انتقال جرم پایستار» سینتیک تغذیه‌گرایی- اکسیژن محلول (۳۳/11605) و دینامیک مواد شیمیایی سمی- رسوب (702)15) این سامانه مدل‌سازی هم‌چنین شامل یک برنامه مستقل هیدرودینامیکی, 10۷7111۷15 است که انتقال آب را شبیه‌سازی می‌کند. ۷۷/۸۹۳5 به همراه برنامه‌های ضمیمه آن. یعنی 10۸]5» ۳1105 و 1۷۱۷۲1۷125 از /۳۸۸ن) قابل تهیه است. ۰ ۰ ۰۰ ۹ ۲ ۵-۳-5 برنامه شبیه‌سازی هیدرولوژیکی- فور ترن (1151) آلی انجام می‌دهد. 115۳۳ مدل رواناب کشاورزی (/۸1۹8)" 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. 115۳17 مدل جامع هیدرولوژیکی حوضه آبریز و کیفیت آب است که امکان شبیه‌سازی تلفیقی فرایندهای رواناب آلاینده زمین و9 خاک با هیدرولیک رودخانه و9 اندرکنش رسوب و مواد شیمیایی را دارد. ۲15۳۳ مدل بسیار بیجیده‌ای است که نیاز به منابع فوق العاده زیادی جهت توسعه و کاربرد دارد. ۲15۳۲ از /1۸۸-) قابل نهیه است[ ۵]. 0 51110110 دار |۸۵ 0۵11۱۷ ۷/۵۱۵۳ -۱| - ۳۳۵۵۲۵۲ 51101100 ۲۷۵۳۵۱۵۵۲ - 2 ۹/100 ۱۹۵۳۵ ۳۲۵باآنه ز م۸ - 3 4٩ - 3۵51-502 [ 0 -------- صفحهٔ بعد -------- ات رسی روس‌ها و مدل‌های 5 ۹ و 3 ْ ْ ْ ْ ْ ِ ْ ِ ْ خودپالا یی در فرایند ر7۸17(7 س ۳ ۵ > 2 سس 9 7 5 1 اک 5 ای » ا » ا »2 »2 »2 120 ْ 0 0 0 ۰ ِ ۰ 0 یا ۷۵۱ کل و د ۱ << 1072 ْ ۰ ۰ ۰ ْ ۰ ْ ۰ (50(17 ْ 1 1 ا ا 1 ۰ ا »۸ ۱ ۰ ۱ »۸ »۸ 1۳0 ِ اک کل لا که ی اک کل ال کر که ادا ها ا ا 1 1 1 ا ۱ ۱ 101" ِ ۱ ۰ ۳ » 0۳7 ِ اما ده یا را ِ ۳ ۳ 9 »2 2 ٍ با گرین اوه ها ها زئوپلانکتون . ۰ ٍ ۱ ٍ ۰ ٍ ٍ ام ٍ ی ا ۱ ۳ »2 7115 ِ اد باکتری کلیفرمی . ا 1 ا ا ات او + : 3 ۹ 1 ۳۳ 3 1 1 هه : 3 : 3 3 ۹ 1 7 د 2 ۹ 12 و رس 1 ۷۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۳۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها جدول ۳-۶- مقایسه مدل‌ها: خلاصه‌ای از توانایی‌ها یی ی ار فرایندهای شبیه‌سازی شده | ِ اور ۷ افرخ پارامترهای کیفیت فرایندهای شبیه‌سازی شده .۱ مفیاس مفیاس واقعه . . نرخ بارهای رم : پارامترهای مدل ما مکاز ۱ توده آبی قابل قبول بار گذاری آب ۵0 ما زوال درجه ۱ برای حالت دائمی ۱ زوال درجه ۱ برای ترقیق, هْ امونیاک. نیترات. (3)(1] 0۷ (13)(1:)» ۱ رولیکی و ی شبکه نیتریت» جلبک» فسفر» 00 اکسیژن‌خواهی ۳ جریان» سرعت. :]هنال حالت دائمی بعدی نقطه‌ای و ثابت هوأدهی, َ ۳ رودخانه‌ای کلیفرم, مواد ناپایستار کف 1301:» غلظت اختیاری» سه ماده ته‌نشینی, چرخه مواد سه َ ۱ شبکه امونیاک. نیترات. ‏ 1301 (1301:» 0 جریان» سرعت. -ا۸نا0 دینامیکی بعدی واقعه یا نقطه‌ای و ۱ ثابت هوادهی؛ ۵اه ۸ َ رودخانه‌ای جلبک. کلیفرم ته نشینی چرخه مواد غلظت پیوسته غیرنقطه‌ای و را پا بیلان فسفات, نیتروژن آلی ‏ مغذی- جلبک 1 ۱ ۱ ۱ حرارتی زوال درجه ۱ برای (0(ل (12)(1 کلروفیل ([13:) 12 نه ۹ 5 دینامیکی واقعه یا نقطه‌ای و متغیر امونیاک,نیتریت» اکسیژن‌خواهی کف: بعدی رودخانه‌ای . .. : را , : پخش. غلظت ٍ : هوادهی جلبک زوال درجه ۱ برای (9)(1] 0 (3)(1].)» دماء ۰00 1300 مواد بداسیون» فتولیزه ‏ ترقیق یک تک منابع متعدد ثابت یا را تحزیه. همرفت. : رودخانه‌ای رسوب و مواد شیمیایی : غلظت پیوسته غیرنقطه‌ای . زمانی ال جذب. ته نشینی» ‏ بیلان اکسیژن‌خواهی کف حرارتی چرخه مواد مغذی - جلبک ِ ِ ِ زوال درجه ۱ برا ِ یک 0 800 وال درجه ۱ برای ترقیق» ۳ : -- رودخانه‌ای نقطه‌ای 0 اکسیژن‌خواهی غلظت یونیزه نشده کف هوادهی -------- صفحهٔ بعد -------- قصا ارم - بررسی روئس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند را(7۸11 مد 3 3 که و و 3 3 و ۵ را رخ نا مت 3 و و 7 پچ 7 [ مک 37 3 و 3 و راو 4 ۳ و لاد و رد1 3 ۵ ۷ ی دج و ورد با و و را هگ شابد و 3 18 و ج و و رک و + 1 ۸ ( و5 52 و 1 و ۷۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ 3 ادامه جدول ۶-۶ مقایسه مدل‌ها داده‌های ورودی موردنیاز ٍ مدل هندسی هواشناسی هیدرولوزیکی . هیدرولیکی کیفیت آب پساب ورودی ۳ . جدول‌های ‏ تشعشع خورشیدی» به صورت داخلی حجم و بده/ عمق غلظت جریان بده و غلظت بخش طول ‏ پوشش ابرء دمای هوا محاسبه می‌شود . هر باز» شیب | ورودی و رواناب» جریان محاسباتی» ‏ سرعت بادء بارش و نرخ زمان عبور جریان ,کف آلاینده‌های آلی مساحت حوضه تبخیر برای بده میانگین» سمی زهکشی سرعت در بده 1۲ طول رودخانه» بده سراب و غلظت جریان بده و غلظت بازه‌های ورودی‌های فرعی ورودی» دمای جریان یکنواخت رودخانه و نیاز (توجه: داده‌های هواشناسی, اختیاری هستند) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روئس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند 7۸110 ۳۰ جدول ۵-2- سلسله مراتب مدل‌ها براساس ویژگی‌های منتخب بارهای مواد زاید و جریان مدل‌ها(به ترتیب منابع متعدد ۱ افزایش بیچیدگی) نقطه‌ای 800 شده ۲0/۵ ا 5هاهنا0 ۰ ۲-0۸11 ۱ ۷۳۳55 ا 13 ۰ ۱۱-۳ * 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 * با ایجاد 16۵ < ۳۲[ می‌تواند مدل شود 31۷1-۹-۳2 -باهتا۱۳۰-0 مدل کیفی یک بعدی و تمام دینامیک رودخانه‌های است. مدل از دو زیرمدل تشکیل شده‌است: مدل‌هیدرودینامیک ‎)1٩1۷1]1( که می‌تواند مستقل استفاده شود و مدل کیفیت آب (11۷100) که نیاز به خروجی‌های 11۷1171 یا مدل متداول دیگری دارد. ده متغیر کیفیت آب می‌تواند. مدل شود: دماء 100 13010 کربنی» نیتروژن آلی» آمونیاک. نیترات فسفات, آهن محلول, منگنز محلول و 1 ۳۳-07۸ از 115۸6" قابل تهیه است. ۷-۳-۶- 31۷۱100" 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 گرزینه‌ای برای ۷15 1۷۱11 مورد استفاده قرار گیرد. 1۷۱0 بر مبنای روش عددی ضمنی چهارگرهی و 12۷۸1779105 براساس روش عددی صریح کارمی‌کند. 131۷۸/010 از ۷4 قابل تهیه است. 7 ۲۱۷۵۱۵6 0165100۵ - 006 0306 ۳۵۱۱۶۷ - | ۱1155155100 م۷1 هاگ امع معط ‎۷۷۵۱۳۵٩‏ ص۳۵۵ او حمم) حو۸ کنا-2 3351-5۵6 - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۷ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها سه مدل از میان مدل‌های بحث شده (|1 ۲۹۳۲۳-۸۰۱۹۷ ,۷۷/۸۹۳۹ ) هنگامی که به صورت کاملا دینامیکی استفاده شوندء کاملا پیجیده 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 2۳.آ0]7۸1) 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 ارائه 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" 1۸۹1۹ 5 یک سامانه تحلیل زیست‌محیطی چند منظوره است که برای مطالعات حوضه‌ای کیفیت آب به منظور بهبود ارزیابی و تحمیع منابع آلاینده نقطه‌ای و غیر نقطه‌ای در سطح حوضه آبریز و مدیریت کیفیت آب توسط 13۳۸ تهیه شده است [۱۱]. این سامانه, با روش‌های مناسبی مجموعه‌های 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 - ارائه 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.ء سامانه 3۸۹51][5 برای پشتیبانی مطالعات زیست محیطی و آکولوژیکی در قالب حوضه آبریز طراحی شده است. یکی از کاربردهای مهم این سامانه» پشتیبانی تدوین ,ا1۸/10 برای آلاینده‌های مختلف از منابع نقطه‌ای و غیر نقطه‌ای 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 3۸۹5]۳5 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 015 استفاده می‌کند و امکان استفاده از روش‌های گوناگون تحلیل داده‌ها و انواع مدل‌ها را داردء مدل‌هایی مثل ۸25 تا "5۷/۸7 و 11۳ 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 (۸5135) دمه‌رینگ ا م30 هه ۳۵۵۱ ماما مدنگ امش ۷6 -| 100 101 ددع۸ ۷/۵۱۵۲ ۵00 آزو5 - 2 ۳۳۵۵۳۵۲۳-۵ 0101100 زگ ۳۵۲۵۱۵۵۵ - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررسی روئس‌ها و مدل‌های خودپالایی در فرایند 7۸110 یه - 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 -------- صفحهٔ بعد -------- مدل‌سلزی رود خانه‌ها در مطالعات ظر فبت خو دبالایی و فرایند ,172/17171 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظطرفیت خودبالایی و فرایند ./(/711 )۸ ۱-۵- کلیات هدف این فصل» 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 آ1۸11 داشته باشد. در مطالعات فاز ول 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 است.ء عبارت اند از: ۱- ارزیابی اولیه ۲- مطالعه میدانی رودخانه ۳- واسنجی" مدل ۴- اعتبارسنجی مدل ۵- کاربرد مدل و تعیین آ(۸/11]" ارزیابی اولیه بررسی منطقه مطالعاتی جمع آوری و بررسی داده‌های موجود تحلیل اولیه انتخاب چارچوب مدل‌سازی مطالعه میدانی رودخانه نمونه گیری کیفیت از آب رودخانه پاش فاضلاب ارزیابی زیستی واسنجی مدل تحلیل موْلفه‌ها مقایسه کمی نتایج مدل و داده‌ها کاربرد مدل و ب[۸/11]" توسعه سناریوهای مدیریتی سهم بندی بار مواد زاند سهم بندی بارها نمودار ۱-۵- مراحل استفاده از مدل کیفیت آب در مطالعات خود پالایی و 1۸/111 ۱ 011101 1۹ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۲۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها ۳۲-۵ 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.ء نیازبه افزایش سطح پیچیدگی مدل باشد. برای تحلیل ظرفیت خودپالایی و تعیین 1/11 در رودخانه‌هاء اهداف زیر برای مدل‌سازی مدنظر می‌باشد [۵]: - توسعه روابط کمی علت و معلولی که از نظر علمی معتبر بوده و بیان گر 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 .73/11 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 است. 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, 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 شرایطء ارزیابی جداگانه آثار 13010 کربنی و نیتروژنی بر اکسیژن محلول و تاثیر نیتریفیکاسیون بر آمونیاک ضروری است تا تصمیم‌گیری جهت کنترل بار مواد مغدی و انتخاب روش‌های تصفیه فاضلاب بهینه گردد (یعنی, انتخاب تاسیسات نیتریفیکاسیون در مقابل روش‌های پیشرفته حذف ۲3010)): در این صورت» سوالات خاص زیر در تحلیل ظرفیت خودپالایی و تعیین 70/11 مربوط به 3010/00 و مواد مغذی / تغدیه‌گرایی 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؟ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 ۸۳ - کدام ماده مغذی باید کنترل شود تا زیست توده جلبک کاهش یاید؟ - میزان نوسانات اکسیژن محلول که در تحلیل کنونی قابل تعیین نیستء 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,ء هدف از مدل‌سازی در مطالعات ظرفیت خودپالایی و 7۸11 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 .7۸/111 عبارتند از: - آنالیز کمی تمامی بارهای آلاینده و ورودی‌ها - داده‌های کافی جهت استخراج ضرایب مدل - مجموعه هماهنگی از ضرایب مدل که با استفاده از داده‌های مستقل استخراج و با واسنجی و اعتبارسنجی مدل تعدیل شده باشند 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 .734101 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 7۸/101 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 منطقه مطالعاتی مشکلات موجود یا بالقوه کیفیت آب» تعریف می شود. توضیحات بیش‌تر این ارزیابی در زیر آمده است. ۱-۱-۳-۵ استانداردهای کیفیت آب ایتدا 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 -------- ۸2 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها معمولا استانداردی جهت تنظیم و کنترل غلظت ([130-) در رودخانه‌ها وجود ندارد. در عوض, استانداردهای وسیعی برای (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 پایین ترء مقداری است که مثلا ۹۰ 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 4 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 ۱-۵ 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 اثر 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 مواد آلی و آمونیاک موجود در: نیتروژن» فسفر و کربن موجود در: فاضلاب. رواناب و سرریز فاضلاب‌روهای مرکب» اکسیداسیون فاضلاب رواناب و سرریز فاضلاب‌روهای مرکب. ورود از طریق آتمسفرء کشته شدن ماهی‌هاء کاهش تولید مثل ماهی‌هاء جمعیت آبزیان ‏ مقادیر آزاردهنده فیتوپلانکتون» جمعیت آبزیان نامطلوبء نوسانات شدید -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 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.ء مقیاس زمانی قابل توجهی از چند روز تا چند هفته و مقیاس مکانی تاثیر تا ۳۰ کیلومتر دارند. مواد مغذی 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 آبء بانک داده‌های موجود و مکانیزم‌های اصلی موثر بر متغیرها صورت در ارزیابی آثار بر اکسیژن محلول آب شامل مواردی که آثار جلبک نیز مهم است. 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 (3)(1 از منابع نقطه‌ای, بر نوسانات شبانه روزی ناشی از جلبک اضافه می‌شود. این نوسانات می‌توانند با تخمین‌های تحلیلی ساده شده محاسبه شوند. 07۸123 از هیدرولوژی حالت دایمی استفاده کرده و امکان شبیه‌سازی تغییرات شبانه روزی دما یا فتوسنتر 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 118۳۳ 141۷1- ۲13-017۸1 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 یابد. راهنمایی عمومی جهت تعیین مناسب بودن شیوه حالت دایمی در مقابل شیوه متغیر زمانی به صورت زیر خلاصه می‌شود: - در صورتی که غلظت کلروفیل ۵ فیتوپلانکتونی در طول دوره ۱ یا ۲ هفته‌ای نسبتا ثابت باشدء 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]. -- | -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها - در صورتی که مساله اصلی کیفیت آبء میزان زیست توده به جای افت اکسیژن باشدء معمولادوره‌های 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 مدل سازی هستند [۳ و ۵]. ۳-۳-۵- جمع‌آوری و بررسی داده‌های موجود توصیف کامل ویژگی‌های رودخانه برای مطالعات کیفیت آب ضروری است. داده‌های بده جریان و مشخصات هندسی رودخانه معمولا" در ایستگاه‌های اندازه‌گیری خاصی برروی رودخانه‌ها از وزارت نیرو و نیز از گزارش مطالعات رودخانه‌ها قابل دسترس است. داده‌های کیفیت آب را از وزارت نیرو 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 اراضی 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 ارائه 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 ۵ که رودخانه می تواند داشته باشد بسیار پایین باشد» می‌توان نتیجه گرفت که مواد مغذی 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 ۵ 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 ۵ 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 ۵ ۵ 8 ۱-5000 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل بنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظطرفیت خودبالایی و فرایند ./(7110 ۸۷ است که در این شرایط می‌تواند وجود داشته باشد. این مقدارء نیاز به کنترل مواد مغذی را تعیین می‌کند. در هردو موردء 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 ننوان نتیجه گیری قطعی کرد. باید تحلیل‌های بیش‌تری انجام گیرد که در ادامه بیان می‌شود. جلبک نیاز به کرین» نیتروژن» فسفر» 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 دارند. نیتروژن و فسفر تنها عناصر ضروری و اصلی هستند که می‌توانند کنترل شوند. برای مثال در بررسی استوکیومتری گیاهان آبزی و فیتوپلانکتون‌ها. سلول‌ها حدودا حاوی ۰/۵-۲ میکروگرم فسفر به ازای هر میکروگرم کلروفیل ۵ و ۷ - ۱۰ میکروگرم نیتروژن به ازای هر میکروگرم کلروفیل ۵ می‌باشند. گرچه نسبت وزن هریک از مواد مغدی به کلروفیل ۵ با سن جمعیت جلبکی,» ترکیب گونه‌ها و وضعیت غذایی تغییر می‌کند. نسبت‌های زیر معمولاا شرایط نمونه‌وار را بیان ۵ - |[ 00| عبط / هب7 ۵ - [[۶ ما عبط / ۲ مط | نسبت‌های استوکیومتری کلروفیل 4 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 مغذی زیر را در نظر بگیرید: 1 ۲ 350۳۵ <111/ 0.358 - ۲ 1 عبط 20 <0(.028/11۱)- ۲ با استفاده از نسبت‌های استو کیومتری فوق, حداکثر غلظت ممکن کلروفیل 4 یکی از دو مقدار زیر خواهد بود: 1 نیتر ود 1 - اا۲ مس 50 سس زا / 27 عم 350) 1 فسفر 1 - ال عم 7/20 ع20) (فسفر) ۳ - اطاعم/۳ ۳۵| 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 ۵ که می‌تواند از تخلیه آلاینده به اضافه غلظت پایه رودخانه حاصل شود.ء ۰ میکرو بر لیتر می‌باشد. این میزان در صورتی به‌دست می‌آید که زمان ماند کافی در محل مورد مطالعه و نیز شرایط زیست محیطی بهینه (مثلا دما و نور) وجود داشته باشد و تمامی فسفر به شکل قابل جذب توسط جلبک باشد. لکن شرایط رودخانه معمولا به طور قابل توجهی پایین‌تر از شرایط بهینه است. کدری رودخانه» سایه ایجاد شده توسط پوشش جنگلی» یا سایه خود جلیک‌ها معمولاا نور در دسترس را محدود می‌کنند. اگر نسبت نیتروژن محیط (میلی گرم نیتروژن بر لیتر) به فسفر (میلی‌گرم فسفر بر لیتر) بزرگ‌تر از ۱۲ به ۱ باشدء فسفر ماده مغدی محدودکننده به شمار خواهد رفت و در صورتی که این نسبت کم‌تر از ۵ به ۱ باشدء 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 - 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 می‌افتدء لکن زمان ماند در سامانه‌های رودخانه‌های بسیار کوتاه تر از آن است که عامل مهمی در فرایند تبدیل به‌شمار رود. - عدم وجود نسبت‌های دقیق استو کیومتری» در شرایطی که نسبت‌های ۷ به ۳ تنها اندکی نشان‌دهنده محدود کننده بودن یک ماده مغذی باشد. 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 (۸00)» به عنوان مکمل یا جایگزین تحلیل‌های ساده برمبنای نسبت‌های استوکیومتری» با اطمینان بیش‌تری حل کرد. انجام صحیح تست های ۲ال)۸ معمولا به روش استو کیومتری ترجیح داده می شوندء چون نتایج دقیق‌تری دارند. ۲-۳-۳-۵- تحلیل فیتوپلانکتون رودخانه‌های کوتاه در بخش قبل نحوه تخمین غلظت حداکثر کلروفیل 4 برمبنای غلظت‌های مشخص مواد مغذی در شرایط بهینه نور و دما توصیف شد. در این بخش, شیوه 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 ۷[ به ۳ را نداشته باشد. بنابراین نرخ رشد فیتوپلانکتون و زمان پیمایش طول رودخانه اهمیت ویژه‌ای دارند. مجموعه ساده شده‌ای از معادلات دیفرانسیلی برای کلروفیل 4 و فسفر و نیتروژن غیرآلی در شرایط دایمی عبارتند از[ ۵]: (۱-۵) ۸ب 0)- ۸ 4 (۲-۵) ۸م مر نکم 2< ۳ 1 (۳-۵) همم ت6ج2< لت 1 ۸ - غلظت کلروفیل 4 میکروگرم بر لیتر ۳ - غلظت فسفر و نیتروژن غیرآلی» میکروگرم بر لیتر *] - زمان پیمایش در رودخانه ( < /) (روز) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل بنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظطرفیت خودبالایی و فرایند .711001 ‎۸٩ - فاصله پایین دست از نقطه تخلیه پساب (کیلومتر) ۷ - سرعت جریان رودخانه (کیلومتر بر روز) در ۵- نسبت فسفر به کلروفیل, (۰/۰۰۱ میلی‌گرم فسفر بر میکروگرم کلروفیل ۵) ,2 - نسبت نیتروژن به کلروفیل» (۰,۰۰۷ میلی‌ گرم نیتروژن بر میکروگرم کلروفیل ۸) بر 7ج - نرخ خالص رشد فیتوپلانکتون > |۲1/و ۷- م 0ا-م 60| » روز/ ۱ - ترخ رشد فیتوپلانکتون (۱/۰ ۶ ۲81 روز/ ۱ 10 - نرخ مرگ فیتوپلانکتون روز/ ۱ [] - 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: (۳-۵) ام ۸-۸ (۵-۵) (۱- ۲+«کی) ۸مورتک)ر2 1۲۳ عَ و۳۳ ( میلی‌گرم بر لیتر 5 < ۳ برای) 4 :۰ ۸ +2 (۵-ع) (۱- انم شا رلا- ۸ (میلی‌گرم بر لیتر 0.125 < « برای) 1 ۷ غلظت‌های کلروفیل ۵ (میکروگرم بر لیتر)» فسفر غیرآلی (میلی گرم بر لیتر) و نیتروژن غیرآلی (میلی‌گرم 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 ۲۷ برابر ۰/۱۲۵ میلی گرم بر لیتر برای نیتروژن غیرآألی بدست می‌آید: 5 - ,۳+ و۸ 1 (۵-) 5 ۸ ما : 1 دما 5 2+ *۸ 1 (۸-۵) کتالی م۸ ول - 1 ۸ . ما زمان پیمایش تا مناطقی از رودخانه که غلظت فسفر و نیتروژن غیرآلی شروع به محدود کردن قابل ملاحظه رشد فیتوپلانکتون می‌کنند (روز). ۰ زر نکم ۵ میلی گرم بر لیتر :2 < م۸ 11 -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها ,تک 2 میلی گرم بر لیتر 2 ۸ 1 مستقل از غلظت مواد مغذی است (که غلظتی بیش از میزان محدود کننده رشد دارند). حذف مواد مغذی از منابع نقطه‌ای باعث 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 ثانیه (۱۳-۲۶ کیلومتر بر روز زمان پیمایش ۱ تا ۵ روز خواهد بود. در صورتی که جریان خروجی از تصفیه‌خانه لجن فعال پر بار (۲116۸5) با غلظت ۳ برابر ۵ میلی‌گرم بر لیتر (که ۵ درصد آن قابل جذب است) با رودخانه‌های با بده جریان برابر آن و غلظت‌های ۳ برابر ۰/۰۲ میلی‌گرم بر لیتر و ,۳ برابر ۲۵ میکروگرم بر لیتر و روز/۱<, 0 و روز/۰/۵-,ر 0ج مخلوط شودء م] 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. 0 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 آُن 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 ,0 م0 ,12 و .۷ 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. اضافی وجود داشته و ۸,2۳۳ رورم ۸۸ ع سا # 0 5 ی ۳ ۳ ۹ اگر ها (یا بجا) کوچکتر از,ا باشد» امکان محدود کنندگی مواد مغذی در جا وبجا وجود دارد و ( ۳۲۲ ۳)) وی ۸ ۸ 111 - تحت شرایط پیش بینی شده آینده و برنامه‌های آتی حذف, گام‌های ۱ تا ۲ تکرار شود. در صورتی که مقدار جدید م (یا پج1) بزرگ‌تر از مقدار جدید )1 باشدء هم‌چنان مواد مغذی اضافی وجود خواهد داشت. یک مثال محاسباتی برای یک هر کوتاه در پیوست الف ارائه شده است. ۳-۳-۳-۵ تغییرات شبانه‌روزی اکسیزن محلول به واسطه وجود جلبک در صورتی که تنها غلظت متوسط روزانه اکسیژن محلول در مطالعه ظرفیت خودپالایی و آ(]11/1 مورد نظر باشد. از تحلیل فوق -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظطرفیت خودبالایی و فرایند ./(/711 ۹ استانداردهای حداقل روزانه مطرح باشد» باید تخمین تغبیرات شبانه روزی اکسیژن محلول انجام پذیرد. تحلیل نظری مختصری در پاراگراف‌های بعدی ارائه شده است. تولیداکسیژن توسط جلبک به عنوان تابعی از زمان در طول روز را می‌توان به صورت زیر تخمین زد |۶ و۷ |: ۳ > ۳رر٩ا1‎ )11/1( >] > )1-۵( ۳ ۲1] >> ۳ - تولید ناخالص اکسیژن به واسطه فتوسنتز جلبکی» میلی گرم بر لیتر بر روز - نرخ حداکثر تولید اکسیژن فتوسنتزی,» میلی گرم بر لیتر بر روز - زمان (روز) 7 - دوره (روز) ؟ - دوره روشن (کسری از روز) به منظور بسط رء)۳ به بیش از یک روزء از یک سری فوریه می‌توان استفاده کرد مد (۱۰-۵) ساسا 2 اس > ن۳ |11 3 تعداد روز 47/۲ 2 من : *(2)- ۲/۲۶ / ۲ می‌آید 2 چم ۳ َ ۳ ۱ ۹1 ُ با این فرض که تولید اکسیژن توسط فیتوپلانکتون را می‌توان با تابع سری فوریه دوره‌ای شبانه‌روزی که در بالا نشان داده شده» 5 ۴ (۱-۵ ۱ :1 ار[ 2 2 ۵ : ا ر(2/] ب0) 0) لو : ۲ ا(]ا)/ رک 8/۳۱ ط)ا0) 0 ( - غلظت اکسیژن متغیر با زمان » میلی گرم بر لیتر نج - غلظت اشباع اکسیژن» میلی گرم بر لیتر - تنفس جلبک. میلی‌گرم اکسیژن بر لیتر بر روز - ضریب هوادهی اتمسفری» روز/ ۱ 11-[ 5 - اکسیژن خواهی رسوب» گرم اکسیژن بر متر مربع بر روز -------- صفحهٔ بعد -------- 1۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها 1[ - عمق ستون آب» (متر) ,۳ - حداکثر تولید اکسیژن فتوسنتزی جلبک, میلی‌گرم اکسیژن بر لیتر بر روز - دوره تغییرات < ۱ روز 1 - زمان در طول روز (کسری از روز) - طول دوره روشن (کسری از روز) < ضریب تناوب (۲> 1 و ۶۱) 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 ارائه شده است: (۱۳-۵) ۱-0۹ | (کتمم) [ ۴۶۲ م -1] ۲ ۳ که ری و رز » حداکثر و حداقل روزانه (۲۴ ساعته) غلظت اکسیژن می‌باشند. در رودخانه‌های کم عمق, جلبک‌های چسبیده و ماکروفیت‌های کفزی می‌توانند نقش اساسی 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 دارند. حداکثر نرخ تولید اولیه از کف توسط پری فایتون‌ها را دارند. مشاهده شده است که افزایش سرعت جریان تا ۵۰ سانتی‌متر بر ثانیه, افزایش انباشت زیست توده و باروری پری فایتون چسبیده را سبب می‌شود. در سرعت‌های بیش‌تر از ۵۰ سانتی‌متر از آن‌جاکه که داده‌هایی برای توصیف زیست توده مواد کف یا تولید اولیه آنها در رودخانه‌ها وجودندارد. از مقادیر گزارش شده در منابع علمی می‌توان جهت تخمین مقادیر عوامل تولید ناخالص جلبک کف و نسبت‌های تولید به تنفس ۳/]۲) 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. برمبنای بازده فتوسنتزی و با فرض یک مول اکسیژن معادل ۱۱۳ 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 2-۳-۵ 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 ۷]: - 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 - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 ۹۳ خاطر نشان می‌شود که چگونگی چارچوب مدل‌سازی در مطالعات ظرفیت خودپالایی و 73/101 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 ([130 بوده و جلبک قابل توجهی در محل مورد مطالعه تشخیص داده نشده باشدء یک مدل ساده ۳01/10 بدون تغذیه‌گرایی برای تحلیل کافی است. در مقابلء در صورتی که مساله اکسیژن محلول از تجزیه زیست توده جلبک در پی ورود مواد مغدی به رودخانه ناشی شودء 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 1۸4111 می‌باشد. در مدل‌های پیچیده ترء درجه اعتبارسنجی بالاترین نیاز است. پیچیدگی مدل با تعداد عبارات انتقال» سینتیک و ورودی‌ها در معادللات مدل تعیین می‌گردد. در مقایسه با سادگی معادللات مورد استفاده در توصیف حالت دایمی توزیع اکسیژن محلول رودخانه‌هاء معادللات توصیف کننده توزیع متغیر زمانی مواد داده‌های بیش‌تری مورد نیاز خواهد بود. اگر داده‌های کافی از یک جزء خاص در دسترس نباشد.ء درنظر گرفتن آن جزء در تحلیل جای سئوال 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 1۸110 را بیش‌تر می‌کند. 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 واسنحی 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» سرعت. بده جریان و زمان پیمایش - جمع‌آوری داده‌های کیفی (فیزیکی» شیمیایی و زیستی) آب پذیرنده -------- صفحهٔ بعد -------- 3 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها در صورت نیاز و اگر بودجه و زمان‌بندی اجازه دهد ممکن است مطالعات ویژه زیر نیز انجام گیرد: - اندازه‌گیری ضرایب هوادهی - 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 مغدی 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 (0(۸)) در مورد مطالعات میدانی رودخانه تدوین شود. ۱-2-۵ مطالعه مشخصات هندسی هیدرولیکی داده‌های فیزیکی رودخانه» شامل مساحت مقطع عرضی, عمق متوسط بده جریان و شیب رودخانه می‌باشد. این داده‌ها باید در هر ایستگاه منتخب اندازه‌گیری شوند. اگر در این ایستگاه‌هاء رودخانه منقبض شده یا معرف مقطع طبیعی رودخانه نباشدء 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 آنء باید روش‌های آزمون صحت داده‌ها تدوین شود. ۲-2-۵- مطالعه زمان پیمایش 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 بالادستء 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 نمونه گیری از ابتدا تا آنتهای 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 می‌گیردء 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 تأثیر ناشی از تخلیه رنگ در بالادست اجتناب شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 ۹1۰ 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 این‌رو متخصصان کیفیت آب باید در خصوص نواقص داده‌ها و اهمیت آزها 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 دوم راهنمایی در خصوص نحوه استفاده از مدل در طراحی پایش رودخانه است. از آنجا که مدل‌ها در نهایت 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 سومء 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 موثرهستند» نمونه‌بردار کارهای خود را موثرتر انجام خواهد داد. علاوه بر این» هنگامی که بروز شرایط میدانی پیش‌بینی نشده تغییر در استراتژی نمونه‌برداری را ایجاب نماید. مبنای بهتری برای تصمیم در مورد نحوه اصلاح طرح برنامه نمونه‌برداری وجود خواهد داشت. ۱-۳-۶-۵ ملاحظات مستقل از مدل ۱-۱-۳-2-۵- 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 می‌شوند. مورد نیاز است. برای مدل‌هایی مانند 2۳/آ7۸1آ0) که آلاینده‌های متعارف را شبیه‌سازی می‌کنند این داده‌ها ممکن است شامل دماء اکسیژن محلول, 18010 کربنی» فسفرء نیتروژن (آمونیاک» نیتریت و نیترات). کلیفرم کلروفیل 4 یا وزن خشک زیست توده فیتوپلانکتون و ترکیبات پایستاری مثل جامدات محلول کل شود. مدل‌های دیگری اجزای بیش‌تری مانند کرین غیرآلی کلء قلیاییت. ۳1 . جامدات معلق غیرآلی» مواد آلی معلق» پریفایتون» زوپلانکتون و ارگانیزم‌های کف زی را هم شامل می‌شوند. مدل‌های زوال مواد سمی داده‌هایی برای مواد شیمیایی 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 خودپالایی اساسی هستندء بحث می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها ۲-۱-۳-2-۵- محل‌های نمونه‌برداری پس از تخمین اولیه اجزا 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 نمی‌شوند» درست قبل از محل ورود به رودخانه اصلی. در صورتی که بده جریان و بارگذاری شاخه‌های فرعی کم‌تر از ۵ درصد رودخانه اصلی باشندء کم اهمیت تلقی شده و در شبکه بندی مدل جهت تحلیل وارد نمی‌شوند. - 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 واسنجی و اعتبارسنجی) ۱ ۱ ۲ نقاط کلیدی مسبع یگ ۴ ۳- بالادست منبع نقطه‌ای ۴- دهانه شاخه فرعی ۵- بالادست شاخه فرعی ۶ ۷ ۸ شکل ۱-۵- محل‌های بیشنهادی برای حداقل برنامه نمونه برداری با وجود آن‌که یک ایستگاه منفرد در پایین دست.ء حداقل نیاز برای مقاطع کوتاه رودخانه بدون هیجگونه ورودی فرعی عمده -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 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 داردء 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 یا تخلیه و داده‌های نرخ بارگذاری شاخه فرعی یا منبع نقطه‌ای محاسبه کرد. 0, ۳ 00۲ ۱۳-۵ 00 )۱۳-۵( زو < غلظت متوسط رودخانه اصلی در پایین شاخه فرعی یا تخلیه مواد زاید. میلی‌گرم بر لیتر < غلظت در رودخانه در بالای شاخه شاخه فرعی یا تخلیه مواد زاید. میلی‌گرم بر لیتر <* غلظت در شاخه فرعی یا تخلیه مواد زایده میلی گرم بر لیتر ) * بده رودخانه بالای محل الحاق شاخه فرعی یا تخلیه مواد زایدء لیتر بر ثانیه 1 * بده شاخه فرعی یا تخلیه مواد زایدء 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» فرض بر این است که اختلاط کیفیت آب در هر مقطع رودخانه به خوبی و به صورت یکنواخت انجام گرفته است. بنابراین» نمونه‌هایی که درست در پایین دست تخلیه مواد زاید یا شاخه فرعی برداشت می‌شوند ممکن است با شرایط مدل‌سازگار نباشند» 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 می‌شودء 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 و محل‌های تخلیه مواد زاید می‌باشند. اگر گرادیان کیفیت آب. داده‌های مورد نیاز برای واسنجی و اعتبارسنجی توانایی مدل در پیش‌بینی تغییرات مهم کیفیت آب را فراهم می‌سازند. تعیین محل‌های مناسب برای ایستگاه‌های اضافی از قبل معمولا مشکل است. محاسبات غربالی ساده شده یا اجرای اولیه مدل‌ها اغلب می‌تواند در تعیین محل این ایستگاه‌ها مفید باشد. راهنمایی‌های لازم برای تعیین این نقاط در بخش‌های بعدی ارائه خواهد شد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها محلهای نمونه برداری (الف) نمای هوایی از رودخانه محلهای نمونه برداری ۱ تحلم ۳ تلاصا ۳ تاحیه اختلداط عمودی ۱ (ب) نمای جانبی از رودخانه شکل ۲-۵- محل‌های نمونه‌برداری پیشنهادی در منابع نقطه‌ای ۳-۱-۲-۶-۵- زمان و تناوب نمونه‌برداری در صورت امکان, نمونه‌برداری کیفیت آب باید در خلال دوره‌هایی مشابه با شرایط طراحی بحرانی که در مطالعات تعیین ظرفیت خودپالایی و آ1۸/11 استفاده می‌شود. انجام داد. این دوره‌ها معمولا نشان دهنده نوعی از شرایط «بدترین حالت» مانند شرایط حداقل بده و حداکثر دمای تابستان هستند. شرایط طراحیء نشان دهنده یک رویداد حدی مانند بده کم۷ روزه ۱۰ ساله (۷۲۵۱۰) 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 متوسط گیری کوتاه‌تری (مثلا ۱ یا ۲ روز) ممکن است در هر سال روی دهندء 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 داردء انجام داد. علاوه بر داده‌های واسنحی, باید نمونه‌های دیگری تحت شرایط مختلف بده و کیفیت آب به منظور اهداف اعتبارسنجی مدل جمع‌آوری گردند. در صورتی که شرایط مختلفی از بده و کیفیت آب در مطالعات تعیین ظرفیت خودپالایی و 1۸/1 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 ./1۱/100 ۹۹ 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 آ7۸/110 معمولا از آزها 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 نداردء 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 هیدرولوژیکی و هواشناسی را در طول این دوره ثابت فرض کرد و مدل حالت دایمی را به‌کار 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 تغییرات بده یا وقایع گذراء مانند سیلاب‌ها یا تخلیه مواد سمیء و عدم شبیه‌سازی مستقیم تغییرات شبانه روزی دما و اکسیژن است. از آن‌جاکه که در مدل‌های حالت دایمیء 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 -------- ۱*۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی 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 افزود» 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 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 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 کردء 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 زایدء 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 به‌ کار 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 (ی)!)» می‌توان آنالیز حساسیت انجام -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 )۱۰ داد تا آثار مقادیر مختلف ن؟] بر موقعیت افت 10 ارزیابی گردد. این تحلیل‌ها باید اطلاعات کافی برای تعیین محل ایستگاه نمونه‌برداری در بخش بحرانی منحنی افت را فراهم سازند. ۲-۳-2-۵ نمونه‌برداری آلاینده‌های متعارف ۱-۲-۳-2-۵- 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 اندازه گیری ساده ممکن است برای تعریف فرایندهای مهم مفید باشد. حداقل نیازهای نمونه‌برداری برای تمامی مطالعات اکسیژن محلول باید شامل اکسیژن محلول, دماء 300 کربنی و نیتروژن کلدال کل (130/0 نیتروژنی) باشد چرا که این عوامل در هر تحلیل اکسیژن محلول اساسی می باشند. 1300 معمولا به صورت ۳01 ۵ روزه (م101) اندازه گیری‌می‌شود. هرچند چون در مدل‌ها (۳301 نهایی شبیه‌سازی می‌شودء چندین اندازه گیری (101 درازمدت یا نهایی (.,8010) نیز برای ایجاد نسبت و3010,./8010 لازم است. اگر مدلی که تنها 13010 کل را درنظر می‌گیرد. انتخاب شود تحلیل‌گر باید نسبت به این مساله آگاه باشد که 13010 نیتروژنی و 13010 کربنی با نرخ‌های مختلفی زوال می‌یابند که باعث تغییر ترکیب (]] باقیمانده و زوال خالص در طی حرکت مواد زاید به سمت پایین دست می‌گردند. بنابراین رویکرد (0(1 درصد 8010 کل). علاوه بر نیتروژن کجدال ((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. ۲-۲-۳-2-۵- داده‌های میدانی مورد استفاده در تخمین ضرایب مدل در کنار نمونه‌گیری اجزای مورد شبیه‌سازی, ممکن است اندازه گیری‌های 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) اندازه گیری مستقیم (۲) تخمین از داده‌های میدانی, (۳) منابع علمی» و (۴) واسنجی مدل. واسنجی مدل, معمولا بدون توجه به رویکرد منتخب ضروری است؛ هرچند.ء ضرایبی که مختص یک محل خاص هستند یا می‌توانند گستره وسیعی از مقادیر داشته باشند.ء باید به طور مستقیم اندازه گیری شده یا از نمونه‌های میدانی تخمین زده شوند. این عوامل شامل عوامل زیر می‌باشد: - نرخ زوال 130/0 کربنی - نرغ ته نشینی 13010 کربنی - نرخ اکسیداسیون آمونیاک (نرخ زوال 13010 نیتروژنی) -------- صفحهٔ بعد -------- پر راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها - تقاضای اکسیژن رسوب 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 ته نشینی 01 ن) قابل توجه است. معمولا یک منحنی دو مرحله‌ای با یک شیب در قسمت اول و یک شیب بسیار ملایم در قسمت دوم نتیجه می‌شود (شکل ۴-۵). قسمت اول منحنی» نرخ کلی حذف را برای زمانی که هم ته نشینی و هم زوال مهم است (م1) به دست می‌دهد. در حالی که قسمت دوم معمولا زوال د[30ا-) را پس از آن که بیش‌تر ته نشینی (ل)ا) اتفاق افتاده نتیجه می‌دهد. پس نرخ ته نشینی (,؟ا) را می‌توان از اختلاف بین ,6 و یا تخمین زد. نرخ زوال 83010 کربنی می‌تواند در آزمایشگاه با استفاده از آزمایش‌های بازدارندگی نیتروژن یا محاسبه با روش‌های دیگر تعیین شودء ولی رویکرد فوق به دلیل آن که بازتاب شرایط واقعی اندازه گیری 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 (11607) و نه آمونیاک ترسیم می‌شود» چون 71617 شامل نیتروژن آلی و آمونیاک قابل هیدرولیز شدن است که هردو در نهایت به نیترات اکسید خواهند شد. متاسفانه» غلظت آمونیاک علاوه بر اکسیداسیون از برداشت و کیلو کرم برروز - ‎٩۰‏ + روز/۹ ۱/۴- ( ۰/۶) ‎٩۲۲/۳‏ > شیب رل 2 71 (ا 5 اس اب [ ۴ 12 10 ۶ 6 51 رط 0 فاصله (کبلو متر) شکل ۳-۵- نمونه محاسبه نرخ حذف ]0 (م) بر مبنای اندازه گیری‌های ۲010 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظطرفیت خودبالایی و فرایند .711/01 ۳« سس - 0+ ۰ 30 ۱ ( روز ۱۷۲) ۱۸۳۵ عم ۲ 21۱ ۹ 6 اب ۰ 2 نب (روز/۱) ۰/۳ ی ۰ ۱0 .۰ ۸ 0 ۱. ۶) اب : ۱ ۳ را 25 20 15 ۱0 0.5 0 زمان پیمابشس (روز) شکل 2-۵- فرایند تخمین رو ,۲ از اندازه گیری‌های ۲01 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 فرعی, منابع نقطه‌ای و غیر نقطه‌ای)» 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 (0] با فرض از پیش مشخص بودن محل و 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 ۲-3010 و ۸1301 با شارهای مرتبط با آب رودخانه تعیین گردد. در بسیاری از موارد.ء آفت‌های 10 از منابع مختلف هم‌پوشانی خواهند داشت که تعداد کل محل‌های نمونه‌برداری مورد نیاز را کاهش می‌دهد. افت را می‌توان با توجه به نرخ زوال (801 و طول زمان پیمایش و سرعت رودخانه در پایین دست محل تخلیه تخمین زد چون زوال 3010 معمولا فرایند اصلی حذف اکسیژن از رودخانه است. هرچند. این اطلاعات اخیر هیچ اطلاعاتی در خصوص محل حداقل شبکه نمونه‌برداری اندازه گیری شوند.ء هرچند برخی از ترکیبات» مثل (3)0(1] در ناحیه بازیابی (پس از نقطه حداکثر افت) ممکن است -------- صفحهٔ بعد -------- 3 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی 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 100 انجام می‌گیرد)» چون غلظت جلبک در فواصل کوتاه تغییر قابل توجهی ندارد. فرایندهای مرتبط با رسوب مانند ([5)0(1 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 18010 روی می‌دهد و نیز در محل‌های دور از محدوده تاثیر تخلیه است تا ([50(1 2-۲-۳-2-۵- استراتژی 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 ([50 ۰ منطقی است که فرض شود عوامل مهم در تعیین بازه‌ها یا قطعه های مدل, در انتخاب محل‌های اندازه گیری (501 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 301/0 ۰ رودخانه‌های فرعی, سدها و مخازن ذخیره مهم‌ترین عوامل برای (5)01 احتمالا محل تغییرات شدید غلظت‌های 1301/10 می‌باشد. در غیاب سوابق اطلاعات کیفیت آبء برای اهداف برنامه‌ریزی خوب است فرض شود که 5010 باید در هر بازه از رودخانه اندازه گیری شود. این پیشنهاد.ء به خصوص در رودخانه‌هایی که افت 10 قابل توجهی روی می‌دهد.ء مهم است. در این موارد»ء مدل کننده باید داده‌های کافی برای لحاظ کردن مستقل آثار منابع نقطه‌ای و 5010 بر کیفیت آب را به‌دست آورد. برای مثال» ادغام زوال 13010 داخل رودخانه با (501 » در مدل سازی مناسب نیست و باید در مدل‌هایی که برای سهم‌بندی بار مواد زاید استفاده می‌شوند. 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 واسنحی شده در تعیین بازه‌های بحرانی از نظر غلظت 0] استفاده گردد. سپس اندازه‌گیری‌های (آ5)0 می‌تواند بر این مناطق متمرکز گردد. مدل کننده باید نسبت به تغییرات حساسیت (0] به ([5)0(1 (و سایر مکانیزم‌های مدل) هنگامی که پیش‌بینی‌ها برای بده (0) (یا بدترین شرایط دیگر) انجام می‌گیرد. آگاه باشد. به طور معمول, مدل با داده‌های کیفیت آب در بده‌های بالاتر از بده 0۱ واسنجی می‌شود. در این حالت» ممکن است حساسیت (0] به ([501 کم باشد و مدل کننده ممکن است تعداد نمونه‌های ([50 را بر این -------- صفحهٔ بعد -------- فصل بنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظطرفیت خودبالایی و فرایند ./(7110 ۱ اساس کم کند. در صورتی که حساسیت 10] رودخانه به 501 در زمان‌های پیمایش طولانی تر مرتبط با بده ( 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 اینء 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 اندازه گیری‌های متعدد تعریف می‌شود می‌تواند تا حد ۴۰+ درصد باشد. با تحارب میدانی بیش‌ترء 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 اندازه‌گیری توجه بیش‌تری به دقت اندازه‌گیری‌ها در مطالعات مدل مورد استفاده در سهم‌بندی بار مواد زاید داشته باشند. ۵ دفعه تکرار آزمایش‌ها در یک محل, پیش از شروع کار گسترده 500 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 5010 به ازای هر بازه نیاز دارند» مقدار ورودی مدل باید میانگین کل بازه باشد. برای رودخانه‌های بزرگ با سرعت کم, حداقل ۲ تا ۳ اندازه گیری 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 مدل ساز باشد. با این وجود برای تمامی‌رودخانه‌ها تکرار حداقل ۱۰ درصد از تمامی اندازه‌گیری‌های (501 برای اهداف تضمین کیفیت توصیه می‌شود. با فعالیت غالب جلبکی و یا اکسیداسیون مواد مغذی آلی و غیرآلی توسط میکروارگانیزم های کف زی که هردو به صورت فصلی روی می‌دهند.ء مشاهده شده است. مدل کننده باید نسبت به این نکته آگاه بوده و اندازه‌ گیری 5010 را براساس زمان» برنامه‌ریزی کند. ۵-۲-۳-2-۵- 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 1۸111 از مدل‌های حالت دایمی استفاده می‌کنند. مگر در شرایطی که تغییرات شبانه روزی اکسیژن مهم بوده یا هنگامی که تحلیل‌های درازمدت تغدیه گرایی مورد نیاز است. تحلیل‌ها به طور نمونه برای نمونه‌برداری باید در خلال آیامی از سال آنجام گیرد که به شرایط مورد تحلیل نزدیک است. نمونه‌ها باید در خلال دوره‌ای انجام گیرد -------- صفحهٔ بعد -------- اش راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی 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 می‌گردد. 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 شبانه روزی زیاد دما دارند (۵ درجه سانتی‌گراد یا بیش‌تر) مهم باشد. در حالت نخست. تغییرات 10 به واسطه فتوسنتز و تنفس می‌باشد. 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 10 در اواسط بعداز ظهر و حداکثر در هنگام طلوع است. شکل ۵-۵ مثال‌هایی از دو رودخانه که این آثار تغییرات شبانه روزی 120 در حد ۲ تا ۳ میلی گرم بر لیتر را سبب می‌شوند. نشان می‌دهد. این آثار ممکن است در صورتی که غلظت پس زمینه به استانداردهای کیفیت آب نزدیک باشندء مهم باشند. در صورتی که تغییرات شبانه روزی دما مهم باشد. 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 170 حدود ۱۰ میلی‌گرم بر لیتر باشدء 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 00 رودخانه را به حدی کاهش دهند که ۲ تا ۳ میلی‌گرم بر لیتر نوسانات شبانه روزی باعث تخطی از استانداردها شود. نهر وایمن (کالبفرنیا) ۶ اگوست ۱۹۶۲ میانگین ۱۰/۱ میلی گرم بر لیتر 1 ۰ 3 5 ز و ۹ 59 رودخانه لول انگلستان » ۱ می ۱۹۵۹ 2 میانگین ۱۰/۴ مبلی گرم بر لیتر 8 زازا و 3:00 21:0 21:00 1۹:00 15:00 ۱1:00 9:00 01 ساعت شکل ۵-۵- تغییرات شبانه روزی اکسیژن محلول در دو رودخانه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 ۱*۷ در صورتی که نمونه‌برداری اولیه نشان دهد که تغبیرات 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 شاخه های عمده و چندین ایستگاه نزدیک نقاط پست منحنی اصلی افت (0آ] باشد. اگر دلیلی برای شک کردن به وقوع تغبیرات شبانه روزی 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 واسنجی در بخش‌های بحرانی منحنی افت0] ۰ براورده می کنند. هرچند ایستگاه‌های بیش‌تر نیز مورد نیاز خواهند بود.ء برای مثال بالادست محل تلاقی شاخه ها و تخلیه مواد زاید و در چندین محل در طول منحنی افت (1)0. مثل سایر داده‌هاء دو مجموعه از داده‌های نمونه‌برداری نیاز است» یکی برای واسنجی و دیگری برای اعتبارسنجی مدل. نمونه‌برداری شبانه روزی 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 ,(701ا-) به 130(1(5-) است. در صورت عدم وجود داده های کافی از ,3010 و و7010 نج ممکن است از مقادیر محافظه کارانه (نسبت‌های بالا) استفاده شود؛ لکن باید توجه شود که نسبت‌های بسیار محافظه کارانه ,(301ان) به و(301ا.) 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 داده های کافی برای توجیه نسبت پایین‌تر ۲13010 به 013015 می‌باشد و آزمون طولانی مدت 13010 از پساب خروجی و نمونه‌هایی از رودخانه مورد نیاز است. آزموزهای طولانی مدت 1301 حدود ۹۰ تا ۱۰۰ روز زمان نیاز دارند که بسیار ساده ولی وقت گیر می باشند. ۵-2-۵ ارزیابی زیستی چند روش برای ارزیابی ویژگی‌های زیستی سامانه رودخانه وجود دارد. روش‌های ارزیابی زیستگاه (15۳۶8]) 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 (113۳)" 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. ‎1٩13۳111‏ 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 کفء» تعادل اجتماع زیستی و گروه‌های تغذیه کننده به کار می‌رود. شاخص تمامیت زیستی (11)" در بسیاری از ایالت‌های آمریکا جهت ارزیابی دامنه وسیعی از آثار در رودخانه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. 181 شامل‌دوازده ماتریس در سه موضوع اصلی ویژگی‌های جمعیت ۳۲۵۵۵۵۶ ۳۷۵1۵0۵ ۲1۵1۵1 - | ۳۳۵۱005 ۵1 که ککه 80 #زممط - 2 1۳۵6 آمزعواو‌زظ ۵۲ ۳40 - 3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ 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 محموعه‌ای از داده‌های میدانی (ترجیحا مجموعه‌ای از داده‌ها که در ایجاد مدل اولیه استفاده نشده‌اند) می‌باشد. با معلوم بودن عوامل و متغیرهای برونی مدل, مانند بده جریان رودخانه» زمان‌حرکت. شرایط مرزی و شرایط زیست‌محیطی,» تخمین‌اولیه‌ای 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 صورتی‌که گستره این مقادیر مشخص باشدء بهترین مقدار را برای هریک تخمین زده و مدل با آن اجرا می‌گردد و خروجی‌های‌مدل با داده‌ها مقایسه‌می‌شود. دستیابی به تطابق کافی و منطقی خروجی‌های مدل و داده‌هاء مستلزم تکرارها و اصلاح‌های پی در پی است. این فرایند به عنوان واسنجی مدل شناخته می‌شود. ۱-۵-۵ تعیین ضرایب مدل واسنجی مدل بخشی از فرایند تعیین ضرایب مدل نیز می‌باشد. یک مثال ساده» استخراج ضریب اکسیداسیون 13010 در رودخانه» با استفاده از اندازه‌گیری , ۲800 یا ۲13010 نهایی (مثلا ,,۲13010) می‌باشد. در بسیاری از تحلیل‌های مدل‌سازی 1300/00 اکسیژن خواهی رسوبات ((5)0(1) در مدل مدنظر قرار نمی گیرد. جهت واسنجی مدل با داده‌های واقعی اکسیژن محلول, تاثیر (501 در نرخ‌های دیگر مدل‌سازی, مانند ضریب اکسیداسیون (301ا, 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 حذف (3)(1 نیتروژنی و کربنی بر اکسیژن محلول را بیش‌تر از مقدار واقعی تخمین خواهد زد. متعاقباء این مقدار تعیین شده باید در مدل وارد شود تا پروفیل‌های ,8010 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 0 برای هم‌خوانی با داده‌های ,3010ن) تعدیل شود. اگر اکسیژن خواهی رسوب که در مدل منظور نشده مقدار مشخصی اندازه‌گیری شده باشد. تاثیر (501 می‌تواند غیرعمدی در نرخ ضریب اکسیداسیون (30(1 وارد گردد تا خروجی مدل با داده‌های اندازه‌گیری شده هم‌خوانی پیدا کند. بدین ترتیب» مقدار نرخ ضریب اکسیداسیون 017 مورد استفاده در مدل می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای بیش‌تر از ضریب اکسیداسیون 3010 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 ./1۱/100 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 داده‌های و130(1-). ضریب اکسیداسیون ([0 را در محدوده ۰/۳-۰/۲۵ (روز/ ۱) (بسته به این‌که چگونه شیب منحنی زوال (01ا-) رسم شده باشد) نشان دهد.ء ضریب اکسیداسیون (1701 نباید فراتر از این محدوده تعدیل شود. روش دیگر واسنجی مدل, رژیم‌های مختلف جریان» در محدوده مشخص شده توسط فرمول‌های مناسب هوادهیء می‌باشد. اگر تعدیل ضریب هوادهی در این 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.ء 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 نیست و باید ضرایب تخمینی دیگر مانند (آ5)0(1 تعدیل گردند. است. شیوه عملی تعیین مقدار این ضرایب در مطالعات ظرفیت خودپالایی و تحلیل ۸/1 اتکا به واسنجحی مدل و تحلیل کردن آن با داده‌های میدانی انجام می‌گیرد. با این که مقدار برخی از ضرایب مدل از داده‌های موجود در منابع علمی استخراج می‌گرددء تخمین مستقل متغیرهای برونی مدل» مانند بده جریان رودخانه» زمان پیمایش» شرایط مرزی و شرایط زیست‌محیطی باید از داده‌های میدانی استخراج شود تا میزان تعدیل مورد نیاز به حداقل برسد. هنگامی که اندازه گیری‌های میدانی در دسترس باشدء ضرایب مدل را می‌توان به شیوه برازش منحنی به دست آورد. هرچند باید خاطرنشان ساخت که واسنجی مدل, برازش منحنی نیست. ضرایب مدل (مانند نرخ رشد جلبک) با اجراهای مختلف مدل با استفاده از دایمی و دینامیک مواد مغذی طراحی می‌گردد و باید توده زیستی جلبک و غلظت‌های مواد مغذی رودخانه را به خوبی شبیه‌سازی کند. در تحلیل حساسیت مدل, تعدیل ضرایب و ثوابت سینتیکی (در محدوده از پیش تعیین شده آن) به منظور بهبود واسنجی اجزای تعیین مجموعه واحدی از ضرایب قابل اعتماد مدل بینجامد»ء یک محدودیت به شمار می‌رود. ۲-۵-۵- تحلیل مولفه‌های اکسیژن خواه در تحلیل مدل‌سازی 3010/10 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 -------- ۰ 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 تغذیه‌گرایی مناسب نیست که دلیل آن طبیعت غیرخطی دینامیک رشد فیتوپلانکتون- مواد مغذی است. تحلیل مولفه‌هاء زیست توده 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 - مقایسه میانگین‌ها ۱- مقادیر مرزی/ پس زمینه ۲- اکسیژن خواهی رسوب ۳- تصفیه خانه کمبرلند ۴- تصفیه‌خانه گتیسبورگ نتایج مدل 0 ۱ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ۱1] 12 شکل 1-۵ - تحلیل مولفه های اکسیژن محلول برای نهر راک - پنسیلوانیا در روش اول» میانگین داده‌های اندازه‌گیری شده با میانگین پروفیل محاسبه شده در شرایط مشابه بارگذاری» انتقال و دما مقایسه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل بنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظطرفیت خودبالایی و فرایند ./(7110 )۱۱ در تحلیل رگرسیون» غلظت‌های محاسبه شده و داده‌های اندازه‌گیری شده به عنوان زوج نقاط در معادله آزمون در نظر گرفته می‌شوند: 8 +06 +ن < ۷ که ه و 0 به ترتیب عرض از مبدا و شیب خط برازش داده شده بر مقادیر محاسبه شده ل) و داده‌های اندازه‌گیری شده ۲ می‌باشند. نا خطای ناشی از داده‌های مشاهداتی » می‌باشد. در تحلیل رگرسیون فرض بر این است که مقادیر محاسبه شده لح با قطعیت درست می‌باشد و خطای ۳ 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 شوندء عرض از مبدا صفر و شیب یک خواهند داشت. خطای نسبیء قدر مطلق اختلاف بین مقادیر اندازه‌گیری و محاسبه شده تقسیم بر مقدار آندازه‌گیری شده می‌باشد. فرآاوانی 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 استء در صورتی که قرار باشد دقت مدل در مطالعه ظرفیت خودپالایی و تحلیل آ1۸11 به صورت آماری ارائه شودء این جذر میانگین مربع خطا (11۸/1512) نیز سنحه آماری متداولی است که اختلاف نتایج مدل با مقادیر متوسط روزانه اندازه‌گیری شده و یا در حقیقت عدم قطعیت نتایج مدل را در مراحل واسنجی و اعتبارسنجی آن نشان می‌دهد. باید واقف بود که معیارهای آماری دقتء» در بهترین حالت» حد پایین مقدار خطا را برآورد می‌کنند. 1-۵- اعتبارسنجی مدل ۱-1-۵- تعدیل ضرایب مدل پس از آن‌که 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 محموعه دوم داده‌ها مشابه باشد (هم‌خوانی داشته باشد)» مدل در مرتبه اول اعتبار شناخته می‌شود. در برخی مواردء درصورتی که داده‌های کافی وجود داشته باشد.ء مقایسه کمی نیز امکان پذیر است و معیارهایی مانند خطای مقایسه‌های بیش‌تر با استفاده از ترکیب‌های متفاوتی از عوامل برونیء مرتبه بالاتری از اعتبار مدل را نتیجه می‌دهد. 51۵1518 - | -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها در برخی موارد. 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 واسنحی 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.ء 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 محددا 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 زیاد. ممکن است برخی ضرایب سینتیکی اهمیت نداشته باشند. بنابراین مدل تا پیش از فرارسیدن شرایط جریان کم که ضرایب سینتیکی اهمیت بیش‌تری پیدا می‌کنند.ء به دقت واسنحی نمی‌شود [۵]. ۲-1-۵- 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 آ(]1۸/1 در رودخانه عبارتند از: - حساسیت مدل به ضرایب انتقال - حساسیت مدل به نرخ ضریب اکسیداسیون 13010 - حساسیت مدل به نرخ ضریب هوادهی - حساسیت مدل به نرخ خالص تولید اکسیژن جلیک (-۳) - حساسیت به ([50(1 ۳-1-۵- دقت مدل موضوع را بررسی کرده و توزیع خطای نسبی بین داده‌های اندازه‌گیری 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 محرب براساس بهترین قضاوت از بارهاء عوامل و -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 ۱۳ ساختار مدل مورد استفاده قرار گرفته اند. آنها واسنجی مدل را بر مبنای فرضیات نظری قابل دفاع به جای سعی در هم‌خوان کردن با مقادیر اندازه‌گیری شده اکسیژن محلول از طریق تعدیل دلخواه ضرایب مدل انجام دادند. با این شبوه مدل‌سازی» نتایج مطالعات 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 نزدیک 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 ا(1۸11» تحلیل روابط علت- معلولی بارهای ورودی و پاسخ (واکنش) کیفیت آب توسط یک مدل ریاضی است. تعیین ظرفیت خودپالایی و .7۸411 وابستگی شدیدی به قابلیت اطمینان و توان پیش بینی مدل‌سازی ریاضی دارد. با این وجود.ء کفایت چارجچوب مدل‌سازی تنها یکی از نکات متعددی است که باید در فرایند رآ(1۸/11 مورد توجه قرار گیرد. به بیان دیگر, مطالعه ظرفیت خودپالایی رودخانه که با مدل‌سازی انجام می‌شود زمینه لازم برای تدوین 1۱/1 را فراهم می‌کند. جهت تدوین 1۹/111 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 مدیریتی چندین منبع می‌پذیرند. سازمان‌های مسئول باید با نظرخواهی از تخلیه کننده‌هاء عموم مردم و دیگر گروه‌های دینفعء عملی‌ترین سناریوهای سهم‌بندی بار مدنظر قرار داد. ۰" ۰.۰ ۰ 1 ع مه ۱ ۰ 1 ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ بهترین ترکیب کنترل‌های آلودگی, کم هزینه‌ترین و عملی ترین انهاست. سناریوهای سهم‌بندی معمولا" تخلیه از منابع نقطه‌ای را از طریق صدور مجوز و تخلیه از منابع غیرنقطه‌ای را از طریق اجرای بهترین روش‌های مدیریتی (13۸4۳5) یا استفاده ترکیبی از هر در تولید گزینه‌های (سناریوهای) سهم‌بندی بار آلاینده‌هاء تعامل هزینه مساله مهمی است. تعامل منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای یکی از گزینه‌های اقتصادی در ارضای معیارهای کیفیت آب یا دیگر اهداف مناسب .آ(7۸/11 می‌باشد. ضرورتا در این روش معامله؛ کاهش بار آلاینده بین منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای با معیار حداقل هزینه انجام می‌پذیرد؛ هرچند این کار را می‌توان به شکل‌های | - 005-6 2 - 8651 ۱132866 65 -------- صفحهٔ بعد -------- 3 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی 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, عملی می‌باشد. همان‌طور که قبلا نیز گفته شدء هدف از سهم‌بندی بار آلاینده‌هاء تقسیم منطقی بارهای مجاز بین منابع مختلف است. به طوری که از لحاظ فنی نیز عملی باشد. طرح سهم‌بندی بار آلاینده ها باید نشان دهد که (۱) استانداردهای کیفیت آب تحقق خواهند یافت و (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 آبیء 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 آلاینده ها 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 گردندء 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 در نتیجه تحمیل هزینه‌های بیش‌تر خواهد شد. - 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 - حداقل هزینه کل تصفیه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 ۱ در گزینه اخیر که "سهم‌بندی با کم‌ترین هرینه کل" است. هرینه حذف آلاینده از هر منبع نقطه‌ای تعیین می‌گردد. سیس از روش‌های بهینه‌سازی مانند برنامه‌ریزی خطی برای رسیدن به حد استاندارد کیفیت آب با کم‌ترین هزینه استفاده می‌شود. ۱-۱-۷-۵- سمهم‌بندی 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 ممکن است قابل کنترل باشند. 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 0,0( انتخاب می‌شود. دمای بحرانی» معمولا با این حداقل جریان تابستان همراه است. در مدل واسنجی و اعتبارسنجی شده کیفیت آبء 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 آب. 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: 0 5 0 مسا - بار قابل سهم‌بندی یا ظرفیت خودپالایی» کیلوگرم (301] بر روز م1 < افت قابل سهم‌بندی اکسیژن محلولء میلی‌گرم بر لیتر م1 < افت پیش بینی شده اکسیژن محلول در نقطه بحرانی از منابع قابل کنترل, میلی گرم بر لیتر -------- صفحهٔ بعد -------- )۱ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها دنا < بار منابع قابل کنترل به‌کار رفته در پیش بینی شرایط بحرانی» کیلوگرم (1)0(1 بر روز توضیحات بیش‌تر به همراه مثال‌هایی برای محاسبه بار قابل سهم‌بندی یا ظرفیت خودپالایی و نیز سهم بندی بار آلاینده در ۲-۱-۷-۵- سمهم‌بندی بار آلاینده‌ها برای منابع نقطه‌ای سهم‌بندی بار آلاینده‌ها باید به صورت (۱) بارهای حداکثر مجاز (به صورت عددی)» (۲) کاهش مورد نیاز 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 کیفیت آب و سهم‌بندی بار آلایند» در اصل برای کنترل تخلیه پیوسته از منابع نقطه‌ای صنعتی و شهری که تغییرپذیری جریان پساب و کیفیت آن با روش‌های نسبتا ساده قابل پیش بینی است طراحی شده‌اند| ۴|. در صورتی که محدودیت حداکثر بار متوسط ماهانه نیز برای صدور مجوزهای تخلیه پساب لازم باشد. با روشی آماری می‌توان آنرا حساب کرد. حداکثر بار مجاز متوسط ماهانه بستگی به تغییرپذیری غلظت 1301 پساب یا دیگر آلاینده‌ها مثل آمونیاک دارد. از روش پیشنهادی ۳:۳۸ می‌توان مضربی را حساب کرد که با ضرب کردن آن در حداکثر بار مجاز متوسط روزانه» حداکثر بار مجاز متوسط ماهانه برای منابع نقطه‌ای (۷۷1. ۸) برآورد می‌شود. این مضرب بستگی به ضریب تغییرات غلظت پساب و نیز تعداد بار نمونه گیری لازم در ماه دارد [۱۲]. ۲-۷-۵- سهم‌بندی بارها برای منابع غیرنقطه‌ای و منابع پایه طبیعی سهم‌بندی بارها باید به صورت حداکثر بارهای مجازء کاهش مورد نیاز بار و یا عبارات توصیفی شرایط مطلوب بیان گردد (مثل زیستگاه بیولوژی). 7۸/101 هنگامی قابل تصویب است که از کاهش بار منابع غیرنقطه‌ای درنظر گرفته شده در 7۸410 اطمینان ۳-۷-۵- سرهم حاشیه ایمنی آلاینده مجاز ابراز می‌شود. جدول ۲-۵ نگرش‌های موجود برای درنظر گرفتن حاشیه ایمنی در حداکثر مجاز بار آلاینده» -[۱11 1 ر ارائه می‌کند. جدول ۳-۵- نگرش‌های موجود برای منظور کردن حاشیه ایمنی در -[(1۱41 [2] 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 - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 ۱۱۷ 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 1۸11 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 ویزژگی‌های 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.ء بارهای منابع نقطه‌ای, بارهای منابع غیرنقطه‌ای بالادست و ویژگی‌های داخلی رودخانه ممکن است به خوبی تعریف شده باشدء ولی سهم مواد کف در (آ(80 روشن نباشد. تحلیل‌گر می‌تواند اهمیت این منبع را فرض کرده و مقداری برای آن برآورد کند تا بارهای مجاز 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 شبیه‌سازی شده ممکن است تطابق خوبی را برای تعدادی از شرایط جریان نشان دهند. 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 تعریف شده و شیوه تصدیق مدل براساس داده‌های پایش تعیین شود. - اطمینان از نتایج تحلیل می‌تواند به صورت بازه اطمینان بیان گردد. برای مثال, مقدار بارگذاری از یک منبع ممکن است بین ۱۰ درصد مقدار تخمینی متغیر باشد. میزان اطمینان می‌تواند بسته به ویژگی‌های خاص هر تحلیل کم تا زیاد باشد. به کمک داده‌های محدود. دامنه بازه اطمینان می‌تواند بزرگ باشد (مثلا ۵۰+ 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 را(1۸411؛ چنانچه 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.ء 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 جندک‌های ۵ درصد یا ۹۵ درصد براساس داده‌های سالانه را به عنوان شرایط بحرانی انتخاب می‌کنند. تغییرات فصلی: .1۸11 ها باید استانداردهای کیفیت آب را در طول سال برآورده ساخته و عواملی مانند تغییرات 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. 1۸/11 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 1۸4101 نهایی موثر باشد یا نباشد. برای مثال,ء رشد جلبک در یک دریاجچه ممکن است واکنش به کل بارگذاری سالانه فسفر باشد و نه بارگذاری در خلال دوره رشد جلیک در تابستان. بنابراین ممکن است تمامی منابع نیا 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 .آ7۸/11 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 پا 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 7۸411 ضروری است. مستندسازی ,|1۸41 باید به وضوح تاثیر تصمیمات مرتبط با سهم رشدهای آتی بر منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای آلودگی را نشان دهند. - تقویت تصمیمات اتخاد شده در قالب آ(1۸11: برخی راه‌های تقویت تصمیمات مهم عبارتند از: - نظرات متخصصین - گروه‌های مشورتی علمی و فنی - منابع علمی» ترجیحا مطالعات داوری شده - گزارش‌ها یا مطالعات موْسسات محلی - مطالعات و مشاهدات میدانی مستند از شرایط محلی - ارائه اسناد و شواهد مبنی بر عدم وجود داده یا استفاده از بهترین داده‌های موجود - شناسایی فعالیت‌های تکمیلی پایش و جمع آوری داده‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- فصل بنجم - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظطرفیت خودبالایی و فرایند ./(7110 اج ور کاربرد مدل در سهم‌بندی بار آلاینده‌های نقطه‌ای و بارهای غیرنقطه‌ای» بسته به استاندارد کیفیت آب مورد نظر و ویژگی‌های است که شرایط بحرانی دمایی برقرار باشد. نمودار ۲-۵ شیوه پیشنهادی سهم‌بندی برای 1301/10 رودخانه‌ها را با استفاده از مدل 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 شود.ء سطح حداقل مطلق ۵ میلی گرم بر لیتر را فقط با احتمال ۲/۵ درصد کمتر از استاندارد برآورده می‌سازد. این موضوع به مفهوم أسیب رسیدن یا نرسیدن به زیست‌بوم در اثر نوسانات کوتاه مدت نیست؛ بلکه تعیین آن» بخشی از تفسیر استاندارد است. تغییرات گسترده‌ای مواجه است. این کمبود اکسیژن را می‌توان از شرایط 13010 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 ([01ت] دارد. راحت‌ترین کار این است که به سادگی, افت ثابتی برای اکسیزن 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 آفت 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 با جمع آوری شده حوضه آبریز تخمین زده می‌شود. مطالعات بیلان مواد مغذی به عنوان بخحشی از فرایند [(۱11 1 جهت تخمین مقدار بار آلاینده از منابع غیرنقطه‌ای به کار می‌رود. مدل کیفیت آب می‌تواند بسته به سطح مطالعات ظرفیت خودپالایی و 7۸/11 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 می‌شود» سهم‌بندی بار براساس مقدار آنها می‌باشد و فقط ظرفیت رزرو معادل را باید برآورد کرد. در برخی موارد» استاندارد اکسیژن فناوری ممکن مورد بررسی قرار گیرد. بنابراین حداکثر بار مجاز تخلیهء باری است که استاندارد را ارضا می‌کند. هرچند این میزان» لزوما باری نیست که تخصیص داده شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها در صورتی‌ که رشد نسبتا سریعی برای منطقه پیش بینی شودء 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 1۸/11 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 شودء 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» بده جریان» ۳010 و 10 را برای بالادست و شرایط پایه برآورد کنید یا استاندارد 10 حاصل می‌شود؟ خیر بلی سهم‌بندی بار همان بارهای اعمال شده است سطح تصفبه تا زمانی که از استاندارد بلی 0 تجاوز نشود کاهش داده شود. حداکثر بار مجاز پا استاندارد 10 حاصل می‌شود؟ «حاشیه ایمنی» انتخاب شود. محدودیت تکنولوژیکی از نظر سطح تصفیه کنترل نمودار ۳۲-۵- شیوه 7۸/41 برای مسایل 301/00 [۵] ۵-۷-۵ تحلیل عدم قطعیت 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 - تسیوه مدل‌سازی رودخانه‌ها در مطالعات ظرفیت خودپالایی و فرایند ./1۱/100 )۱۳ 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 تغییر کوچک در نرخ هوادهی, 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"ء 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 2۳-1۲-۸5 ]۸1آل0) | - 50۹111۷11۷ 5 2 - ۳1۳۹-0۳۵۵۲ ۳۳۳۵۴ 5 3 - 10۸۱۵ )۵0 -------- صفحهٔ بعد -------- منال‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - مال‌ها ۱۳ الف. ۱- تحلیل فیتوپلانکتون در رودخانه کوتاه برای مثالی محاسباتی برای یک رودخانه کوتاه» داده‌هایی در جدول الف-۱ به‌صورت خلاصه ارائه شده است. فرض بر این است - نرخ رشد خالص فیتوپلانکتون را تخمین زنید (,ل)): از داده‌های کلروفیل 2 در 0 < ۷ و 30 < ۷ کیلومتر استفاده کرده و فرض کنید رشد به صورت نمایی باشد. (۱/ ۴ م ت)+) 070 (0 < )۳-(30 < )۳۲ زمان پیمایش در بازه مورد مطالعه لامک 2.31 مل لا 13/(صمل)30- گک 10 کلروفیل ۵ در انتهای ۳۰ کیلومتر: ( ,231260 )م25 -65-(30 عم ۲ نرخ خالص رشد: ال 0.414 -1 2.3 /[((65.25) 1]|< و6 : ۵ ر ]2.718 (الف-۱) اسا ۱ :0 0 0-066 + یا ای ۳ (با فرض عدم محدودیت مواد مغذی) 2.180 - 2۳ ۱۱.066(1 و8 ۱) < ج6 (الف-۲) و ر- (0:9ا-م (لاکگ. - رن ((0.5018) * (0۵/ 3001۷ 0( (الف-۳) 0 (0 وی ((0.502) *(42 / 3001۷ (الف-۴) تون - (۹۹تم - 37اتی) (2.7180.5 ۳ (1.10.91.0) ۰" 0.626 - (۱0.2871 (مل2. 18) < م60 0.1260 - 1.0814۳( و1 0۰) < م0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها جدول الف-۱ داده‌هایی جهت محاسبه تغذیه کرایی رودخانه‌ها رواد افیا طراحی ا کل جریان ٍ لیتر بر ثانیه ٍ ۶ ۳۶۵ ۱ سمش ْ ا سرعت ٍ متر بر ثانیه ٍ ۵ ۲ ۱ ۱ سرعت ٍ کیلومتر بر روز ٍ ۱۳/۰ ۱/۵ ۱ ا دمای آب ٍ سانتی‌گراد ٍ ۳۳/۰ ۳۵/۰ ۱ ا شدت بهینه نور 1( ْ لانژلیه بر روز ٍ ۳۰۰ ۳۰۰ ۱ ا دوره روشن (!) ْ روز ٍ ۵ ۵ ۱ ۱ دوره میانگین گیری (7) ٍ روز ٍ ۰ ۰ ۱ ْ ضریب زوال نور (۵») ٍ متر/۱ ٍ ۱ ۱ ٍ ٍ 11 ٍ ٍ ۹۹ ۷ ْ غلظت فسفر غیرآلی: میلی‌گرم برلیتر ‏ ْ بالادست ۰ ْ ۲ ۲ ْ ا فاضالاب ٍ ٍ .۵۸ ۱/۰ ٍ ۱ غلظت حداکثر محدودکنندگی فسفر میلی‌گرم برلیتر ‏ ۳۵ ۳۵ ۱ ا غلظت کلروفیل 4۰ : ٍ ٍ ۱ ۱ بالادست (0> ۷) ٍ میکروگرم بر لیتر ٍ ۳۹/۰ ۳۹/۰ ۱ ۱ نرخ رشد جلبک, 00۵۸ (20*۳ ) ٍ روز/ ۱ ٍ ۱/۸ ۱/۸ ۱ ۱ نرخ تنفس جلبک,۹بط (*20) ٍ روز/ ۱ ٍ : : ۱ ۱ نرخ خالص ته نشینی جلبک » و۷ ٍ روز/ متر ٍ ۸ ۸ ۱ از آن‌جاکه له 0 ۱ ,0 است» نرخ خالص ته‌نشینی را می‌توان از رابطه زیر تخمین زد: (0,(<0.90626-0.126-0414- و0 و ۷1160 ((2/ 0.0510 ۷ خلاصه‌ای از نرخ‌های دینامیک جمعیت: نرخ ویژه رشد. 0626 و 626/4(/.0 ۰ 10 و0 نرخ تنفس 0.126 0 (۱/4 ۰ 0.126 ,0 نرخ حذف جلبک از طریق ته نشینی» 0.133 > ۷/1۲1 1/042۷ 0.133 < ۷/1۲1 نرخ خالص رشد جلبک, 0.391 - ,0 1/4۵۷ , 0.391 - ,0 -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - منال‌ها ۱۳۷ - کنترل محدودیت مواد مغذی: با استفاده از نسبت فسفر به کلروفیل۸ (20) برابر ۰۱/۰ میزان فسفر غیرآلی مورد نیاز برای تولید خالص ۴۰ میکروگرم بر لیتر کلروفیل ۵ برابر است با ۱ شرب تنگم 2 ۱ ۱ 1 عم 40 < 1/36 0 س 20/ ۳-۸ 1 1 1026 از / عم ۱02و (103:0) ۳ ‎ )000(04(‏ رم 0 + 600 نزدیک انتهای بازه ۳۰ کیلومتری» غلظت فسفر غیرآلی برابر (۶۲ < ۱۰۲-۴۰) میکروگرم بر لیتر خواهد بود که بسیار بیش‌تر از - 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.ء نرخ عوامل محدودکنندگی نورء ۲6 عوامل محدودکنندگی مواد مغذی, 0 ور (فرض اولیه) نرخ ویژه رشد جلبک, لول /0.585,1< 6 نرخ تنفس جلبک., بقل /[,0.147 > را نرخ ته نشینی جلبک, ۷( / |[,0.114- ۷/11 نرخ خالص رشد جلبک, ۷( / ,0.358 < 6 1 69. 52 - (ومل / )10.5 / (30(0 مد( ومل) کح مود که مقدار فسفر غیرآلی مورد نیاز آن خواهد بود. _ )1.00.56525( - 40.9۶ 1 0358 ۳ ۲۳ 0 در همین حال, غلظت فسفر غیرآلی بعد از اختلاط کامل در نقطه 0 < ۷ برابر است با: / 60.328 از / ۵0603 ۰ (۱3(1:0) ۳ ( ۵3000 - رم 5+ 350 ٍ هرچند این غلظت فسفر غیرآلی کمی بیش از مقدار مورد نیاز برای رشد جلبک است. اما برای حفظ شرایط بدون محدودیت در فواصل نزدیک به انتهای رودخانه ۳۰ کیلومتری کافی نیست [توجه کنید که غلظت فسفر غیرآلی برایر ۲۵ میکروگرم بر لیتر (جدول -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها الف-۱) برای شرایط بدون محدودیت در آب مورد نیاز است]. به بیان دیگر» محدودیت فسفر قبل از انتهای بازه ۳۰ کیلومتری رودخانه اتفاق خواهد افتاد. به دلیل همین محدودیت. غلظت کلروفیل 2۵ در (کیلومتر)۷-۳۰ که قبلا برابر ۶۹/۵ میکروگرم بر لیتر محاسبه شده استء 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 9 | ۲-۱۸69 202۳00۱۳۹ ال 409 6۱ دوه - 6۰:۹۹ام‌کد بر مبنای تحلیل فوقء حداکثر غلظت کلروفیل ۸ در (کیلومتر) ۳۰< ۷ 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 فرض کنید بر اساس چندین مجموعه داده» مدل کیفیت آب واسنجی و اعتبارسنجی شده است. فرض کنید که با استفاده از این 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 ۲۸*۶ سانتی‌گراد < ۷/۸ میلی گرم بر لیتر - افت اکسیژن محلول در موقعیت بحرانی: افت اولیه < ۰/۲ میلی‌گرم بر لیتر اکسیداسیون (۳0 (۲/۸۲ میلی گرم بر لیتر) < ۱ میلی‌گرم بر لیتر اکسیداسیون ۱۷13 ( ۰/۱۵ میلی‌گرم بر لیتر) < ۰/۳ میلی‌گرم بر لیتر مجموع افت ناشی از منابع غیرقابل کنترل < ۱/۵ میلی گرم بر لیتر اکسیداسیون ([70] -< ۲/۰ میلی‌گرم بر لیتر افت کل اکسیژن محلول از تمامی منابع 1 ع 4.51۳ < 3 +5.| حداقل غلظت 10 پیش بینی شده 3.3161 < 4.5 - 7.8 هم‌چنین فرض کنید.ء مقایسه آماری داده‌های اکسیژن محلول محاسبه شده توسط مدل اعتبارسنجی شده و داده‌های اندازه گیری شده برای تمامی مجموعه داده‌های مورد استفاده در واسنجی و اعتبارسنجی مدل انجام شده و نمودار توزیع احتمال اختلاف مطلق آزها در شکل الف-۱ ارائه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱. ۰ 0.0 ل * ۱.4 102 ۷,0 999 909 0 (ا7 ۵ (50 اال4 30 20 ([1 6 2 زر 0.5 .۱ ۱1 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 باشد. توزیع احتمال فوق, که نشان‌دهنده عدم قطعیت در پیش بینی های 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 اختلاف ها به عنوان معیار فرض می‌گردید. مقدار ۰/۶ میلی گرم 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» قضاوت های تغییرات بالادست و غیره و نیز سیاست‌های احتیاطی (رزرو) مورد نیاز خواهد بود؛ هرچند شیوه فوق باید با کمی کردن مساله, قضاوت -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی 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 :01 افت (کمبود) اکسیژن محلول بدون تخطی از استاندارد ۸ افت ناشی از بارهای غیرقابل کنترل ۵ افت قابل تخصیص ۳ رزرو به واسطه عدم قطعیت در پیش بینی آثار بار آلودگی (با استفاده از احتمال ۵۰/) ۶ رزرو برای رشدهای آتی (طبق سیاست سازمان) بر افت قابل تخصیص به منبع نقطه‌ای که قرار است کنترل شود میلی گرم بر لیتر ۰/۳ حداکثر بار آلاینده (13010) قابل تخلیه به رودخانه بدون تجاوز از افت تخصیص یافته 10 به منبع نقطه‌ای به راحتی از نسبت آن به افت ناشی از بار موجود قابل محاسبه است. بنابراین تحت شرایط بحرانی: 2(۷/ع3.018 - افت 10 ناشی از (042/ع)50140001 ((400)8/043 < ۳400008/00 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 ([(0)] 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 تصفیه‌خانهء شدیدا متاثر از مقدار ضریب ایمنی تعیین شده باشد و خطرات زیست محیطی اجازه صرف نظر کردن از آن را ندهدء انجام فعالیت‌های گسترده تر جهت اعتبارسنجی مدل (با تهیه داده‌های الف. ۲- 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 وضمیت 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 می‌باشند. - نرغ‌های واکنش برای منایع 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. 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 مختلف, وجود دارد. پاسخ متغیر بار در شرایط زیر پدید می‌آید: - منابع» فاصله زیادی از هم دارندء 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 باشدء 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 باشند. از روش پاسخ قابل قباس 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 ۱۲ 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 خودپالابی رودخانه‌ها روش مرسوم در تعیین پاسخ بار قابل قیاس و شرایط پاسخ متغیرء مقایسه نسبت‌های جرم تخلیه لازم برای تولید یک میلی گرم غیرنقطه‌ای به ترتیب ۱۶۶۷ و ۱۷۳۸ کیلوگرم در روز به ازای هر میلی گرم در لیتر آفت اکسیژن می‌باشد. بنابراین حدف یک کیلوگرم 00 از هر منبعء بهبود اساسا یکسانی در کیفت آب ایجاد می‌کنند. در شرایط فوق» حذف یک کیلوگرم آلاینده (مانند 301 ) هر منبع» پاسخ قابل قیاسی در کیفیت آب دارد. در این مثالء بار قابل تسهیم برابر ۱۸۰۸ کیلوگرم بر روز می‌باشد که در این صورت نیاز به حذف ۱۳۷۰ کیلوگرم بر روز(۱۳۷۰ * 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 مساله تنها با ملاحظات فنی آمکان‌پدیر نیست و شیوه ارائه شده در زیر» تنها یکی از شیوه‌های ممکن است (به بخش ۱-۶-۶ مراجعه شود). 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 13010 از یک تصفیه‌خانه ثانویه به میزان ۵۰۰ کیلوگرم بر روز را می‌توان با فیلتراسیون نقلی 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 13010 روش محاسباتی برای مقدار مانند نقطه ۰۸ ارائه شده است که مقدار لازم حذف بار به صورت زیر تعریف می‌گردد: ۸ م‌نا< چا ال / 127068 -< 3078-16086 که درآن: چرساً - میزان حذف بار لازم» کیلوگرم بر روز ۸ - بار قابل تخصیص» کیلوگرم بر روز سا - بار پیش بینی شده از منابع قابل کنترل, کیلوگرم بر روز -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - منال‌ها ۱۳۳( بده - ۲۰ متر مکعب برنانیه دما - *۲۵ سانتی گراد (سرایط بحرانی) 8 منطقه بحرانی ۱ 6 50 1 (میلی گرم بر لیتر) 1 ۹ غلظت اشباع ۸۲۴ 1 د کل آفت ممکن ۸۴ محموع استاندارد 120 ۵ 0 ی : : 2 2 0 افت (کمبود) اکسیژن محلول بدون پر 4 0 ا8 4 افت ناشی از بارهای غیرقابل کنترل ۷ اج ۱۲ : افت قابل تخصیم ۱/۳۷ میلی گرم بر لیتر ۳.۰ د رزرو به واسطه عدم قطعیت در پیش کبلو ارم بر روز بینی اثار بار آلودگی (از تحلیل آماری #/ 1.5 1 اختلاف غلظتهای محاسبه شده و 0 2 مشاهده شده) ۱ ۹ افت قابل تخصیص بین منابع قابل ۷ : 5 ید کنترل (منبع نقطه‌ای و بار بالادست) از نقطه بارگذاری 1 0 1[4 20 ها ۱12 8 1 0 فاصله (کیلو متر) ۳ میلی گرم بر لبتر 1.5 1 1 کیلو گرم بر روز 5 أ .1 1 سا وا ول را : 5 5 0۳ از بار بالا دست 1 0 (۱:۷۸ ۲ کش وبا 4 20 ما ۱2 ۶ 14 0 (۰/۶۳ + ۱: ۳) فاصله (کیلو متر) کیلو گرم بر روز ۱۸۰۸ وا 15 1 ۷ میلی گرم بر لیتر 10 1 سا 1 ۰ 5 >د از اکسیزن خواهی کف 1 0 24 20 16 12 8 1 0 فاصله (کیلو متر) شکل الف-۲- متالی از روش محاسبه بار آلودگی قابل تخصیص -------- صفحهٔ بعد -------- :۱۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها منحنی هزینه منبع هنحنی هزینه منبع عیر نقطه ای ۱ ه 5 5 ی 0.5 37 3 4 3 4 3 ض 77 03 پچ 3 و درهر سال 5۱۵۳۱2 2( 5 درهر سال ۶۹2 5۱۵ 0.2 > 01 1 0 : 0 0 500 ) 40 1000 500 (0) مقدار در ۸ ۰ کیلوگرم بر روز حذف شده ما ۹ منبع نقطه ای ۵ کیلو گرم بر روز 5 ۱۰۱۳۰/۱۵ /سال 5 به منبع غیر نقطه ای کیلوگرم بر روز ۹۳۵ 3 ۱۰۱۰/۱۵ /سال کس. ۳ 1 مجموع ۰ 2/0۵۷ ۱۰۱۰/۳ /سال 5 دوه 32 حداقل هزبنه 1 سس 0 100 71 20 30 0 شکل الف-۳- مثالی از روش سهم‌بندی بار به طریق حداقل هزینه مقدار حذف در نقطه "۸" برابر ۶۲۵ کیلوگرم بر روز از منابع نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای خواهد بود. مقادیر حذف و هزینه‌ها سیس 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 3010 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 ۳۵۰۰ کیلوگرم بر روز)» ۴ میلی گرم بر لیتر آفت در این نقطه ایجاد می‌کند. افت حاصل از ۷/2 (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 ۷۷۱و یا ۷۵۰ کیلوگرم بر روز از منبع ۱125]68/ 1: )۷۷,(/۳۵/۱20([ ۱.5۴۵ / 12۷), ( (7/00۷/۰ ۵ [۵ا0:۷۷,(/۳8/1 70/67 < تاثیر نسبی (۷۷2) بنابراین جهت رسیدن به یک میزان بهبود در کیفیت آبء کاهش بار از منبع |۷۷ باید ۵۰ درصد بیش‌تر از منبع «۷/2 باشد. منحنی‌های هزینه برای هر منبع در شکل الف- ۵ ارائه شده است. محاسبات مربوط به هزینه کل نیز روی شکل انجام شده است. به -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - منال‌ها ۱۳ طور مشخص, برای نقطه (-)) منحنی» نیاز به حذف ۱۰۰۰کیلوگرم بر روز بار از منبع ,۷۷و 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 ,۷۷ برابر 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 عملاٌ 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 (-)) بدون توجه به هزینه‌ها خواهیم داشت: ۰ کیلوگرم بر روز بار معادل ,۷۷ 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 ,۷۷ باشد. از آن‌جا که نسبت تاثیرگذاری برابر ۱/۵ می‌باشدء میزان حذف باراز ۷۷۱ برابرخواهد بود با: (,013۷۷7/ 7508 - نی *(معادل بار ۷۷2 ) ۷2/4۵ 500- حذف از ,۷۷ بنابراین سهم هریک از منابع برابر خواهد بود با: (,۷7) 37502/04۵ -( ۷۷) هل /عا 750 -(۷۷) بقل / ی[ 4500: ,۷۷ ( د/۷) 12۷ / 20006 -ول / یا 1000-( ۷۷) ۵۷ / ۵ 3000: ۷۷/۶ روش فوق باید برای تمامی بارها در شرایط زمانی بحرانی و موقعیت مکانی بحرانی لازم اعمال گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳ زه راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخاز محل بحرانی فاصله (کیلو متر) 0 1 ۴ میلی گرم بر لیتر ۲ ۴۵۰۰ کیلو گرم بر روز : فاصله (کیلو متر) ۳ ۴ میلی گرم بر لیتر مبلی گرم بر لیتر فاصله (کیلو متر) د که 0 به میزان ۲ میلی گرم بر لیتر افزایش یابد» باید ۲۲۵۰ کیلوگرم از ,۷۷ یا ۱۵۰۰ کیلوگرم از :۱۷ حذف گردد شکل الف- ۶- مثالی از سامانه پاسخ بارگذاری متغیر ۹4 -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست الف - مثال‌ها 0 ور یچ 20 1۱000 0 2700 (100(0 حذف سده از ر ۱۷ ,800 حذف شده از را (کیلو گرم) : (کیلو گرم) نقطه ۸ ۰ کیلو گرم ازد ۷۷ و ۰ کیلوگرم از ۷ حذف شده نقطه ۸: ۰ کیلوگرم از و ۰ کیل و گرم از ۷ حدذف شده نقطه ۸: ۱۰۰۰کیلوگرم از ۰ و ۰ یلو گرم از ۷۷۱ حذف شده ۵ کیلوگرم مورد نیاز (۷۷2) ۰ ۰ کیلوگرم مورد نیاز (۷7۱) ۰ کیلوگرم (: ۷۷) معادل ۷۷۱ کیلو گرم 10 0 50 30 کیلوگرم 7۷۵۰ 2 [ ۷۷ کیلو گرم (نیازمند حذف) کاهش بار مورد نیاز از بار ۷2 (14) شکل الف - ۵ مثالی از سهم‌بندی بار برای سامانه پاسخ بارگذاری متغیر 0.3 ۱.2 0.1 0 0.5 ۱.4 0.3 2 0.1 ۱۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- واز گان فنی راهنما -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- واژه نامه فار به انگلر تصفیه پیشرفته 1 10۳112۷ : تصفیه پیشرفته 1 م۸۵۷۵ اتوتروف 10 تصفیه ثانویه 1 5000۵۲۷ بهای ۳ 3100 تغذیه گرایی [ و 1 01( رهه ۱۱ اختلاط کامل 68 ۲۵10|16 ی 1 ارتوفسفات 0۳۳۵۵۹۵ 1 ۳ 1 ۱ ۱ تنفس جلبکی 0 ۸۱2۶2 استانداردهای کیفیت آب ‎٩۵۵5‏ ۷۷/۵1۳۵۵111 ته‌نشینی» ترسیب با اشباع اکسیژن 0۷860 تولید اولیه رو شباع نور هدنخ این 1 ثابت نیم اشباع 1 21۳۵11010:-13[1] افت اکسیژن محلول 68 ۵۳۵۷860 1213301۷6۵ جامدات معلق اوه 0مل م5 آلاینده ۳7۳0 ح 50 آلاینده اولیه 1 ۳۲1۵۲۱۷ ی . . ۱ ۱ بنده او 1 ال جذب سطحی - واجذبی ۸0001101-0 آلگ‌هاء جلیک‌ها ۸226 : پ : جریان طراحی ۷۷ ‎٩۳۵۱‏ 16۵1820 امونیاک ۱ دندش جلبک چسبیده 6اه ۸۲۵00 انسان ساخت 0 و ری و1 وه 20 ۵1 ۱1۵۳۵1 ۰ ۰ 3 أ ۰ ۰ اکسیداسیون 00 حاشیه ایمنی (۱105) اکسیژن محلول ((110) 0۷822 11501۷۵۵ حداکثر بار کل روزانه ۷اأنه1 ۵۳1۳ 101۵" ار ر2ر ۱ اکسیژن‌خواهی 0 0860 (1۱۸/۱) 0 اک : 00 [۵ع1 51000 حذف زیستی مواد مغذی 1و 1 وت 10 کسیزن‌خواهی بیوشیمیایی (3010) 36۵۳۵ ([[(8) |6۵۷۵ ی 00 5001601 حوضه آبریز 0 1۳۵1۵26 کسیژن‌خواهی رسوب ع1 بده کم (7010) 10۷-110۷ زیست بوم ۳ در محل 0 11۱ زیست بوم اب 5 م۸021 دوره ز اور و هو ری ۱۱ زیست بوم آبی ۷ ۹ وره نور ۳ بارگذاری» نرخ بارگذاری ۳۵16-58 10۵0108 دی‌نیتریفیکاسیون بستری 10 ع[ 57001 باکتری کلیفرم 4۵ 01110۳۱ دی‌نیریفیکاسیون»شوره زدایی 3۳( بستری» مربوط به کف ۳1 رسوب ی بی‌هوازی ۸۵۲۵۵ شد جلیک 1 ۸1022 بی‌هواز : ی 8 221 زیست توده» جرم سلولی 0۹5( زئوپلانکتون [و ۹ 11۱[ ر ۳۵ پراکنش طولی کل [۵ 1021۵1 زمان پیمایش 6 1۳۵۷6" پری فایتوده ۲۳۲۱ زمان گذ 6 1۳۵1۹1۲" پری فایتون 1 زمان در پساب ۳1 زمان ماند 6 1۵100106 7 رال پلانکتون ۳0 مساحت مقطع عرضی 4 ]00۵۵-6011021 پلوم یا توده پساب 6 با ۳۲۲۱۳۲ سمیت آمونیاکی 1۷ ۸1۲۱۳۳۵۱1۵ پیش تصفیه ۳۳۳۳ سمیت حاد 1۱۷ ۸0۲ اوج رواناب ۵۲ ۳۵ سمیت مزمن (1 0۳۵16 تحزیه ۳0( سوبستره ۹.6 تحزیه باکتریا ات نید سینتیک درجه اول ۵ ۳1۳۹-0۳۵6۴ [ و و ۱ ره شبانه‌روزی [ نز132 تخصیص بار آلاینده 0 1020 ۷۹۷/۵۵۲۱۵ شبیه‌سازی 3 تخصیص بارء» سهم‌بندی بار (۸آ) 2110021101 ۵۵0] شبیه‌سازی دینامیکی را ی ترسیپ ج+ 8 آدعا۸ شرایط اولیه 8 11۵ ترکیق» رکت نی شکوفایی جلبکی 0 21ع|۸ تصفیه اولیه 1 ۳۳1۳۵۲۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱:۳ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها ضرایب تقسیم‌بندی 0061115 ۳۵۲۲۱۵ هوادهی ارو 10 ۱۹۹ ضریب ایمنی 0 0۲ ۳۵0۱0۲ هوازی ۸0۵۵ ضریب زوال» ضریب خاموشی ۳۷11110 هیدرولیز ۲1۷۵01۵ ضریب نرخ واکنش 1 ۳۵16 1۵0110 ویژگی‌های اختلاط 5 ۱11۱۶ ظرفیت خودپالایی 61(۷)» 11111211۷6دد۸ کاربری تعیین شده ۵ 12631212160 ظرفیت رزرو 00011 ع(( واسنجی شرایط مرزی هیر غلظت 00 غلظت پس‌زمینه» غلظت پایه 10۷۵5 83201670۵ کربنی یی : ۴ : کلراید 10 فاضلاب بهداشتی(خانگی) ۱00( : من [ کلروفیل [1م ۲10۲0 ۳ : وی وی کلیفرم مدفوعی 0 ۳۵ فتوسنتز بستری 0۳۵0۹۲۹۵ 8260110 ۰ ۱ ۱ : کیفیت طبیعی آب جاری ۷۷۵۲۵۴ ۸11611 فیتوپلانکتون ۳۷۲00 گرادیان )6 لخته‌سازی ۳100 ماده آلی 7 00۲82716 ماده پایستار 06 ۲00۳۹۵۲۷۵۱۷6 ماده مغذی 1 ۱ ماکروفیت رو ۱۲۹ مجوزهای تخلیه 06۲۵ 2۳86 1130 محدودیت مواد مغذی ۵ ۱۵۱۱۱۱۱۱۱۱:۱۹ ۱۵۱۱۱۱۵ مدل تحلیلی |۵۵ [۸۵|۷۵۵ مدل تغذیه‌گرایی ۵۵۵1 ۳۳۵1۱1۲۵1101 مدل حالت دایمی |۵۵ ع1216:-20۷ع]5 مدل دینامیکی |1۵۵۵ 1۷۵11۵ مدل ریاضی |1۵۵۵ ۱1211161۵11۵ مدل عددی |1۵۵6 ۱۳۲1۵ مدل هیدرودینامیکی |1۵04 ۲1۷۵۳۵۵۷۵۲۱۵ مطالعه ردیابی ۷( 12۷6 معیار کیفیت آب ۵ 00۵111۷ ۷۷/۵16۲ منابع غیرنقطه‌ای ۵ ۸101006 منبع آبی پذیرنده 07 116001۷1۳۶ منبع نقطه‌ای ۲۵۱۲ مواد آلی دیرپا 5 161۲۵10۲۷ موازنه جرمی 6 ۱/255 ناپایستار خ همه هه ناحیه اختلاط اولیه 6 131۳118 [111۵] نسبت ۷[ به ۲] 0 ۲۷/۲۳ نسبت عنصر سنجی 0 5101031013361۳16 نقصان اکسیژن, افت اکسیژن رل 00ع8 0 نیتروژن کلدال کل 0 1۵۵( آها0]" نیتریفیکاسیون» شوره سازی ۳00 هتروتروف. دگرپرور ۲1616۵1۵۵ همرفتی اور تا ها -------- صفحهٔ بعد -------- واژه نامه انگلیسی به فارسی ردیف ‏ مفهوم یا اصطلاح توضیح ِ سمیتی که می‌تواند سریعا اثر سوء ایجاد نماید: در آزمایش‌های سمیت محیط‌های آبی, اثر مشاهده شده در ۱ لا[*۵) ۸۵۵۲۵ سمیت حاد ‏ ظرف ۹۶ ساعت یا کم‌تر حاد در نظر گرفته می‌شود. در سم‌شناسی محیط‌های آبی یا سلامتی انسان» اثر حاد همواره بر حسب میزان مرگ و میر اندازه‌گیری نمی‌شود. --۸۹0۳010 ۰ جذب سطحی فرایندی است که در آن مواد مغذی مانند فسفر غیرآلی در اثر پیوند ضعیف شیمیایی به سطح جذب سطحی - واجذبی ذرات رس می‌چسبند. در واجذبی مواد مغذی غیرآلی از سطح ذرات کنده شده و به داخل محلول می‌روند. ۱ 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. 61 ۸0۵۷۵60 فرایندهای تصفیه پیشرفته بر روی خروجی تصفیه ثانویه عمل کرده و با استفاده از فرایندهای مختلف نسبت به تصفیه پیشرفته 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 (3)(1ا در این فرایندها معمولا ۹۵ درصد.ء اضافه بر انجه در تصفیه ثانویه صورت می‌گیردء می‌باشد. ۰۴ ۸۵۷۵۵1۵۳؛ همرفتی 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. ۵ ۸6۳0 هوازی ۱ 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 ِ , را ی را ی اه‌کیلج ءاه‌گلآ 6 ۶ ردیف چرخه یا شبکه غذایی گیاهان آبزی جای داشته و غذای منابع زئوپلانکتون و ماهی‌ها را تامین می‌نمایند. 0 لهع|۸ رشد سریع و تجمع آلگ‌ها در داخل منبع آبی. این پدیده معمولا از بارگذاری بیش از حد مواد مغذی و یا وجود ۷ وفور الگی» وفور جلبکی, شرایط هیدرولیکی آرام با زمان ماند طولانی ناشی می‌شود. وقوع مکرر و مداوم این پدیده می‌تواند باعث ایجاد شکوفایی جلبکی شرایط کمبود اکسیژن در منابع آبی گردد. ۱ 10 ۸122 ؛ رشد رشد جلبک‌ها از دماء نور قابل دسترسی, و میزان مواد مغذی غیرآلی (فسفرء نیتروژن» سولفور) متاثر میشود. نرخ 0 آهع|۸ ۱ ۱ ۹ َ فرایند تنفس خودخوری جلبک که در آن زیست توده کربن الی برای تولید دی‌اکسید کرین اکسید می‌شود. تفس جلبحی ۱ سلول‌های فیتوپلانکتون (آلگ‌ها) در اثر ته‌نشینی فیزیکی ذرات سلولی از ستون آبی جداسازی می‌شود. زیست 68 ۸۱22 ترسیب جلب؟ 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. ۱ 9۳۵[[1(۷ ۷۷۵1۵۲ ۸۲۳1۵1 ۱ غلظت طبیعی اجزای کیفی آب قبل از ورود یا اختلاط با هرگونه بارگذاری منابع آلوده‌ساز. از غلظت پس‌زمینه کیفیت طبیعی آب جاری مرجع برای نشان دادن میزان آلاینده اثرگذار بر سلامتی انسان استفاده به عمل می‌آید. فرم غیرآلی نیتروژن؛ این ماده حاصل هیدرولیز نیتروژن آلی و دی‌نیتریفیکاسیون می‌باشد. از جنبه میزان انرژی ۱۲ 42 آمونیاک ۱ ار و و . مورد نیاز برای جذب نیتروژن» گیاهان این فرم نیتروژن را به فرم نیترات ترجیح می‌دهند. ۳ 1011 :۳19 در شرایط خاصی از دما و او[ور مولفه یونیزه نشده آمونیاک می‌تواند برای حیات آبزیان سمی باشد. مولفه بونیزه سمیت آمونیاکی 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 ۴ ۸۲۵0۲00106 ؛ بی‌هوازی 1 می‌گیرد به کار برده می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸23 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها اردیف ‏ مفهوم یا اصطلاح توضیح ٍ سور و و ووووووووووووووووووو]]]سسسهجسهجمهههججا ی جواب دقیق مجموعه معلالات دیفرانسیل حاوی عبارت‌های نقل و انتقال, دیفیوژن, و واکنشی مدل کیفی آب. مدل‌های عددی استفاده به عمل می‌آید. ۱ 6 اسان ۱ ۱ ی ۳ اْ ۱۶ شرایط محیطی به وجود امده در اثر فعالیت‌های انسانی مولفه‌های پیچیده جاندار و بی‌جان منابع آبی. زیست بوم آبی یک واحد اکولوژیکی است که شامل ویژگی‌های 8 ۸0۵110 فیزیکی (مانند جریان یا سرعت و عمق)» جمعیت زیستی ستون آبی و بسترء و ویژگی‌های شیمیایی مانند زیست‌بوم آبی جامدات محلول, 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 (0[1 ۸۵۵[1۱1۵11۷6 . شرایطی که از استاندارد یا معیارهای کیفیت آب تخطی صورت گیرد. از این اصطلاح در تعریف توان منبع آبی . ظرفیت خودپالایی برای جذب و مصرف طبیعی مواد آلی فاضلاب ورودی بدون تاثیر سو بر کیفیت آب یا حیات آبزیان استفاده ٍ می‌شود. جودات فتوسنتزی که در اثر چسبیدن به نگی سخت در یک مکان ثابت باقی می‌مانند. جلبک‌های ۹ وال ۸۵۵۵ جلیک ید که مستول در مخیطاهای کم عمق 1 ی یافت می‌شوند ار یاه بر مزا جذب مواد ته 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 آلی فرایندی احیایی بوده که به ورود خالص انرزی نیاز دارد. انرژی مورد نیاز برای ساخت ۰ ۸۲۵1۲۵ ؛ اتوتروف 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. 5ا 10۷ 830080۲0۵ غلظت پس‌زمینه شرایط فیزیکی, شیمیاییء و زیستی ناشی از فرایندهای طبیعی زمین‌ریخت‌شناسی مانند ْ ۳ غلظت پس‌زمینهء غلظت پایه هوازدگی یا انحلال مواد ْ سس معا تجزیه ناشی از اکسیداسیون, یا فساد, مواد آلی توسط باکتری‌های هتروتروف. باکتری‌ها از کرین آلی موجود در تجزیه باکتریایی مواد آلی به عنوان منبع انرژی مورد نیاز برای ساخت سلولی استفاده می‌کند. 0 بستری, مربوط به . به موادی گفته میشود. به‌ویژه رسوبی» که بر بستر زیست بوم آبی یافت می‌شود. این اصطلاح برای توضیح 7 کف موجوداتی که بر یا در ته منبع آبی زندگی می‌کنند نیز استعمال می‌گردد. اْ در شرایط بی هوازی» یا غلظت اکسیژن کم» باکتری‌های دی‌نیتریفایر از طریق احیای نیترات به آمونیاک و گاز 0 1300110 نیتروژن مواد سلولی خویش را تولید می‌نمایند. دی‌نیتریفیکاسیون یکی از مولفه‌های چرخه کلی نیتروژن بوده و ۴ دی‌نیتریفیکاسیون بستری نشان داده شده است که جزء عمده‌ای از میزان کل نیتروژن موجود در مجاری آب شیرین کم عمق و زیست ٍ بوم‌های خوری ‎)0٩11۵1۲170(‏ را تشکیل می‌دهد. 0 ساخت کرید توسط جلیک‌های جسبیده به کف سامانه آ . معمولا این فرایند به علت تبعیت از ٍ ۵ 010105211515 ۱ کرین سلولی توس ی را 1 بی طبیعی. معمولا این فرایند : ی ٍ فتوسنتز بستری میزان نور قابل دسترسی» به مجاری آبی کم عمق محدود است. 5 آهز00(0۳ز2 ۰ میزان اکسیژن در واحد حجم مورد نیاز برای اکسید کردن (تثبیت) زیستی یا شیمیایی (بیوشیمیایی) مواد آلی ۶ (801) 120۳۵۵ قابل تجزیه زیستی . اندازه گیری این عامل معمولا در مدت زمان مشخص (۵. ۲۰۰۱۰ روز) صورت می‌گیرد. اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی ترم 33010 معمولا برای آزمایش 13010 پنج روزه به کار برده می‌شود. 1 ۰3010800 روش تصفیه‌ای که در آن از فرایندهای زیستی برای کاهش کمیت نیتروژن و فسفر تخلیه شده به مجاری آبی ۷ (11) [10۳۵۷۵ استفاده می‌گردد. چیدمان فرایندهای مورد استفاده در این سامانه‌های تصفیه برای تسهیل انجام فرایندهای حذف زیستی مواد مغدی نیتریفیکاسیون /دی‌نیتریفیکاسیون شامل تصفیه اولیه» تصفیه ثانویه هوازی» بی|کسیژن /بی‌هوازی می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- اردیف مفهوم یا اصطلاح توضیح ِ ارم وا 70۹5( ۹ ۱ و رام ۱ با [ [ لا فا مقدارء یا وزن» یک گونه یا گروهی از ارگانیسم‌های زیستی در داخل یک حجم یا سطح خاصی از زیست بوم زیست توده» جرم سلولی 5 ۰30۳۵4۵۳۷ مقادیر یا توابع معرف حالت سامانه در محدوده‌های مرزی. آزمایش و تنظیم مدل به مجموعه‌ای از داده‌های ۹ ۹110۳۵11010 میدانی استفاده نشده در ساخت مدل؛ شامل به حداقل رساندن انحرافات بین شرایط اندازه گیری شده میدانی و واسنجی شرایط مرزی خروجی مدل از طریق انتخاب ضرایب مناسب مدل نیز می‌شود. ا ۰ ۳3۳001۵0605 کربنی مرتبط با پا حاوی کربن مشتق از پسماندهای گیاهی و حیوانی ۱ ۱ ۱ 6ل10۳1 1 کلراید اتم کلر موجود در محلول که حاوی شارژ الکتریکی ۱- می‌باشد ۱ گروهی از رنگ دانه‌های سبز فتوسنتزی که عمدتا در کلروپلاست‌های سلول‌های گیاهی یافت می‌شود. مقدار ۲ |[[0۳9۷ 110۳0۵ ]نک کلروفیل کلروفیل 2 که یک رنگ دانه خاص است. به عنوان معیاری از زیست توده جلبکی در آب‌های طبیعی به کار می‌رود. سمیت مزمن شامل مرگ و میرء کاهش رشد» یا کاهش تولید مثل گردد. ی ۵ ۲011۲0۲۳۱ گروهی از باکتری‌ها که معمولا" در روده‌های حیوانات خونگرم از جمله انسان‌ها زندگی می‌کنند. از این عامل به باکتری کلیفرم عنوان شاخص وجود یا ورود فاضلاب به آب‌های طبیعی استفاده می‌شود. 8 0001|16 را : ۱ را : ۳۵ اختلاط کامل عدم وجود تفاوت غلظت یک الاینده خاص در سراسر مقطع خاصی از منبع آبی ا ۶ 0110611۳۵11010 ؛غلظ" 9 ر واحد حجم محلول. معمولا بر حسب میلی گرم بر لیتر (1138/111) یا جزء در میلیون (0]0171) اندازه‌ گیری می‌شود. کک0؟ک 4 ]۵ ۲0۳0۵-60110 ۱ ۱ 1 ۱ ۸ مایت مقطو یه سطح‌تر شده یک منبع آبی که عمود بر مولفه طولی جریان می‌باشد. حت مقطع عرضی شکست متابولیکی مواد آلی پیچیده به مولکول‌های ساده‌تر؛ حاصل این واکنش‌ها آزادسازی انرژی و تولید ۹ 1600011005111010؛ تجزیه ۱ را ی ۱ ترکیبات الی و غیرالی می‌باشد. به تنفس نیز رجوع نمایید. اور یه ۱810111118 : : 8 ۴ ی ی تجزیه نیترات به نیتریت و آمونیاک که نهایتا باعث آزادسازی گاز نیتروژن به اتمسفر می‌شود. دی‌نیتریفیکاسیون» شوره زدایی ٩1۱۳۵1۱ ۷۷‏ 0182ع1 ۴۱ با بده جریان مورد استفاده برای مدل‌سازی حالت پایداری تخصیص بار آلودگی جریان طراحی ۵۵ 0ع12101:ع] را را : 1 ۱ ِ َ خ 9 2 کاربری‌های مشخص شده در استانداردهای کیفیت آب برای هر منبع آبی یا قسمت خاصی از آن. این ۳۲ ربری حاص, تاربری عیین ۱ ۱ 1 ِ ۱ کاربری‌ها صرف نظر از این که در عمل این الزامات حاصل می‌شود یا نه» مشخص می‌گردد. شسده ۱ ۳ 011010 1(11؛ ترقیق» رقت افزودن مایع با غلظت کم‌تر (آب) که باعث کاهش غلظت اولیه می‌شود. ۱ ۱ ۱ مجوزهای صادره توسط سازمان‌های نظارتی که در آن حدود مشخصی برای نوع و میزان آلاینده‌هایی که یک 00 119301۷۵0 را که ۱ ما که قان اس و : ۴۵ (00) مقدار اکسیژن محلول در آب. این عامل معیاری از میزان اکسیژن قابل استفاده در فعالیت‌های بیوشیمیایی و هم ۵۵ 03(/8000 1218۵01۷00 نوسانات طولی غلظت اکسیژن محلول که معرف کاهش میزان افت اکسیژن و برگشت به حالت اول پس از افت اکسیژن محلول بارگذاری آلودگی به رودخانه می‌باشد. ۱ ۷ . [121۳1۵2؛ شبانه‌روزی فعالیت‌ها یا فرایندهایی که دارای مدت با چرخه تقریبا ۲۴ ساعته بوده یا در این مدت کامل می‌شوند. ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱5 راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها اردیف مفهوم یا اصطلاح توضیح ْ رح ات دورد 9 ی 9 را ۹ فاضلاب بهداش: فاضلاب انسانی تولیدی در مناطق مسکونی» تجاری» سازمانی و تاسیسات مشابه ب بهذاستی ۱ : فقس 3 از سطح زمین محدود شده توسط خط مستقیم توپوگرافیکی که در آن رواناب ناشی از بارش معمولا به 0 1۳۵1۵8۶6 0 ع1۷6؛ مطالعه رنگری ۱ ۵۰ ای ی رنگریزی استفاده از ماده پایدار برای ارزیابی رفتار فیزیکی یک سامانه طبیعی در اثر یک ورودی خاص ۵۵1 1۷۳۵۲۳1۵ : لا 1 , ۱ مدل دینامی؟ فرمولاسیون ریاضی تفسیر کننده رفتار فیزیکی یک سامانه یا فرایند و نوسانات زمانی آن ا ۱ 1۲ رو وی مدل‌سازی رفتار پدیده‌های فیزیکی» شیمیایی» و زیستی و نوسانات آنها نسبت به زمان ا ۳ 4 زیست بوم سامانه اندرکنشی (ع111]072011۷6) که شامل ارگانیسم‌های موجود در یک جمعیت طبیعی و شرایط محیطی بی‌جان فیزیکی» شیمیایی» و ژئوشیمیایی مرتبط با انها می‌شود. 1 پساب فاضلاب مایع بهداشتی یا صنعتی (خام» تصفیه شده به صورت ناقص یا کامل) که از لوله, تصفیه‌خانه, یا تانک ۱ نت سپتیک به رودخانه وارد می‌شود. ۵ ع با ۳۲۲1۳۲ میزان آلودگی ناشی از تخلیه (یا ریزش) جریان فاضلاب به رودخانه. گرادیانی از غلظت در این پلوم که از نقطه ِ پلوم یا توده پساب تخلیه به رودخانه تا انتهای دامنهء سیر نزولی غلظت مشاهده می‌شود.ء وجود دارد. ۳ غنی شدن زیست بوم آبی توسط مواد مغذی (نیترات و فسفات). وقوع این پدیده باعث تشدید فعالیت‌های * . تغذیه‌گرایی» تغذیه‌گرایی زیستی (رشد آلگ‌ها و علف‌ها) شده و تجمع نامطلوبی از زیست توده جلبکی به وجود می‌آید. 1۵۵61 ۳۳]۳۵1110211010 ۰ فرمولاسیون ریاضی تشریح کننده همرفتی» پراکنش» و واکنش‌های زیستی » شیمیایی» و زیست ریخت‌شناسی ۷ مدل تغذیه‌گرایی» مدل موثر در رشد و تجمع جلبک در زیست بوم آبی. این نوع مدل‌ها نوعا شامل یک یا چند گروه آلگ» مواد مغذی تغذیهگرایی غیر معدنی و معدنی (نیتروژن و فسفر)» کربن آلیء و اکسیژن محلول می‌شود. ۸ 00 00 معیاری از کاهش (جذب) شدت نور در داخل ستون آب ا ضریب زوال» ضریب خاموشی 0 آ0۲ ۳۵010۲ ضریب مورد استفاده برای به حساب آوردن عدم قطعیت‌های موجود در معرفی» شبیه‌سازی» یا طراحی یک ۱ ۵ ضریب ایمنی سامانه 0 |۳۵ باکتری‌های موجود در روده یا مدفوع حیوانات خونگرم. این باکتری‌ها غالبا به عنوان شاخص کیفیت بهداشتی ۹ کلیفرم مدفوعی آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. به باکتری کلیفرم نیز رجوع شود ا ۶۱ ۳ تفسیر واکنشی که در آن نرخ تغییر و تبدیل آلاینده به میزان آلاینده موجود در سامانه تحت بررسی تناسب دارد ا ۳1000 فرایندی که در آن ذرات معلق کلوییدی یا خیلی ریز به لخته‌های بزرگ‌تر تبدیل شده و درنهایت ته‌نشین 7۲ لخته‌سازی, فلوکولاسیون می‌گردند ۶ 1 گرادیان نرخ کاهش (یا افزایش) یک کمیت نسبت به کمیت دیگر؛ برای مثال,ء نرخ کاهش دما با افزایش عمق در ۱ رودخانه یا دریاچه ۲01-0 غلظت مواد مغذی که در آن نرخ رشد نصف حداکثر نرخ رشد است. ثوابت نیم اشباع شارح ویژگی‌های جذب ۴ ]00۵۲۹1۵ مواد مغذی گونه‌های مختلف فیتوپلانکتون می‌باشد. مقدار کم این ثابت نشان‌گر توان بالای گروه جلبکی برای ثابت نیم اشباع تداوم حیات تحت شرایط کمبود مواد مغذی می‌باشد 110100۵0۳ موجوداتی که از کربن آلی برای تشکیل بافت سلولی استفاده می‌کنند. باکتری‌ها نمونه‌ای از هتروتروف‌ها هتروتروف. دگرپرور هستند. |۵۵ ۲1۷۵۳۵۵۷۵۲۱۵ ۱ 1 : را 8 8 : ۶ مدل هیدرودینامی؟ فرمولاسیون ریاضی مورد استفاده برای شرح فرایندهای جریان» نقل و انتقالء و ترسیب در مجاری پذیرنده -------- صفحهٔ بعد -------- اردیف مفهوم یا اصطلاح توضیح ِ ارم وا ۶ ۲1۷۵۳01۷۵[۵؛ هیدرولیز 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 ۶ 0 11]؛ در محل اندازه گیری‌های در محل شامل اندازه گیری‌های مولفه یا فرایندها در سامانه مقیاس صنعتی یا میدانی (در مقابل اندازه گیری‌های آزمایشگاهی) می‌باشد ۶ 8 ]1111۵ حالت سامانه قبل از ورود یک جریان یا عامل بهم زننده شرایط. از این اصطلاح برای تعریف شرایط شروع شرایط اولیه شبیه‌سازی استفاده میشود ۱ 6 1118 [1111۵ ناحیه مجاور محل تخلیه به رودخانه که فرایندهای ترقیق پساب رخ میدهد. نظر به اندرکنش آثار ترکیبی : ناحیه اختلاط اولیه شناوری پساب» لایه‌بندی طبیعی» و جریان آب» پیش‌بینی میزان رقیق‌سازی اولیه می‌تواند پیچیده باشد ۵ ۱۵۲1۵ ۱ ۱ ۱ فرایندهای سینتیکی شرح نرخ و حالت تغییر در تجزیه و تبدیل یک ماده در زیست بوم ا 0]اع18] ۳ 1 , ۳۷۲ انیم َ میزان نور بهینه مورد نیاز برای رشد الگ‌ها و ماکروفیت‌ها و فتوسنتز باغ نور 28 ]۳۵1 1020108 کل مقدار مواد (آلاینده) ورودی به سامانه از یک یا چند منبع آلوده‌ساز؛ واحد اندازه گیری در نرخ بارگذاری وزن ای با ری بارگذاری» نرخ بارگذاری در واحد زمان است ۳ (۸آ) 211002110 1020 قسمتی از کل حداکثر بار آلودگی روزانه دریافتی توسط منبع پذیرنده که به یک یا چند منبع آلوده‌ساز تخصیص تخصیص بار» سهم‌بندی بار داده می‌شود ی ی پخش ماده شیمیایی یا مولفه زیستی (آلاینده) در پایاب منبع نقطه‌ای. سرعت پخش به خاطر تفاوت سرعت 1506731010 ۵ بان در نقاط مختلف رودخانه فرق میکند پراکنش طولی جریان در رودحانه گرق مه ۶ (7010) 10۳-110۷ میانگین ۷ روزه بده کم که هر ۱۰ سال یک بار رخ میدهد؛ این آماره مبتنی بر احتمال در تعیین شرایط جریان بده کم طراحی رودخانه و برای اهداف ارزیابی اثر تخلیه پساب بر کیفیت آب رودخانه مورد استفاده قرار میگیرد 6 ماکروفیت : : ۷۷ کرو گیاهان بزرگ آوندی ریشه‌دار در منبع آبی 0۷ 0۲ ۱1۵۳210 در 1 و آ ۵ 0 ۱105 مولفه فرایند [(]۸/1 1 که برای به حساب آوردن عدم قطعیت رابطه بین بار آلاینده و کیفیت به دست آمده در 06 5٩۱]۵؛‏ موازنه ۱ را ۱ : ۹ معادله‌ای که بین شار (117) جرم ورودی به یک مساحت تعریف شده و شار جرم خروجی از آن مساحت رابطه ی 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 |1۵۵6 [2ع۵11 ۱1۵1161 1 را ۱ ۱ : مدل ریاضی فرایند و اندرکنش در داخل یک زیست بوم. از مدل ریاضی به عنوان مبنای ارزیابی‌های سهم‌بندی بار آلاینده 8 استفاده به عمل می‌آید 01۵۳6161115 ۱11۱۵۶ پ : : ۸0 ار ۱ مرتبط با تمایل آب‌های طبیعی برای مخلوط شدن؛ پخش مواد دره‌ای و محلول در آاب‌های مجاور ۳ ۵0 ۳7/۲ نسبت ۸ به 0 نسبت نیتروژن به فسفر در سامانه آبی. از این نسبت به عنوان شاخص شرایط محدود کننده مواد مغذی برای رشد جلبک‌ها و هم‌چنین تحلیل سطح تغذیه‌گرایی آب‌های پذیرنده استفاده میشود ۳ دور دای دزی اکسیداسیون نمک‌های آمونیاکی به نیتریت (توسط باکتری‌های نیتروزوموناس) و متعاقب آن اکسیداسیون نیتریفیکاسیون» شوره سازی نیتریت به نیترات توسط باکتری‌های نیتروباکتر هر هر و ۵ ۳ ناراستا موادی که در یک محیط خاص در اثر واکنش‌های شیمیایی یا زیستی تجزیه و تبدیل می‌شوند -------- صفحهٔ بعد -------- ۱5۸ راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالابی رودخانه‌ها | و وا . الودگی ورودی به رودخانه که از چند منبع ناشی شده و به جای ورود از طریق یک لوله خاص, از سطح نسبتا 06 01001 8 ِ را ۱ ِ ۰ ی 10۵61 ۳7۷1۳6۲1۲ مدل‌هایی که جواب معادلات دیفرانسیل توصیف کننده فرایندهایی طبیعی را به صورت تخمینی بیان میکنند. مدل عددی در این تخمین از روش گسسته سازی مولفه‌های زمانی و مکانی سامانه یا فرایند استفاده می‌شود ۳ 1 ماده مغذی عنصر اصلی مورد نیاز برای رشد موجودات جاندار. برای مثال برای رشد فیتوپلانکتون دی‌اکسید کرین» نیتروژن» و فسفر مورد نیاز می‌باشد ]۷۷1۳1۵ ۹ ی 0 ع 0 4 محدودیت مواد مغفنی نقصان ماده مغذی (نیتروژن و فسفر) مورد نیاز توسط میکروار گانیسم‌ها برای متابولیزه کردن مواد آلی 0 جزء آلی که شامل باقیمانده‌های گیاهی و حیوانی موجود در مراحل مختلف تجزیه, سلول‌ها و بافت‌های ۸۹ ماده آلی ارگانیسم‌های موجود در خاک. و مواد تولیدی توسط جمعیت جاندار موجود در خاک می‌شود. این عامل معمولا به صورت جزء ماده آلی موجود در نمونه خاک یا آب اندازه گیری می‌گردد 0۳۵1۵۹۴ , 2 ِ , . . , ۹ ارتوفسفات فرمی از فسفات که بدون نیاز به هر گونه تجزیه اضافی برای متابولیسم زیستی قابل استفاده می‌باشد ا ؛ 0( اکسیداسیون واکنش شیمیایی اکسیژن با فلزات یا تر کیبات آلی که در آن یک اتم هیدروژن با عنصر دیگر حذف می‌گردد. این فرایند عامل مغمی در تشکیل خاک بوده و ازادسازی انرژی از مواد سوختی سلولی را ممکن می‌سازد پ 40 عل» 0 معیاری از میزان اکسیژن محلول مورد استفاده توسط میکروار گانیسم‌ها برای اکسیداسیون مواد آلی. به اکسیژن خواهی اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی نیز رجوع شود رل 08260 پ : 7 پا کمبود اکسیژن در سامانه آبی در اثر اکسیداسیون مواد آلی نقصان اکسیژن» افت اکسیژن ب ب ۳ 0860 هوادهی یا اکسیژن‌دهی مصنوعی یک سامانه (نمونه) آبی برای اشباع کردن آن از اکسیژن. اشباع اکسیژن به اشباع اکسیژن شدت از دما و دیگر ویژگی‌های آب متاثر می‌باشد ۹ 06111165 ۳۵۳۲110 مواد شیمیایی موجود در محلول بسته به ضریب تقسیم رسوب -به -آب خود به فاز محلول و فاز جذب سطحی ضرایب تقسیم دره‌ای تقسیم می‌شوند ۱ ۶ . ۳۳۵1۲ ۳۵؛ رواناب پیک بیش‌ترین مقدار تراز یا بده بر اثر سیل یا یک واقعه بارش» به سیل پیک یا بده پیک نیز موسوم است ۱ ۱ ۷ ۷1۵۱ ۳۵۲10؛ پریفایتون جلبک چسبیده به بستر ۱ ۹ ۳0/00 دوره زمانی عکس‌العمل فصلی موجودات به تغییرات مدت زمان نور روزانه (به شکوفه نشستن» جوانه‌زنی دانه‌هاء ۸ 1 دوره تور 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. ۹ ددع1 ر۳]۵105؛ فتوسنتز . فتوسنتز در کلیه گیاهان که شامل گیاهان آبزی مانند آلگ و ماکروفیت می‌شود.ء انجام می‌گردد. فتوسنتز در باکتری‌های ابتدایی مانند آلگ آبی-سبز نیز صورت می‌گیرد ۱ ۳0 گروهی از گیاهان تک سلولی میکروسکوپی که در منابع آبی به صورت انفعالی حرکت می‌کنند. به آلگ نیز پلانکتون‌ها شامل فیتوپلانکتون (گیاهان) و زئوپلانکتون (جانواران) می‌شود ۱ 06 ۳۵۱۱۱؛ منبع نقطه‌ای بار آلودگی تخلیه شده در یک نقطه مشخص از لولهء کانال ریزش» مجاری انتقالی پساب تصفیه‌خانه‌های بهداشتی و صنعتی. منابع نقطه‌ای شامل بارگذاری آلودگی شاخه‌های فرعی به رودخانه اصلی نیز می‌شود ۳ 1 آلاینده آلاینده با میزان یا غلظتی که باعث ایجاد اثر سوء فیزیکی» شیمیایی یا زیستی در محیط طبیعی گردد. این ترم شامل پاتوژن‌هاء فلزات سمی» مواد سرطان‌زاء مواد اکسیژن‌خواه» یا دیگر مواد مضر می‌گردد. ۳( با . ۱ ۱ : ۱ ۱۰۴ ی تصفیه فاضلاب برای حدف یا کاهش الاینده قبل از تخلیه به داخل یک سامانه تصفیه یا منبع پذیرنده -------- صفحهٔ بعد -------- اردیف ‏ مفهوم یا اصطلاح توضیح ِ ارم وا ۹ ر معیاری از نرخ تولید و تجمع مواد آلی در اثر فعالیت‌های فتوسنتزی و کموستتزی ارگانیسم‌های تولیدکنشده 1 ۳۳1۳۵۲۷ 1 رل ۳ 8 ی ی ی ۱۳۵ تولید اولیه (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 ۶ 1 ۳۳1۳۵۳۲۷ فرایند تصفیه فیزیکی فاضلاب که در آن ترسیب جامدات معلق صورت می‌گیرد. در این فرایند معمولا ۲۵-۳۵ 1 ۳۳1۵۲۱۷ آلاینده‌های دارای پتانسیل آسیب رسانی زیاد که در لیست اولویت نظارتی و کنترلی قرار دارند. در این لیست. الاینده اولویت دارء آلاینده اولیه فلزات, مواد غیرآلی و دامنه وسیعی از ترکیبات آلی طبیعی و مصنوعی مشاهده می‌شود 16 16201101 : ارام ما دم . : ۳ : : ۸ )0۲060 ضریب توصیف کننده نرخ تغییر و تبدیل یک ماده در یک بستر محیطی با ویزژگی‌های فیزیکی» شیمیایی و ررض زیستی خاص مانند دما و غلظت اکسیژد ۱ ۹ 1)026۳۵11010؛ هوادهی شار خالص اکسیژن از اتمسفر به منبع آبی با سطح آزاد ۱ ۱۱۰ : منبع آبی پذیرنده شده به صورت طبیعی یا مصنوعی به آنها وارد می‌شود. ۱ ۳۵۵ 1۲۳۵۵۲۷ دامنه وسیعی از مواد آلی تولید شده توسط انسان که در مقابل تجزیه شیمیایی یا باکتریایی مقاوم می‌باشند. این مواد الی دیرپا ترکیبات شامل آفت‌کش‌هاء علف‌کش‌هاء تمیز کننده‌ها و حلال‌های خانگی» و سیالات خشک‌شویی می‌شود ۳ 10 166۷6 نرخ بارگذاری کنار گذاشته شده در محاسبات سهم‌بندی بار آلاینده برای به‌حساب آوردن عدم قطعیت‌ها و ظرفیت رزرو توسعه در آینده ۳ 6 ۹1۵0۲06 مدت زمان اقامت یک آلاینده در داخل یک بازه از رودخانه. زمان ماند از طریق بده جریان و حجم یک بازه زمان ماند رودخانه یا سرعت متوسط جریان و طول یک بازه رودخانه به دست می‌آید 0 تفس فرایند بیوشیمیایی که در آن ماده سوختی سلولی با کمک اکسیژن اکسید شده تا انرژی مورد نیاز تداوم حیات ۱۱۴ 1 تامین گردد؛ در حین تنفس اکسیژن مصرف شده و دی‌اکسید کربن آزاد می‌شود. فرایندهای تصفیه زیستی هوازی یا بی هوازی که شامل لجن فعال متداول می‌باشند و با هدف حذف مواد آلی ۵ 1 ۹000042۳۷ ۰ محلول طراحی می‌شوند. میزان حذف آلاینده‌های قابل تجزیه زیستی در این فرایندها به بالای ۹۰ درصد تصفیه ثأنویه می‌رسد. تصفیه‌خانه با چیدمان فرایندهای تصفیه فیزیکی -شیمیایی - زیستی به تصفیه خانه‌های ثانویه موسوم ۱۱۶۱ 500116۲ رسوب مواد آلی و غیرآلی ذره‌ای که به صورت تحکیم نیافته در کف منابع آبی تجمع می‌کنند. ۱ 0 500116 بخشی از جامدات تخلیه شده به منبع آبیء مواد آلی می‌باشند که پس از ته‌نشین شدن بسته به شرایط محیطی ۱۱۷ 0 ع(» به صورت هوازی و بی هوازی تجزیه می‌شوند. اکسیژن مصرف شده در حین تجزیه هوازی» مولفه اکسیژن‌خواه اکسیژن خواهی رسوب دیگری برای منبع آبی می‌باشد 0 : ۸ فرایند نشست رسوبات آبی یا بادی یا دیگر مواد 0 شبیه‌سازی استفاده از مدل‌های ریاضی برای تخمین رفتار مشاهده شده در یک سامانه آبی طبیعی در عکس‌العمل به ۱۱۹ ورودی‌ها 0 ؛ جذب ِ ۱ ۱ ۱۳۰ چسبیدن یون‌ها یا مولکول‌های موجود در گاز یا مایع به دره جامد در تماس با آنها |1۵۵۵ ع1216:-20۷ع51 . . [ َ ۱۳۱ حالت دا پا مدل ریاضی که از اعداد و ارقام ثابت ورودی برای پیش‌بینی ارقام ثابت غلظت‌های کیفیت آب استفاده می‌کند. مدل دایمی 0 51010131016116 ۷۲ نسبت استوکیومتری» نسبت نسبت مبتنی بر موازنه جرمی برای مواد مغذی» کربن و آلگ‌های آلی (نسبت نیتروژن -به-کرین) ۱ ۳ 5۱0۹1۵]6؛ سوبستره به مواد رسوبی کف در سامانه آبی طبیعی اشاره دارد. ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- با راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالا یی رودخانه‌ها 5 م5۳۲۵ ۱ ِ ۱ را ۱ آب‌های سطحی ۱ ۲ ]۵0 0ع0ع0دبا5 ذرات (رسوبات) معلق آلی و غیرآلی معلق و حمل شده توسط سیال (آب). تعلیق در اثر مولفه‌های به طرف ۱۳۵ : جامدات معلق بالای توربولانس» جریان آب. یا تعلیق کلوییدی می‌باشد. ع 1 16۲11۵۲۷ فرایندهای تصفیه فاضلاب طراحی شده برای حذف یا تغییر شکل‌های ترکیبات نیتروژن یا فسفر موجود در ۱ ۱ : تصفیه پیشرفته فاضلاب بهداشتی [۵ 10( 101۵" ۷ ۱۷1۳0۵00 کل نیتروژن آلی و آمونیاکی موجود در یک نمونه که توسط روش کلدال اندازه‌گیری می‌شود. نیتروژن کلدال کل از 1/1۵۳۳ ۳۵۵1 جمع سهم‌بندی‌های بار آلاینده و سهم‌بندی بار. یک حاشیه ایمنی برای هر دوی این سهم‌بندی‌ها در نظر ۸ ۵0ما1(ا13/1) گرفته می‌شود تا هر گونه بارگذاری اضافی صرف نظر از منبع بارگذاری باعث تجاوز از حدود استاندارد کیفیت حداکثر بار کل روزانه آب نگردد. 06 ]17۵11۵1۲ ؛ زمان گذر در چرخه‌های مواد مغذی, به میانگین مدت زمانی که یک ماده در یک فرم خاص باقی می‌ماند گفته می‌شود؛ ۱۳۹ به نسبت زیست توده به تولید نیز اطلاق می‌گردد. 4 آ]17۵۷۵؛ زمان پیمایش 1 ۱ 1 ۱۳۰ ۱ مدت زمان لازم برای عبور یک دره از یک مسیر مانند حوضه آبریزء سامانه رودخانه, یا یک قسمت رودخانه ۳ 0 1020 ۷۷:۵۱ قسمتی از کل حداکثر بارگذاری آلودگی روزانه یک رودخانه که به یک منبع نقطه‌ای موجود یا آنی آلوده‌ساز ۱۳۱ : سهم‌بندی بار آلاینده تخصیص داده می‌شود. زا 1 این معیارها می‌تواند عددی یا تشریحی باشد. معیارهای عددی غلظت‌های استنتاج شده از طریق روش‌های 4 02111۷ ۷۷/۵۱0۲ 1 : ۱ ِ ۳۷ بیع 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. 021 ۷۷/۵12۲ ۳ ی [ : , َ ۱ ی قانون یا مقرراتی است که از مولفه‌های کاربری یا کاربری‌های تعیین شده منابع آبی, معیارهای عددی و 0 زوپلانکتون ‏ حووانات بسیار ریز (پروتوزوئر» سخت‌پوست. جنین ماهی, لارو حشره) موجود در منابع آبی که به صورت انفعالی ۱۳۴ 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 -------- خواننده گرامی دفترنظام فنی اجرایی معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهورء با گذشت بیش از سی سال فعالیت تحقیقاتی و مطالعاتی خودء افزون بر چهارصد عنوان نشریه تخصصی-فنی» در قالب آیین‌نامه» ضابطه» معیارء دستورالعمل, مشخصات فنی عمومی و مقالهء به صورت تألیف و ترجمه, تهیه و ابلاغ کرده است. نشریه پیوست در راستای موارد یاد شده تهیه شده تا در راه نیل به توسعه و گسترش علوم در کشور و بهبود فعالیت‌های قابل دستیابی می‌باشد. دفترنظام فنی اجرایی -------- صفحهٔ بعد -------- 0۲ ع۵۲۷[۱1ع۲ 1۹1216 200 ۳12۵001۵ 51۳۵168216 1۵۲ ۳۲۵۹:۱۵۵۵ ۷۵۵ ۰ ب 7۳ ۷120۷2۱ مورزاعمزیری ۰ ۰ ب ها ب ب ب ب ۶5 روز کعزمی؟۹ 201 30) 0.481 ۳۲8۵۱۷ ا0 ۹/1۵۹۷ 15100 067۷اگ 5۱۳۵۱216 1۵۲ م1 او 016 [30102عع1 200 ۳۳۵۱166۲1۵8 ۵ 8۳۵۲ 0 ۳0۷۱1۵ [ 1203016۵ اه 85۳۵۲ 7 0 ۷۷/۵۱۲ ۵۳| 0711611۵5 ۱۳۳۳۳۳ ۳۳۳7 2000 -------- صفحهٔ بعد -------- با عنوان «راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها» با هدف آرائه اطلاعات کلی برای کارشناسان فنی و برنامه ریزان جهت مطالعات ظرفیت خود پالایی رودخانه‌ها و برنامه‌ریز ی تدوین یک استراتژی علمی به عنوان 1۸107 برای اصلاح کیفیت آب ضایع شده» رفع تهدیدات 9 مخاطرات ج بهسازی کیفیت‌آب رودخانه‌هایی است که|اکسیژن خواهی بیو شیمیایی (8۳01) زیاد. اکسیژن محلول (00) کم و مواد مغذی و پدیده تغذیه گرایی موجب افت کیفیت رودخانه شده است. این رأهنماء سطح میانه مطالعات ظرفیت بارگذاری و تدوین 1107 را مورد توجه قرار می دهد وظرفیت بار گذاری مواد سمی» پاتوزن‌هاء و رسوبات را دربرنمی گیرد. مرکز داده‌ورزی و اطلاع رد ۱58]: 978-964-179-291-8 ۱ سانی چا اس [ ی ۶ ِ ۱ ا ا ا 1 0 ۳ و ۹ ی یداو نون بو انح ند در منم ند دب ی 1 ی ۹ ۹ که و ۹ 0 0 5 ۹ ۹۵ ۹ ۹۹ ی ۹ 1 ار این وا ین ان دا ون نک مت اد نید باه ی 5