عنوان پایان‌نامه
بررسی تأثیرپذیری شاخص توان خودپالایی رودخانه از ضرایب پخش طولی، زوال و هوادهی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مهندسی منابع آب
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6570;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70790
- تاریخ دفاع
- ۲۴ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- مهدی محمدی قلعه نی
- استاد راهنما
- کیومرث ابراهیمی
- چکیده
- در رساله حاضر میزان تأثیرپذیری اکسیژن محلول به عنوان شاخص توان خودپالایی رودخانه از سه ضریب هوادهی، پخش طولی و زوال بررسی شده است. به منظور دسترسی به اهداف رساله حاضر از تکنیک‌های داده‌برداری میدانی از یک رودخانه و یک کانال بتنی موجود به عنوان مدل فیزیکی و همچنین کاربرد تکنیک‌های عددی در قالب برنامه‌نویسی کامپیوتری و مقایسه نتایج با کاربست مدل کیفی Qual2Kw استفاده شد. نمونه‌برداری از رودخانه دیناچال طی دو نوبت و از کانال فیزیکی طی سه نوبت انجام و به همراه هشت سری از داده‌های موجود رودخانه سفیدرود در مدل‌سازی‌های مختلف کامپیوتری استفاده شد. نتایج نمونه‌برداری از رودخانه دیناچال حاکی از بیشتر بودن غلظتهای نیترات و اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی در شهریور 1391 در مقایسه با اردیبهشت 1392 می‌باشد همچنین حدود تغییرات اکسیژن محلول رودخانه دیناچال در دو نوبت اندازه‌گیری بین 5/6 تا 5/7 میلی‌گرم بر لیتر متغیر می‌باشد. نتایج حل عددی حاکی از دقت بیشتر روش عددی آپ‌استریم با رابطه هوادهی بولتون با مقادیر ضریب همبستگی و میانگین قدرمطلق خطا به ترتیب برابر 995/0، 033/0 و 993/0، 044/0 برای شهریور 1391 و اردیبهشت 1392 می‌باشد. رابطه‌های پارخواست و پومروی (1972)، باچلر و لازو (1999) و اکونر و دوبینز (1958) بهترین روابط در تخمین ضریب نرخ بازهوادهی رودخانه سفیدرود از بین روابط مورد مطالعه می‌باشند. مقدار میانگین ضریب پخش طولی در آزمایش‌های ردیابی برای سه طول اختلاط 45، 75 و 100 متر برابر 95/2 مترمربع بر ثانیه محاسبه شد. همچنین رابطه استخراجی در رساله حاضر به همراه روابط کاشفی‌پور و فالکونر (2002)، سئو و چئونگ (1998) و ساهای و دیوتا (2009) دقت بیشتری در برآورد ضریب پخش طولی نسبت به سایر روابط تجربی دارد. بیشترین ضریب همبستگی در بین پارامترهای مدل‌سازی شده با استفاده از مدل Qual2Kw با مقادیر اندازه‌گیری‌شده، در مراحل واسنجی و صحت‌سنجی به ترتیب برابر 77/0 در عمق جریان و 78/0 در نیتروژن کل می‌باشد. نتایج آنالیز حساسیت مدل نشان داد که اکسیژن محلول در رودخانه سفیدرود بیشترین حساسیت را به ترتیب نسبت به ضریب هوادهی، توان عمق جریان و ضریب زوال اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی از خود نشان می‌دهد.
- Abstract
- The main objective of this thesis is to investigate the influence of reaeration rate, longitudinal dispersion coefficient and decay rate on dissolved oxygen content as an indicator of river assimilative capacity. In order to achieve this aim, field sampling from a river and a channel (as a physical model) was conducted along with numerical methods involving computer programming. The results were then compared to the well established water quality model Qual2Kw. Data collected from two field campaigns from Dinachal River and three experiments on the channel showed that the concentrations of nitrate and biochemical oxygen demand were higher in September 2012 compared to May 2012. Measured dissolved oxygen in Dinachal River varied between 5.6 to 5.7 mg L-1. Results from numerical methods show that UPSTREAM scheme involving Bolton equation had the highest accuracy with corresponding correlation coefficients (r2) and mean absolute errors equal to 0.995 and 0.033 for September and 0.993 and 0.044 for May 2012, respectively. Parkhurst and Pomeroy (1972), Baecheler and Lazo (1999) and O’Connor and Dobbins (1958) equations were the best equations to estimate reaeration rate coefficient in Sefidroud river. In the tracing experiments an average longitudinal dispersion coefficient of 2.95 m2 s-1 was achieved for the three mixing lengths of 45, 75 and 100 m. The equation obtained here, together with equations from Kashefipour and Falconer (2002a), Seo and Cheong (1998) and Sahay and Dutta (2009) have more accuracy to estimate longitudinal dispersion coefficient than other empirical equations in the literature. The highest r2 between model parameters using Qual2Kw model compared with measured data, in calibration and verification steps were equal to 0.77 and 0.78 for the total nitrogen and flow depth parameters, respectively. The lowest root mean square error regarding the biochemical oxygen demand and dissolved oxygen parameters were estimated to be 3.22 and 0.32 in November 20
