مدلسازی حرکت بار رسوب در رودخانه ارس با استفاده از روش تفاضل محدود
چکیده
مسئله حمل و نقل رسوب در رودخانه ها جزء موضوعات مدرن زیست محیطی محسوب می شود. حمل رسوب باعث از بین رفتن لایه بارور رویین خاک و کاهش محصولات دانه ای، اختلال در اکوسیستم آبی، کاهش کیفیت آب، حمل فلزات سنگین، افزایش هزینه تصفیه، کاهش حجم مخازن، افزایش فرسایش و ... می شود. مسئله کمبود منابع و مشکلات مربوط به کیفیت آب در ایران، بر اهمیت این مسئله افزوده است. این مطالعه بر موضوع حمل بار معلق رسوب در رودخانه ارس متمرکز شده است. بار رسوب در این رودخانه باعث پایین آمدن کیفیت آب و ایجاد مشکلاتی در زمینه مصارف شرب و کشاورزی در استان های آذربایجان غربی و شرقی شده است. از این رو بررسی وضعیت رسوب و پیش بینی غلظت آن، می تواند کمک شایانی در زمینه مدیریت کیفیت آب رودخانه داشته باشد. منطقه مورد مطالعه حد فاصل بند آگاراک تا روستای قره چیلر واقع بر مرز استان آذربایجان شرقی و کشور ارمنستان است. در این مطالعه الگویی یک بعدی در زمینه حمل بار معلق رسوب ارائه شده است. جهت جداسازی معادلات و حل آن از روش عددی تفاضل محدود به همراه روش مشخصات در مرزها استفاده شده است. همچنین برای نوشتن کد مربوطه، زبان برنامه نویسی ویژوال c++ بکار رفته است. در الگوی ارائه شده، توزیع دانه های بستر به شکل غیر یکنواخت در نظر گرفته شده و سه سناریو برای مطالعه توزیع دانه ها و تاثیر تجمع و توده ای شکل شدن آنها ارائه شده است. همچنین برای محاسبه ظرفیت انتقال مقطع، احتمال وضعیت قرارگیری دانه ها نسبت به هم محاسبه شده است. بعلاوه در یک سناریوی اصلاح شده اثر دما بررسی شده و اثر ph، tds، bod و do بر غلظت بار معلق مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت سنجش الگوی ارائه شده، غلظت بار معلق اندازه گیری شده، با داده های بدست آمده از الگوی عددی قیاس شده است. در این مقایسه مشاهده شد که داده های الگو و داده های واقعی انطباقی درحدود 92% دارند و میانگین خطای محاسباتی برای هر سه سناریو در حدود 8% است. این امر نشانگر قابلیت مناسب الگوی ارائه شده در زمینه پیش بینی مقدار غلظت بار معلق در رودخانه ارس است.