منصة الرسائل والاطاريح: النمذجة العددية لمراقبة نوعيه المياه في نهر الحـلـه، العــراق: محاكـــــاة وسينــــاريوهات أدارة المياه

الخلاصة

منذ أن تطورت الأنشطة الصناعية والبشرية بطرق مختلفة في العراق، تراجعت نوعية المياه على طول نهر الحلة، وهو المصدر المائي الوحيد في مدينة الحلة لمياه الشرب. في هذا البحث تم استكشاف ومحاكاة نوعية المياه لطول نهر الحلة المار بمركز مدينة الحلة باستخدام نموذج يسمى “نموذج QUAL2K” وهو إطار نمذجة عددي لمراقبة نوعية المياه في الأنهار بالاعتماد على الجودة الهيدروليكية وجودة المياه. تم جمع البيانات على طول 6.8 كم لاستخدامها كمدخلات بواسطة النموذج. تم قياس مكونات جودة المياه بما في ذلك الأوكسجين المذاب (DO), والطلب على الأوكسجين البيولوجي الكربوني (CBOD), ودرجة الحموضة, والتوصيل الكهربائي (EC), والقلوية (ALK), ودرجة الحرارة (درجة الحرارة) في تسع محطات أخذ عينات تقع على طول هذا النهر في أكتوبر 2022 (موسم التدفق المنخفض) ويناير 2023 (موسم التدفق العالي). كشفت مقارنة النتائج التجريبية مع المعايير أن متوسط قيمة ,DO ,CBODu ,pH ,EC ,ALK ودرجة الحرارة كانت ضمن المعايير العراقية ومعايير منظمة الصحة العالمية ويمكن اعتبارها قيمة مقبولة. تمت معايرة النموذج والتحقق من صحته لكلا الموسمين لضمان الدقة أولاً. أشارت الأخطاء الإحصائية للتنبؤات النموذجية لـ (,DO ,CBODu ,pH ,EC ,ALK ودرجة الحرارة) مقارنة بالقياسات الميدانية إلى وجود توافق جيد خلال كل من موسم الجفاف والمطر. أظهرت النتائج أن معدل تدفق نهر الحلة يؤثر على نموذج المحاكاة للأوكسجين المذاب عن طريق خفض مستواه على طول النهر قليلاً لأن التدفق يصل إلى المدينة مع ارتفاع الطلب على الرواسب والمواد المغذية من المناطق الزراعية أعلى النهر. ومع ذلك، فإن سلوك التخفيض هذا يعتمد بشكل أساسي على ظروف النهر المائية وجودة المياه مثل تصريف مصدر التلوث، وغياب الطحالب، والنشاط البكتيري، وتحلل المواد العضوية، والرواسب السفلية. ونتيجة لذلك، أظهر ناتج النموذج سلوك التخفيض لتوزيع CBODu حيث يقلل التدفق العالي من قيم CBODu. أظهرت نتائج محاكاة نموذج الاتحاد الأوروبي أنه في حالة زيادة معدل تدفق المياه، تزداد موصلية المياه بسبب زيادة الأيونات في مياه النهر. بالنسبة لمحاكاة نماذج pH و Alk، أدت زيادة معدل تدفق النهر إلى زيادتها أيضًا. تم إجراء تحليل حساسية النموذج لاستكشاف جودة مياه النهر ولتسليط الضوء على كيفية تأثير بعض العوامل على محاكاة النموذج، ثانيًا. من أجل دراسة تأثير تغير ظروف النهر على محاكاة النموذج، تنوعت المدخلات الرئيسية للنموذج الذي تمت معايرته والتحقق من صحته بشكل كبير. تم تنفيذ ذلك عن طريق تغيير أحد مدخلات النموذج والاحتفاظ بالمدخلات الأخرى دون تغيير. بعد ذلك، تم عرض نتائج محاكاة النموذج لاستكشاف نتائج التغيير المحددة هذه. يعد هذا التحليل مهمًا لأنه يعطي إشارة للمستخدم حول كيفية تأثير بعض المتغيرات على محاكاة النموذج واستقراره. تم فحص تأثير معامل معدل الأكسدة CBOD لكل من المواسم الجافة والرطبة. هذه الميزة مهمة لتشغيل النموذج بشكل عام. ويمكن استخدامه لمعايرة النموذج. بالنسبة لـ CBODu، كان تأثير معدل أكسدة CBODu طفيفًا بسبب انخفاض تركيز CBODu في النهر. ومع ذلك، عانى النهر من انخفاض في قيم الاوكسجين المذاب عندما ارتفع معدل أكسدة CBOD إلى 0.2 يوم-1 وأصبح أكثر لمدة 0.5 يوم-1. وقد يزيد معدل الأكسدة هذا بسبب التفاعلات الكيميائية؛ على سبيل المثال، يمكن لأكسدة المركبات غير العضوية مثل الحديد أو الكبريت أن تستهلك أيضًا الأوكسجين المذاب. بالإضافة إلى ذلك، فإن معامل معدل إعادة التهوية مهم لتشغيل النموذج بشكل عام. ويمكن استخدامه لمعايرة النموذج. تم دمج العديد من المخططات داخل النموذج. وتعتمد معظم هذه المعادلات على دراسات ميدانية لتيارات أو قنوات مختبرية مختارة. ومع ذلك، يمكن تحديد معامل معدل إعادة التهوية في النموذج عن طريق تحديد قيمة محددة. ومع ذلك، فقد وجد أن معادلة معدل إعادة التهوية الداخلية قابلة للتطبيق في هذه الدراسة. علاوة على ذلك فإن تأثير معامل الخشونة على سرعة مياه النهر كان معنويا. ونتيجة لذلك فإن زيادة معامل الخشونة من 0.08 إلى 0.09 و0.1 أدت إلى خفض متوسط السرعة بنسبة 7.41% و12.96% على التوالي. أخيرًا، تم إجراء تحليل قدرة إدارة نموذج QUAL2K لدراسة تأثير مصادر نقاط التلوث على مستوى DO لنهر الحلة نظرًا لأن وجود مصادر نقاط التلوث على طول النهر يمكن أن يكون له العديد من التأثيرات السلبية على النظام البيئي للنهر وجودة مياهه. أشارت النتائج إلى أن وجود مصادر نقاط التلوث هذه أدى إلى انخفاض مستوى الأوكسجين المذاب أسفل مواقع المصب، اعتمادًا على تركيز الملوثات المصدر وتصريفها. إن وجود مصدر ملوث واحد من BOD5 عند نقطة 2.8 كم بتركيز ملوث 100 و 150 و 200 ملجم / لتر وتصريف 1 م3 / ثانية أدى إلى انخفاض الأوكسجين المذاب في النهر ولكن الانخفاض في حالة 200 ملجم / لتر كان ضخمة وأكبر من تلك التي تبلغ 100 و 150 ملغم / لتر. أدت إضافة المزيد من المصادر النقطية إلى تقليل الأوكسجين المذاب أكثر من حالة مصدر نقطي واحد.