استفاده از رويكرد پويايي سيستم جهت مدل‌سازي اوتريفيكاسيون در درياچه‌هاي مصنوعي

Using system dynamics approach to simulating eutrophication in artificial lakes

مقدمه: امروزه با ورود انواع پساب‌ها و رواناب‌ها به منابع آب، فرايند اوتريفيكاسيون يا تغذيه‌گرايي به شدت تسريع شده است. چنين است كه نياز به مديريت درياچه‌هاي طبيعي و مصنوعي، به منظور پيش‌گيري يا به تعويق انداختن اين مشكل، به وجود آمده است. تغذيه‌گرايي يك فرايند پيچيده است. يكي از ابزارهايي كه در اين زمينه مي‌تواند ما را ياري كند، مدل‌سازي فرايند تغذيه‌گرايي مي‌باشد. امروزه مدل‌هاي زيادي وجود دارد كه اين كار را انجام مي‌دهد. نياز به طيف وسيعي از داده‌ها، يادگيري مشكل و نياز به زمان طولاني از مشكلات اين مدل‌ها مي‌باشد. امروزه جهت مديريت تغذيه‌گرايي اغلب از ابزارهاي كامپيوتري، به ‌ويژه مدل‌سازي رياضي بهره گرفته مي‌شود. روش‌ها: در اين مقاله يك مدل فرايندي ساخته شد. نخست سيستم تغذيه‌گرايي، مشخصات و پارامترهاي آن تعيين و روي صفحه VenSim ايجاد شد. سپس روابط رياضي هر فرايند تعيين و وارد كامپيوتر شد. در نهايت مدل با استفاده از داده‌هاي يك مخزن، كاليبره و تأييد شد. اين مدل متغيرهاي اصلي تغذيه‌گرايي را مدل مي‌كند. اين متغيرها شامل فسفر، نيتروژن، فيتوپلانكتون و زئوپلانكتون است. يافته‌ها: با بررسي نتايج حاصل از مدل، يك شكوفايي جلبكي مشاهده شد. در كاليبراسيون مدل، ثابت نيم اشباع نيتروژن برابر 10 ميلي‌گرم بر ليتر بر حسب نيتروژن، ثابت نيم اشباع فسفر برابر 5 ميلي‌گرم بر ليتر بر حسب فسفر به دست آمد. نتيجه‌گيري: يافته‌هاي مدل نشان داد كه فسفر يك عامل محدود كننده در مخزن است. نتايج حاصله بيان‌گر آن است كه در مقايسه با مدل‌هاي ديگر، استفاده از اين مدل براي كاربر آسان‌تر بوده، با داشتن كمترين داده‌ها، نتايج مطلوب حاصل مي‌گردد.

Background: Nowadays the eutrophication of water bodies is enhanced due to discharge of effluents and runoffs. Therefore, there is a demand for the management of natural and artificial lakes to prevent or postpone this problem. Lakes eutrophication is a complex process. Therefore computerized models are very important tools to describe this process. Although there are several models for this, but these are not suitable for managing and overall assessment of water resources. Methods: In this study a processing model was constructed. First the euthrophication system, parameters and characteristics were defined on Vensim. Then mathematical equations of each process was determined and entered to the system. Finally, the calibration and validation of the model was conducted by Long Lake reservoir data. Findings: Based on the findings of this model major euthrophication variables include phosphorus, nitrogen, phytoplankton and zooplankton could be stimulated. The findings of calibration and validation of the model is pointed that this model can simulate euthrophication with minimum data. Conclusion: it was indicated by the results that phosphorus is a limitation factor in reservoir. The unique properties of this model are its simplicity and minimum needs data.