كاربرد روش رونديابي ماسكينگام غيرخطي در پيش‌بيني منحني‌هاي غلظت‌ زمان آلاينده‌ها در رودخانه‌ها

Operation of the non-linear Muskingum model in the prediction of the pollution breakthrough curves through the river reaches

روش ماسكينگام در هر دو نوع خطي و غيرخطي آن از روش‌­هاي بسيار متداول در رونديابي سيلاب درون بازه­‌هاي رودخانه‌­ها مي­‌باشند. سادگي كار و مرحله‌­اي بودن محاسبه دبي سيلاب خروجي از بازه رودخانه­‌اي از مزاياي اين روش هستند. به دليل شباهت شكلي هيدوگراف‌­هاي خروجي از رودخانه­‌ها و منحني­‌هاي رخنه آلاينده‌­ها، در اين مطالعه سعي گرديد تا كارائي روش ماسكينگام غيرخطي به منظور پيش­ بيني منحني‌­هاي غلظت-زمان در پائين ­دست بازه رودخانه­‌ها آزمون شود. از داده­‌هاي صحرائي برداشت شده در رودخانه­‌هاي مونوكيسي و آنتياتم (برداشت شده توسط USGS) كه در آن­ها از آلاينده رودامين استفاده شده بود و در سنوات مختلف به ترتيب در چهار و هشت مقطع عرضي، برداشت شده بودند، استفاده شد. سري­‌هاي سه­ تايي براي ضرايب مدل غيرخطي مذكور در هر بازه رودخانه استخراج شد و سپس منحني­‌هاي رخنه آلاينده در هر موقعيت بازسازي گرديد. نتايج امر مبين اين مسئله مي­‌باشد كه از لحاظ ابعادي اين مدل قادر به بازسازي مطلوب منحني است ولي در بازسازي ترم انتقال حاصل از سرعت عمومي جريان، اين مدل با محدوديت‌­­هايي همراه مي­‌باشد و براي رفع آن مي‌­بايستي منحني رخنه به اندازه نسبت طول بازه به سرعت عمومي جريان شيفت داده شود. همچنين به منظور فهم بهتر تاثير پارامتر­هاي مدل در ميزان غلظت شبيه‌­سازي شده، آناليز حساسيت انجام شد و مشاهده گرديد كه پارامتر­هاي ، k و به ترتيب بيشترين تا كمترين تاثير را در ميزان غظت آلاينده دارد. همچنين مشخص شد كه پارامتر توان اين مدل ( ) براي انتقال آلاينده‌­ها، در محدوده (1/4-0/1) نوسان نموده و داراي مقدار متوسط 0/85 است. مقدار ضريب وزني ( ) نيز در محدوده (1- تا 1+) به دست آمد ولي درصد مقادير بزرگ‌تر از صفر بيشتر بوده مقدار ميانگين آن 0/91 به دست آمد.

The Muskingum model in both types of the linear and non-linear is one the most common models in the flood routing through the river reaches. The simplicity and being stepwise in calculating the exit flood hydrographs are the advantages of this model. Because of the similarity between the shape of the flood hydrograph and pollution breakthrough curves, it is tried to examine the applicability of the non-linear Muskingum model in the prediction of the contaminant concentration in downstream of the river reaches. The field data series of the MONOCACY and ANTIETAM Creek Rivers which were gathered by USGS have been used. During the tests, Rhodamine was used and the concentration pollute graphs were acquired in the four and eight cross-sections of the mentioned rivers, respectively. The triple sets of the model parameters have been extracted in each reach, then the BC curves have been simulated in each position using them. It is observed that this model can rebuild the dimensions of the exit BC curve properly but, it also has some limitations in the modeling of the convection term of the pollution using average flow velocity. For its solution, the extracted BC curves have been transported along the time axis with the magnitude of in which L is the reach length and u is the average flow velocity. Also, for a better understanding of the effects of the model parameters in the simulated concentrations, the sensitivity analysis has been performed and it is found that the parameters of the , and are the most to less effective parameters in the concentration calculation, respectively. It was also found that the power parameter of this model (m) for pollution transport fluctuates in the range (0.1-1.4) and has an average value of 0.85. The value of the weighted coefficient (x) was also obtained in the range (-1 to +1), but the frequency of values greater than zero was greater and its average value was reduced to 0.91.