ارزیابی کیفیت آب رودخانه هراز با کاربرد شاخص‌های کیفی IRWQI، NSFWQI و CCMEWQI و بهینه‌سازی به روش سطح پاسخ (RSM)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست- دانشگاه شهید بهشتی

10.22059/jwim.2025.398878.1247

چکیده

این مطالعه با هدف مقایسه سه شاخص پرکاربرد کیفیت آب شامل شاخص ملی ایران(IRWQI)، شاخص بنیاد ملی بهداشت (NSFWQI)و شاخص شورای وزرای محیط زیست کانادا(CCMEWQI)،داده‌های حاصل از نمونه‌برداری در رودخانه هراز (نه ایستگاه در دو فصل زمستان و تابستان) به‌عنوان نمونه مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد هر سه شاخص توانایی طبقه‌بندی نسبی کیفیت آب را دارند، اما تفاوت‌هایی در میزان حساسیت و تفکیک‌پذیری آن‌ها مشاهده شد؛ به‌طوری‌که شاخص NSFWQI در اغلب موارد نتایج خوش‌بینانه‌تری ارائه داد. همچنین برای تحلیل تأثیر پارامترهای مختلف بر خروجی هر شاخص و بهینه‌سازی مدل‌سازی کیفی، از روش سطح پاسخ (RSM) استفاده شد. نتایج بیانگر آن است که در فصل تابستان پارامترهای نیترات، فسفات، اکسیژن محلول و آمونیوم به ترتیب دارای اهمیت بالاتری می‌باشند و مجموعاً 83درصد را در بر می‌گیرد و در فصل زمستان پارامترهای اکسیژن خواهی بیولوژیکی و شیمیایی، سختی کل و اسیدیته به ترتیب دارای اهمیت بالایی می باشند و مجموعاً 82 درصد را در بر می‌گیرد. وضعیت کیفیت آب بر اساس شاخصNSFWQI در فصل تابستان پایینتر از فصل زمستان است. در فصل زمستان100درصد از ایستگاه‌ها دارای کیفیت متوسط و خوب می‌باشد ولی در فصل تابستان حدود 34 درصد در وضعیت متوسط و خوب قرار دارند. هچنین بر مبنای این شاخص در امتداد رودخانه شاهد روند کاهش کیفیت آب در هر دو فصل می‌باشیم. این پژوهش نشان می‌دهد که انتخاب شاخص می‌تواند بر تفسیر وضعیت کیفی آب تأثیرگذار باشد و ترکیب آن با روش‌های آماری مانند RSM می‌تواند ابزار مؤثری برای مدیریت کیفی منابع سطحی در سایر رودخانه‌ها نیز فراهم کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessment of Haraz River Water Quality Using IRWQI, NSFWQI, and CCMEWQI Indices and Optimization through Response Surface Methodology (RSM)

نویسندگان [English]

  • Yasaman Tajabadi 1
  • Homayoun Motiee 2
  • Ali Moridi 1
1 Civil, Water and Environmental Faculty, Shahid Beheshti University
2 Faculty of Civil, Water and Environmental- Shahid beheshti University
چکیده [English]

Rivers as one of the primary sources of freshwater supply, play a vital role in meeting environmental, agricultural, and human needs. Assessing the water quality of these resources is essential for sustainable management and minimizing environmental risks. Selecting an appropriate index for surface water quality assessment remains a key challenge in water resources management. In this study, with the aim of comparing three widely used water quality indices—namely, the Iranian National Water Quality Index (IRWQI), the National Sanitation Foundation Water Quality Index (NSFWQI), and the Canadian Council of Ministers of the Environment Water Quality Index (CCMEWQI)—data collected from the Haraz River (nine stations in two seasons: winter and summer) were used as a case study. The results showed that all three indices were able to classify relative water quality, although differences were observed in their sensitivity and discriminatory power. Specifically, the NSFWQI tended to yield more optimistic results in most cases. In addition, the Response Surface Methodology (RSM) was applied to analyze the influence of different parameters on each index and to optimize the quality modeling process. Findings indicated that in summer, nitrate, phosphate, dissolved oxygen, and ammonium were the most influential parameters, accounting for a total contribution of 83 Percent, whereas in winter, biological oxygen demand, chemical oxygen demand, total hardness, and pH were most influential, accounting for 82 Percent. Water quality status based on the NSFWQI was lower in summer than in winter. During winter, 100 Percent of the stations were classified as having medium to good quality, while in summer only about 34 Percent of the stations fell within this range. Moreover, based on this index, a declining trend in water quality was observed along the river in both seasons. This study highlights that the choice of index can significantly affect the interpretation of water quality status and that integrating indices with statistical methods such as RSM can provide an effective tool for surface water quality management in other rivers as well.

کلیدواژه‌ها [English]

  • RSM
  • Water Quality
  • IRWQI
  • NSFWQI