چکیده
خلیج گرگان بزرگترین خلیج، در دریای خزر بوده و در جنوب شرقی دریای خزر و در جهت شرق به غرب امتداد دارد. به طور کلی تمام تبادلات آب خلیج گرگان با دریای خزر از طریق مجرای آشوراده صورت می پذیردکه تنها مرز باز این خلیج در قسمت شمال شرقی خلیج است. بنابراین ویژگی های آب و رسوبات خلیج گرگان به شکل قابل توجهی با خصوصیات آب و رسوبات سواحل جنوبی دریای خزر شباهت دارد و هیدرودینامیک سواحل استان گلستان، به ویژه در خلیج گرگان تابع هیدرودینامیک عمومی دریای خزر و مقدار دبی خروجی رودخانه های منطقه می باشد.اختلاف تراز آب در خلیج گرگان ناچیز است و جزر و مدی نمی باشد. در این مطالعه ازمهرماه سال 1389 تاپایان سال 1392 ، خلیج گرگان از لحاظ کمی و کیفی مدلسازی شده و رفتار آن تحت سناریوهای کیفی مختلف ارزیابی شده و کیفیت آب خلیج گرگان طی30 سال آینده مورد بررسی قرار میگیرد. در این مطالعه از نرمافزار مایک 21 برای انجام مدلسازیها به صورت دو بعدی استفاده میشود. ابتدا به منظور شناخت هیدرودینامیک حاکم و چرخه جریان در خلیج و اندرکنش هیدرودینامیک خلیج با دریا از طریق دهانه ورودی، تأثیر اقلیم ، موج و جریان ها مدلسازی هیدرودینامیکی خلیج انجام شد. یکی از ملزومات مدلسازی هیدرودینامیکی، عمق اب است که از طریق انجام عملیات هیدروگرافی خلیج گرگان بدست آمد و سپس سطح و حجم آن در سال 2012 به ترتیب 466 کیلومتر مربع و 905.33 میلیون متر مکعب محاسبه شده و منحنی های تراز-حجم، تراز- سطح و سطح-حجم استخراج شدند . در ادامه، شوری خلیج گرگان مورد مدلسازی قرار گرفت. نظر به اینکه شوری پارامتری پایدار است لذا از زیربرنامه TM در مایک که قابلیت مدلسازی فرآیند پهن رفت-پخشیدگی را داراست استفاده شد و با کالیبره نمودن مدل شوری بطور همزمان، مقدار ضریب مانینگ و ضریب پخش رودخانه به ترتیب برابر 025/0 و 50 (D: متر مربع بر ثانیه) محاسبه شدند. نتیجه صحت سنجی مدل شوری بیانگر درصد خطای میانگین حدود 3 درصد میباشد. نحوه پخش آلودگی در خلیج، با اعمال منبع آلودگی پایدار بصورت نقطه ای در 6 نقطه مختلف از خلیج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که 9/99 درصد آلودگی تا فاصله 100 متری از خلیج توسط فرآیند ترقیق کم می شود. سپس مدلسازی اکسیژن محلول، آمونیاک، نیتریت و نیترات با استفاده از زیربرنامه ECOLAB در مایک انجام شد. به منظور انجام مدلسازی، ابتدا آنالیز حساسیت روی پارامترهای مدل انجام شد و پارامترهای مهم جهت کالیبراسیون مدل انتخاب شدند و مدل کالیبره و صحت سنجی شد. نتیجه صحت سنجی بیانگر درصد خطای میانگین پارامترهای اکسیژن محلول، آمونیاک، نیتریت و نیترات به ترتیب حدود 3، 4، 3/6 و 37 درصد بود. عملیات مکانیابی برای تعیین نقاط مناسب پرورش ماهیان گرمابی،سردآبی و فیل ماهی در خلیج گرگان با روش AHP انجام شد و مناطق مناسب پرورش در خلیج گرگان مشخص و رتبه بندی شدند. روش AHP نتایج بسیار خوبی را در عملیات مکانیابی انجام شده به نمایش گذاشت. سپس تعداد بهینه pen culture در یک مزرعه بر اساس ماکزیمم کردن مساحت مناطق مناسب پرورش و در نظر گرفتن فاصله اطمینان حدود 100 متر محاسبه شد. نتایج بیانگر تعداد 18، 18 و 20 pen culture در هر مزرعه به ترتیب برای پرورش ماهیان گرمابی، سردآبی و فیل ماهی میباشد. با در نظر گرفتن فاصله اطمینان 100 متر و تعداد بهینه pen culture نحوه چیدمان مزارع پرورش ماهیان سردآبی، گرمابی و فیل ماهی در خلیج گرگان و نقشه مزارع پرورش گونههای مختلف در خلیج در محیط GIS تعیین شد. بر اساس چیدمان تعیین شده، مساحت مناسب برای پرورش ماهیان گرمابی، سردآبی و فیل ماهی به ترتیب 225/9 کیلومترمربع (1060 مزرعه با 18 Pen Culture)، 833/3 کیلومترمربع (440 مزرعه با 18 Pen Culture) و 673/2 کیلومترمربع (276 مزرعه با 20 Pen Culture) میباشد. سپس مدلسازیها تحت 4 سناریوی مختلف بار آلودگی ناشی از آبزی پروری در خلیج گرگان (سناریو1: ابزی پروری در 6 ماهه اول سال، سناریو 2: آبزی پروری در 6 ماهه دوم سال، سناریو 3: آبزی پروری در طول سال و سناریو 4: پرورش فیل ماهی طی 3 سال) انجام شد و کیفیت آب خلیج طی 29 سال آینده تحت سناریوهای مختلف ابزی پروری و مقادیر مختلف آبزی پروری در هر سناریو مورد بررسی قرار گرفت. مکانهای اعمال آلودگی شامل مکانهای مناسب آبزی پروری در هر سناریو بود که قبلا در خلیج تعیین شده بودند. سپس رفتار خلیج گرگان تحت هر سناریو تعیین شد و منحنی های تغییر الودگی با میزان پرورش در هر سناریو ترسیم شدند. در نهایت مقدار پرورش متناسب با توان خودپالایی خلیج که منجر به آلودگی خلیج نخواهد شد برای سناریوهای مختلف محاسبه شد و از طرفی چیدمان مزارع پرورش در خلیج، فاصله مزارع و تعداد استخر پرورش در هر مزرعه محاسبه شد. بطور کلی نتایج نشان داد که توان آبزی پروری خلیج کمتر از 300 تن در سال است.