«یادداشت تحقیقاتی» برآورد ضریب انتشار طولی آلاینده‌ها در کانال مرکب با دو ردیف پوشش گیاهی صلب) درخت( روی سیلاب‌دشت

نوع مقاله: یادداشت تحقیقاتی

نویسندگان

1 دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

2 دانشکده کشاورزی- دانشگاه شیراز

چکیده

گیاهان موجود در سیلاب‌دشت باعث پیچیده­تر شدن ساختار جریان در مقاطع مرکب می­شوند. با این وجود گیاهان می‌توانند تأثیر به سزایی در بهبود کیفیت آب، از جمله کاهش غلظت آلاینده‌ها ایجاد کنند. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی تأثیر دو ردیف پوشش گیاهی روی سیلاب‌دشت بر ضریب انتشار طولی و نحوه‌ی تغییر غلظت در پایین‌دست آلودگی توسط ماده‌ی زوال ناپذیر پرمنگنات پتاسیم پرداخته شده است. آزمایش‌ها بر روی یک فلوم مستقیم به طول 8 متر، عرض 25/0 متر و ارتفاع 6/0 متر با مقطع مرکب مستطیلی انجام شده است. پوشش گیاهی با استوانه­های فلزی شبیه­سازی شده‌اند. تغییرات غلظت در سه مقطع در پایین‌دست محل تزریق، با تصویربرداری از ابر آلودگی و استفاده از تکنیک پردازش تصویر در نرم‌افزار متلب بررسی شده‌ است. نتایج نشان داد وجود دو ردیف درخت روی سیلاب‌دشت به دلیل تقویت جریان برشی بین گیاهان روی سیلاب‌دشت و دیواره سیلاب‌دشت تأثیر زیادی بر ضریب انتشار طولی آلودگی دارد. بر این اساس، وجود درختان در یک عمق نسبی خاص (56/0) تا میزان 2/39 درصد ضریب انتشار طولی را نسبت به حالت بدون پوشش گیاهی افزایش می‌دهد و باعث کاهش غلظت آلودگی در نواحی پایین‌دست محل تزریق می‌شود. نتایج ضریب بدون بعد انتشار طولی به دست آمده در این پژوهش با روابط ارائه شده توسط محققان مختلف مقایسه شد و دقت روش‌های مورد بررسی در برآورد ضریب انتشار طولی در آبراهه‌های مرکب با پوشش گیاهی روی سیلاب‌دشت ارزیابی شد. نتایج نشان داد مدل‌های Elder (1959) و Deng et al, (2002) با دقت بالاتری ضریب انتشار طولی رابرای حالت دو ردیف پوشش گیاهی سیلاب‌دشت برآورد می‌کنند.

کلیدواژه‌ها


جاعل، آ؛ موسوی جهرمی، ح.؛ کاشفی‌پور، م. و سلطانی محمدی، ا. (1387). "تخمین ضریب انتشار طولی در کانال‌‌های آبیاری"، دومین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی، اهواز، دانشگاه شهید چمران.

حمیدی ‌فر، ح.؛ امید، م.ح.؛ امیری، م. ج. و بهرامی، م. (1395). "کاربرد روش پردازش تصویر دیجیتال در برآورد ضریب انتشار طولی در آبراهه‌های مرکب"، نشریه‌ی پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. جلد 23، شماره 4،ص.ص. 281-293

حمیدی ‌فر، ح.؛ امید، م.ح. و کشاورزی، ع.ر. (1392). "بررسی آزمایشگاهی ضریب انتشار طولی آلاینده‌ها در رودخانه‌های با مقاطع مرکب"، سومین کنفرانس بین‌المللی برنامه‌ریزی و مدیریت محیط‌زیست، دانشگاه تهران، تهران.

Choi, S. and Lee, J. (2012). “Impact of vegetation on contaminant transport in partly-vegetated open-channel flows”. Proceedings of the 9th International Symposium on Ecohydraulics. 17th to 21thSeptember, Vienna, Austria.

Deng, Z.Q.; Bengtsson, L.; Singh, V.P. and Adrian, D.D. (2002). “Longitudinal dispersion coefficient in single-channel streams”. Journal of Hydraulic Engineering. 128(10), pp. 901-916.

Elder, J.W. (1959). “The dispersion of marked fluid in turbulent shear flow”. Journal of Fluid Mechanics. 5(4), pp. 544-560.

Fischer, H.B.; List, E.; Koh, R.; Imberger, J. and Brooks, N. (1979). “Mixing in island and coastal waters”. Academic. New York.

Glover, R.E. (1964). “Dispersion of dissolved or suspended materials in flowing streams”. Geological Survey Professional Paper, 433-B, pp. 33.

Hamidifar, H.; Omid, M.H. and  Keshavarzi, A. (2015). “Longitudinal dispersion in waterways with vegetated floodplain”. Ecological Engineering. 84, pp. 398-407.

Kashefipour, S. M., and Falconer, R. A. (2002). “Longitudinal dispersion coefficients in natural channels”. Water Research, 36(6), 1596-1608.

Lightbody, A. F., and Nepf, H. M. (2006). “Prediction of near-field shear dispersion in an emergent canopy with heterogeneous morpholog”. Environmental Fluid Mechanics, 6(5), 477-488.

Magazine, M.K.; Pathak, S.K. and Pande, P.K. (1988). “Effect of bed and side roughness on dispersion in open channels”. Journal of Hydraulic Engineering. 114(7), pp. 766-782.

McQuivey, R.S. and Keefer, T.N. (1974). “Simple method for predicting dispersion in streams”. Journal of the Environmental Engineering Division. 100(4), pp. 997-1011.

Nepf, H.M.; Mugnier, C.G. and Zavistoski, R.A. (1997). “The effects of vegetation on longitudinal dispersion”. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 44(6), pp. 675-684

Parker, F.L. (1961). “Eddy diffusion in reservoirs and pipelines”. Journal of the Hydraulics Division. 87(3), pp. 151-171.

Perucca, E., Camporeale, C. and Ridolfi, L. (2009). Estimation of the dispersion coefficient in rivers with riparian vegetation. Advances in Water Resources, 32(1), 78-87.

Seo, I.W. and  Cheong, T.S. (1998). “Predicting longitudinal dispersion coefficient in natural streams”. Journal of Hydraulic Engineering. 124(1), pp. 25-39.

Tanino, Y., and Nepf, H. M. (2008). “Lateral dispersion in random cylinder arrays at high Reynolds number”. Journal of Fluid Mechanics, 600, 339-371.

Taylor, G. (1954). The Dispersion of matter in turbulent flow through a pipe, Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematica, Physical and Engineering Sciences Conference. 223, pp. 446-468.