بررسی ضرایب انتشار طولی آلودگی‌های غیرواکنشی در محیط‌های سنگدانه‌ای

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه مراغه، مراغه

2 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه‌های هیدرولیکی -گروه مهندسی عمران دانشگاه مراغه، مراغه

3 دانشیار سازه‌های هیدرولیکی،گروه مهندسی عمران، دانشگاه مراغه، مراغه

چکیده

در بسیاری از جریان­های عبوری از بدنه سد­های سنگریزه­ای و یا زه­کش­های طویل سنگی شامل جریان درون­گذر دارای سطح آزاد، مدل­سازی فرایند­های جابجایی و انتشار آلایند­ه ها از مهمترین مباحث می­باشد. در این تحقیق با استفاده از محلول کلرید سدیم و حسگر­های هدایت الکتریکی که درون محیط سنگ­دانه­ ای کار گذاشته شده بود، اقدام به برداشت منحنی­های رخنه آزمایشگاهی شد و با استفاده از حل تحلیلی معادله جابجایی-انتشار غیرماندگار و روش بهینه ­سازی برازش منحنی با روش کمترین مربعات اقدام به استخراج سری­های زمانی آلودگی در موقعیت­های کارگذاری حسگر­های هدایت ­سنج الکتریکی گردید. مجموعه دستگاه برداشت داده ­ها، شامل حسگر­های هدایت الکتریکی، دستگاه جمع­ آوری داده و نرم ­افزار تهیه شده برای آن بود. در این آزمایش­ها از دو قطر سنگدانه با اندازه ­های متوسط 1/1 و 8/1 سانتی­متر، دو دبی و پنج جرم تزریقی آلودگی استفاده گردید و در نهایت مشاهده شد که بر خلاف توزیع نرمال که حالت خاص و متقارنی از حل معادله مزبور است، منحنی­های رخنه آزمایشگاهی برداشت شده به صورت نامتقارن در بازو­های بالا و پائین ­رونده بوده و بازوی پائین­ رونده بسیار طولانی­ تری را دارد که این به دلیل ذخیره موقت آلودگی درون محیط سنگدانه ­ای و انتقال تدریجی آن به بیرون از محیط می­باشد. در حالت کلی می­توان گفت که حل تحلیلی معادله جابجایی و انتشار قادر به پیش­بینی ساختار کلی منحنی­های رخنه خروجی می­باشد، ولی در بساری از موارد مشاهده گردید که نقطه اوج منحنی تئوریکی پائین­تر از منحنی آزمایشگاهی است. مقادیر متوسط پارامتر­های آماری RMSE،CRM ، ME و MAE برای منحنی­های برداشت شده نیز به ترتیب برابر با 35/1، 000608/0، 640 (ppm) و 9/52 (ppm) می­باشد که تطابق مناسب داده­ های آزمایشگاهی برداشت شده با حل تحلیلی را نشان می­دهد.

کلیدواژه‌ها


احمدی، ح. (1395). "بررسی آزمایشگاهی عملکرد حصار هیدرولیکی در انتقال آلاینده ­ها به آب‌های زیرزمینی". مجله تحقیقات کاربردی سازه­های آبیاری و زه­کشی. دوره 17، شماره 66، ص‌ص. 31-42.

بی همتا، م. و زارع چاهوکی م. (1389). اصول آمار در علوم منابع طبیعی. انتشارات دانـشگاه تهران، شماره 2924، چاپ دوم.

پارسائی، ع. و حقی ­آبی، ا. ح. (1394). "مطالعه ضریب پخش طولی و مدل­سازی آلودگی در رودخانه ­ها (مطالعه موردی رودخانه سروم و نارو) " . مجله آب و خاک. دوره 29، شماره 5، ­ص. 1070-1085.

چابک­پور، ج.، امیری تکلدانی، ا. و صدقی اصل، م. (1395). "برآورد ضرایب انتشار طولی رسوبات معلق درون محیط­های متخلخل درشت­دانه". مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک. دوره 23، شماره 6، ­ص. 317-332.

رخشنده ­رو، غ. ر.و بشارت نیا، آ. (1380). "بررسی هیدرولیکی پدیده انتقال و پخش آلودگی در محیط­های متخلخل". سومین کنفرانس هیدرولیک ایران. تهران. دانشگاه تهران.

ریاحی مدوار، ح. و ایوب­زاده، س. ع. (1387). " تخمین ضریب پراکندگی آلودگی با استفاده از سیستم استنتاج فازی-عصبی انطباقی". مجله آب و فاضلاب اصفهان. دوره 19، شماره 3، ص‌ص. 36-46.

ولی­پور، م. و صادقی، م. (1391). "مدل­سازی پخش موادآلاینده همراه جریان آب در یک محیط متخلخل". اولین کنفرانس انتقال حرارت و جرم ایران. دانشگاه سیستان و بلوچستان. زاهدان.

Chanson, H.) 2004(. Environmental hydraulics of open channel flows. Elsevier Butterworth-Heinemann, Jordan Hill, Oxford.

French, R. H. (1985). Open channel hydraulics. Mc Graw-Hill Book Company, New York.

Gao, G., Zhan, H., Feng, S., Fu, B., Ma, Y. and Huang, G. (2010). “A new mobileimmobile model for reactive solute transport with scale-dependent dispersion”. Water Resources Research, 46(8):1-16.

Geng, X., Boufadel, M. C., Xia, Y., Li, H., Zhao, L., Jackson, N. L. and Miller, R. S. (2014). “Numerical study of wave effects on groundwater
flow and solute transport in a laboratory beach”. Journal of Contaminant Hydrology. 165:37-52.

Huang, K., Toride, N. and Genuchten, M. T. (1995). “Experimental investigation of solute transport in large homogeneous and heterogeneous saturated soil columns”. Transport in Porous Media. 18(3):283-302.

Maraqa, M. A. (2001). “Prediction of mass-transfer coefficient for solute transport in porous media”. Journal of Contaminant Hydrology. 50(1):1-9.

Sharma, P. K., Joshi, N., Srivastava. R. and Ojha, C. S. (2014). “Reactive transport in fractured permeable porous media”. Journal of Hydrologic Engineering. 20(7):1-10.

Swami, D., Sharma, P. K. and Ojha, C. S. (2016). “Behavioral study of the mass transfer coefficient of nonreactive solute with velocity distance and dispersion”. Journal of Environmental Engineering. 143(1):1-10.