اعتبارسنجی مدل CORMIX در شبیه سازی تخلیه پساب شور تک مجرایی به آب دریا

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی عمران- محیط زیست، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی قم، ایران

2 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی قم، ایران.

چکیده

تخلیه پساب شور سایت‌های نمک‌زدایی در محیط‌های دریایی، یکی از چالش‌های مهم زیست محیطی است. طراحی بهینه و مناسب سیستم تخلیه پساب یک روش کارآمد برای کاهش اثرات زیست محیطی آب‌شیرین‌کن‌ها می‌باشد. مدل عددی CORMIX ابزاری مفید و کارآمد است که توانایی شبیه‌سازی رفتار پساب شور جهت بررسی و کنترل محدودیت‌های زیست‌محیطی می‌باشد. در این مطالعه، این مدل برای شبیه‌سازی تخلیه جت پساب شور تک مجرایی در محیط‌های دریایی با جریان راکد و پویا مورد ارزیابی قرار گرفت. در مجموع با در نظر گرفتن دو متغیر مهم سرعت تخلیه (u0) و قطر نازل (d)، حدود 90 شبیه‌سازی برای محیط راکد و 90 شبیه‌سازی برای محیط پویا انجام شد. طبق نتایج، پارامترهای انتشار جت و نرخ رقیق سازی آن نسبت به تغییرات سرعت تخلیه حساستر از قطر نازل می‌باشند، بنابراین برای کنترل رفتار جت و رسیدن به بازه فرود چگال مطلوب در طراحی‌ها، بهتر است u0 تغییر داده‌شود. به طور کلی نتایج مدل CORMIX برای تخلیه پساب شور در محیط راکد همواره نسبت به نتایج آزمایشگاهی دست پایین تخمین زده می‌شوند و اعمال خطای شبیه‌سازی در طراحی‌ها ضروری می‌باشد. در محیط پویا، برای اطمینان از نتایج مدل، باید همواره رابطه بی بعد ur.Fr>0.2 برقرار باشد. بنابراین برای برقراری این رابطه در محیط‌هایی که نسبت سرعت محیط به سرعت تخلیه (ur) پایین است، می‌توان با کاهش قطر نازل، میزان ur.Fr را افزایش داد.

کلیدواژه‌ها


Abessi, O., Roberts, P.J.W. (2014). Multiport diffusers for dense discharges, Journal of Hydraulic Engineering, 140, 04014032.
Abessi, O., Roberts, P.J.W. (2016). Dense jet discharges in shallow water, Journal of Hydraulic Engineering. 142, 04015033.
Alameddine, I. and El-Fadel, M. (2007). Brine discharge from desalination plants: a modeling approach to an optimized outfall design, Desalination. 214, 241-60.
Angelidis, P., Kalpakis, D., Gyrikis, V. and Kotsovinos, N. (2017). 2D brine sewage after impinging on a shallow sea free surface, Environmental Fluid Mechanics. 17, 615-28.
Ardalan, H. and Vafaei, F. (2018). Hydrodynamic classification of submerged Thermal-Saline Inclined Single-Port discharges, Marine Pollution Bulletin. 130, 299-306.
Bleninger, T. and Jirka, G.H. (2008). Modelling and environmentally sound management of brine discharges from desalination plants, Desalination. 221, 585-597.
Cipollina, A., Brucato, A., Grisafi, F. and Nicosia, S. (2005). Bench-scale investigation of inclined dense jets, Journal of Hydraulic Engineering, 131, 1017-1022.
Cipollina, A., Bonfiglio, A., Micale, G. and Brucato, A. (2004). Dense jet modelling applied to the design of dense effluent diffusers, Desalination. 167, 459-468.
Crowe, A.T., Davidson, M.J. and Nokes, R.I. (2016). Modified reduced buoyancy flux model for desalination discharges, Desalination. 378, 53-59.
Danoun, R. (2007). Desalination Plants: Potential impacts of brine discharge on marine life. Thesis, The Ocean Technology Group.
Del Bene, J.V., Jirka, G.H. and Largier, J. (1994). Ocean brine disposal, Desalination. 97, 365-372.
Doneker, R.L. and Jirka, G.H. (2007). CORMIX USER MANUAL A Hydrodynamic Mixing Zone Model and Decision Support System for Pollutant Discharges into Surface Waters.
Frank, H., Fussmann, K.E., Rahav, E. and Zeev, E.B. (2019). Chronic effects of brine discharge from large-scale seawater reverse osmosis desalination facilities on benthic bacteria, Water research. 151, 478-487.
Höpner, T. and Windelberg, J. (1997). Elements of environmental impact studies on coastal desalination plants, Desalination. 108, 11-18.
Kheirkhah Gildeh, H. (2013). Numerical Modeling of Thermal/Saline Discharges in Coastal Waters, Master Thesis, University of Ottawa.
Kikkert, G.A., Davidson, M.J. and Nokes, R.I. (2007). Inclined negatively buoyant discharges, Journal of Hydraulic Engineering. 133, 545-554.
Kress, N., Gertner, Y. and Shoham-Frider, E. (2020). Seawater quality at the brine discharge site from two mega size seawater reverse osmosis desalination plants in Israel (Eastern Mediterranean), Water research. 171, 115402.
Loya-Fernández, A., Ferrero-Vicente, L.M., Marco-Méndez, C., Martínez-García, E., Zubcoff, J. and Sánchez-Lizaso, J.L. (2012). Comparing four mixing zone models with brine discharge measurements from a reverse osmosis desalination plant in Spain, Desalination. 286, 217-24.
Maalouf, S., Rosso, D. and Yeh, W.W.-G. (2014). Optimal planning and design of seawater RO brine outfalls under environmental uncertainty, Desalination. 333, 134-145.
Malcangio, D. and Petrillo, A.F. (2010). Modeling of brine outfall at the planning stage of desalination plants, Desalination. 254, 114-125.
Mansour, T.M., Ismail, T.M., Ramzy, K. and Abd El-Salam, M. (2020). Energy recovery system in small reverse osmosis desalination plant: Experimental and theoretical investigations, Alexandria Engineering Journal. 59, 3741-3753.
Oliver, C.J., Davidson, M.J. and Nokes, R.I. (2013). 'Predicting the near-field mixing of desalination discharges in a stationary environment, Desalination. 309, 148-55.
Palomar, P., Lara, J.K. and Losada, I.J. (2012). Near field brine discharge modeling part 2: Validation of commercial tools, Desalination. 290, 28-42.
Palomar, P., Lara, J.L., Losada, I.J., Rodrigo, M. and Alvárez, A. (2012). Near field brine discharge modelling part 1: Analysis of commercial tools, Desalination. 290, 14-27.
Panagopoulos, A., Haralambous, K.-J. and Loizidou, M. (2019). Desalination brine disposal methods and treatment technologies-A review, Science of the Total Environment. 693, 133545.
Papakonstantis, I.G., Christodoulou, G.C. and Papanicolaou, P.N. (2011a). Inclined negatively buoyant jets 1: geometrical characteristics, Journal of Hydraulic Research. 49, 3-12.
Papakonstantis, I.G., Christodoulou, G.C. and Papanicolaou, P.N. (2011b). Inclined negatively buoyant jets 2: concentration measurements, Journal of Hydraulic Research. 49, 13-22.
Pistocchi, A., Bleninger, T. and Dorati, C. (2020). Screening the hurdles to sea disposal of desalination brine around the Mediterranean, Desalination. 491, 114570.
Purnalna, A., Al-Barwani, H.H., and Al-Lawatia, M. (2003). Modeling dispersion of brine waste discharges from a coastal desalination plant, Desalination. 155, 41-47.
Roberts, P.J.W. and Toms, G. (1987). Inclined dense jets in flowing current, Journal of Hydraulic Engineering. 113, 323-40.
Sola, I., Zarzo, D. and Sánchez-Lizaso, J.L. (2019). 'Evaluating environmental requirements for the management of brine discharges in Spain', Desalination. 471, 114132.
Valero, D. and Bung, D.B. (2016). Sensitivity of turbulent Schmidt number and turbulence model to simulations of jets in crossflow, Environmental Modelling & Software. 82, 218-28.
Zeitoun, M.A. and McIlhenny, W.F. (1971). Conceptual designs of outfall systems for desalination plants. In Offshore Technology Conference. Offshore Technology Conference.