پیش‌بینی رژیم های حاکم بر جریان تخلیه سطحی فاضلاب چگال در مقایسه با نتایج مدل شبیه‌ساز کرمیکس

محورهای موضوعی : آب و محیط زیست

محسن سعیدی ¹ , عزیر عابسی ² , آرش علی آبادی فراهانی ³

1 - *-(مسوول مکاتبات): استاد گروه آب و محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ، تهران، ایران.
2 - استادیار گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران.
3 - دانشجوی کارشناسی ارشد آب و محیط زیست، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ، تهران، ایران.

تاریخ دریافت : 1389/06/25 تاریخ پذیرش : 1389/11/10 تاریخ انتشار : 1395/09/01

کلید واژه: تخلیه سطحی, فاضلاب چگال, الگوهای جریان, کرمیکس,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: تخلیه فاضلاب‌های سنگین تولیدی در مناطق ساحلی در دریا از طریق کانال‌های ساحلی روشی متداول در دفع این پساب‌ها در محیط‌زیست محسوب می‌گردد. جریان‌های تخلیه‌ای بسته به شرایط تخلیه و محیط پذیرنده الگوهای متفاوتی خواهند یافت. در این تحقیق سه الگوی جریان جت آزاد، جت چسبیده به کرانه و پلوم که در مطالعه‌های آزمایشگاهی و میدانی مختلف گزارش گردیده، در نظر گرفته شده است. D-CORMIX یک مدل شبیه‌ساز رایانه‌ای است که برای مدلسازی اختلاط فاضلاب‌های چگال در تخلیه جریان به پیکره‌های آبی توسعه داده شده است. این مدل برای تعیین الگوی حرکتی جریان در تخلیه سطحی از مبانی مربوط به فاضلاب‌های شناور بهره می‌گیرد. ازاینرو به نظر می آید با‌ مقایسه مشاهدات آزمایشگاهی الگوهای حرکتی فاضلاب چگال با نتایج D-CORMIX تفاوت‌های قابل توجهی حاصل شود. روش بررسی: مدل D-CORMIX تحت شرایط مختلف محیطی و تخلیه اجرا گردید. همین شرایط عینا با استفاده از یک فلوم آزمایشگاهی که برای شبیه‌سازی تخلیه سطحی جریان‌های چگال از کانال‌های مستطیلی توسعه داده شده، شبیه‌سازی گردید. یافته ها: الگوهای جریان استخراج شده از اجرای مدل D-CORMIX و مشاهده‌های آزمایشگاهی هریک جداگانه در قالب یک نمودار بی‌بعد که محورهای افقی و قایم آن در برگیرنده مجموع شرایط آزمایش اند توسعه داده شد و محدوده وقوع هر الگو تعیین گردید. نتیجه گیری: موارد اختلاف دو نمودار به همراه علل آن مورد بحث و بررسی قرار گرفت.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Surface discharge of dense jet produced in coastal areas is considered as a common way for the disposal of brine in marine environment. Discharging flow patterns varies depending on the characteristic of discharge and receiving ambient water. Three flow patterns: free jet, shoreline attached jet and plume that have been reported in various field and laboratory studies are considered in this research. D-CORMIX is a computer simulation model that is used for the simulation of entrainment and mixing of negatively buoyant flow into water bodies. This model uses the principals of motion for bouyant flow to determin the flow patern in surface discharge. Thus, it seems that significant differences could be observed by comparing the experimental results of flow configurations for dense discharge using D-CORMIX. Method: D-CORMIX model was run for different discharge and ambient conditions. Same conditions simulated with a flume in a laboratory especially designed for the investigation of dense surface discharge from a rectangular channel. Results: The flow pattern predicted from running D-CORMIX model with laboratory observation was developed separately in non-dimensional diagrams in a way that vertical and horizontal cordinates showed the range of experimental conditions, to identify the area that each flow patern happens. Conclusion: Finanly, the differences between two diagrams and the reasons are discussed.

منابع و مأخذ:

منابع

1-      Jones, G., Nash, D., Doneker, L., and Jirka, H., 2007. Buoyant Surface Discharge into Water Bodies. I: Flow Classification and Prediction Methodology. J. Hydr. Engrg, ASCE, 133(9), pp.1010-1020.

2-      Jirka, G., Adams, E., and Stolzenbach, K., 1981. Properties of surface buoyant jets. J. of Hydraulics Div., ASCE, 106 (HY11).

3-      Kim D.G, Cho H.Y., 2006. Modeling the buoyant flow of heated water discharged from surface and submerged side outfalls in shallow and deep water with a cross flow. Environ Fluid Mech ,  6, pp.501–518.

4-      Chu, V. H., and Jirka, G. H., 1986. Chapter 25: Surface Buoyant Jets, Encyclopedia of Fluid Mechanics, Gulf Publishing Company, Houston, Texas.

5-      Abdelwahed, M.S.T., and Chu, V.H., 1981. Surface jets and surface plumes in cross-flows.  Technical Rep. No. 81-1, Fluid Mechanics Laboratory, McGill Univ., Montreal.

6-      Nash, J.D., and Jirka, G.H., 1995. Buoyant discharges in reversing ambient currents: Experimental investigation and prediction. Technical Rep., DeFrees Hydraulics Laboratory, Cornell Univ., Ithaca, N.Y. also published by Maryland Dept. of Natural Resources, Tech. Rep. No. CBWP-MANTA-TR-97-2, 1997.

7-      Fischer, H.B., List, E.J., Koh, C. Y., Imberger, J. and Brooks, N. H., 1979. Mixing in Inland and Coastal waters. Academic Press, Inc., Orlando, Florida.

8-      Jones, R.G., Nash, D.J., and Jirka, H.G., 1996. CORMIX3: An Experimental System for Mixing Zone Analysis and Prediction of Buoyant Surface Discharges, User manual. Office of science and technology, Environmental Protection Agency, Washington. 

9-      Wright, S.J., 1977. Mean behavior of buoyant jets in a crossflow. Journ. Hyd. Div., ASCE, Vol. 103, No. HY5, pp. 499-513.

10-  Doneker L.R., Jirka G.H., 1997. D-CORMIX continuos derge disposal mixing zpne water quality model laboratory and filed data validation study. U.S. environmental protection agency, Washington.

11-  Doneker, R.L., Jirka G.H., 2001. CORMIX-GI Systems for Mixing Zone Analysis of Brine Wastewater Disposal , Desalination, Vol 139, pp. 263-274

12-  Doneker, R.L., Nash, J.D., Jirka, G.H., 2004. Pollutant Transport and Mixing Zone Simulation of Sediment Density Currents. ASCE, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 130, No. 4, pp. 349-359.