تأثیر آرایش خاک ماسه‌ای لایه‌ای بر ضریب انتشار آلاینده‌ی غیرواکنش‌گر

الموضوعات :

روژین نگهدار ¹ , بهروز مهدی نژادیانی ²

1 - دانشگاه کردستان
2 - دانشگاه کردستان

تاريخ الإرسال : 21 الإثنين , صفر, 1438 تاريخ التأكيد : 12 الخميس , جمادى الأولى, 1438 تاريخ الإصدار : 26 الإثنين , شعبان, 1438

الکلمات المفتاحية: انتقال غیرفیکی, آبشویی, الگوریتم استراتژی تکاملی, معادله‌ی جابجایی انتشار,

ملخص المقالة :

در این تحقیق، فرایند انتقال آلاینده ی غیرواکنش گر از میان خاک های ماسه ای لایه ای و رفتار ضریب انتشار در آرایش های مختلف این خاک ها بررسی شد. آزمایش‌های ردیابی شامل آزمایش های آلودگی و آبشویی بود که در یک تانک شن به ابعاد انجام شد. سه نوع خاک ماسه ای همگن (درشت، متوسط و ریز) به عنوان شاهد و شش نوع آرایش لایه ای بررسی گردید. نتایج نشان داد که در خاک های ماسه ای همگن، ضریب انتشار با افزایش اندازه ی ذرات ماسه زیاد شد. به‌عنوان مثال، ضرایب انتشار خاک ماسه ای درشت در آزمایش های آلودگی و آبشویی به‌ترتیب 46/8 و 91/7 برابر بزرگتر از ضرایب انتشار خاک ماسه‌ای ریز بود. در خاک های ماسه ای لایه ای، نوع آرایش و ترتیب لایه ها در هر آرایش بر ضریب انتشار تأثیر داشت. در آزمایش های آلودگی و آبشویی، کمترین مقادیر ضریب انتشار به ترتیب برابر cm2/min 5/12 و cm2/min 16/17 بود که در آرایش عمود با لایه بندی درشت-متوسط-ریز مشاهده شدند. در حالی که بیش‌ترین مقادیر ضریب انتشار در آزمایش های آلودگی و آبشویی به ترتیب برابر cm2/min 56/32 و cm2/min 31/37 بود که در آرایش موازی با لایه بندی درشت-ریز-متوسط (از پایین به بالا) به‌دست آمدند. ضرایب انتشار خاک های ماسه ای لایه ای و خاک های ماسه ای همگن تفاوت معنی داری داشتند. فرایند انتقال در خاک های ماسه ای لایه‌ای، در مقایسه با خاک های ماسه ای همگن، انحراف بیشتری از انتقال فیکی داشت.

المصادر:

بهمنی، ا.، قبایی­سوق، م.، رضوانی، س.م. و مهدوی نجف­آبادی، ع. 1393. بررسی ضریب انتشارپذیری کلریدسدیم در ستون‌های آزمایشگاهی تحت تأثیر بافت و طول­های مختلف. مجله محیط­شناسی، 41: 317 تا 329.

فراستی، م. و سیدیان، س.م. 1392. اثر فاصله­ی انتقال بر انتشارپذیری کلریدسدیم با استفاده از نرم­افزار HYDRUS 2D. نشریه­ی آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 27: 823-831.

قائمی­زاده، ف. و بهمنی، ا. 1393. ارزیابی تأثیر بافت خاک و فواصل انتقال بر میزان انتشارپذیری ماده­ی ردیاب پایدار با استفاده از مدل­های انتقال املاح. مجله محیط زیست طبیعی، منابع طبیعی ایران، 67: 449 تا 460.

معروف­پور، ع.، کشکولی، ح.ع.، معاضد، ه. و محمد ولی سامانی، ح. 1384. بررسی وابستگی انتشارپذیری خاک به ضخامت آن در خاک­های ماسه­ای همگن اشباع. مجله علوم دانشگاه شهید چمران، 14: 16 تا 29.

Al-Tabbaa, A., Ayotamuno, J.M. and Martin, R.J. 2000. One–dimensional solute transport in stratified sands at short travel distances. Journal of Hazardous Materials, 73:1-15.

Ayvaz, M.T., Karahan, H. and Aral, M.M. 2007. Aquifer parameter and zone structure estimation using kernel-based fuzzy c-means clustering and genetic algorithm. Journal of Hydrology, 343: 1-15.  

Bear, J. 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media. American Elsevier Publishing, New York, 764 pp.

Benson, D.A., Wheatcraft, S.W. and Meerschaert, M.M., 2000. Application of a fractional advection–dispersion equation. Water Resources Research, 36:1403–1412.

Engelbrecht, A.P. 2007. Computational Intelligence: An Introduction. John Wiley &   Sons Ltd, The Atrium, 597 pp.

Fallico, C., Chidichimo, F. and Straface, S. 2012. Solute dispersion in porous media at different transport velocities and distances. International Water Technology Journal, 2(2): 100-109. 

Gao, G., Zhan, H., Feng, S., Huang, G. and Mao, X. 2009. Comparison of alternative models for simulating anomalous solute transport in a large heterogeneous soil column, Journal of Hydrology, 377: 391–404.

Gelhar, L.W., Welty, C. and Rehfeldt, K.R. 1992. A critical review of data on field‐scale dispersion in aquifers. Water resources research, 28: 1955-1974.

Huang, G., Huang, Q. and Zhan, H. 2006. Evidence of one-dimensional scale-dependent fractional advection–dispersion. Journal of contaminant hydrology, 85: 53-71.‏

Huang, K., Toride, N., and van Genuchten, M.Th. 1995. Experimental investigation of solute transport in large, homogeneous and heterogeneous, saturated soil columns. Transport in Porous Media, 18: 283-302.‏

Kim, H.N., Walker, S.L., and Bradford, S.A 2010. Coupled factors influencing the transport and retention of Cryptoporidium parvum oocysts in saturated porous media. Water Research, 44: 1213-1223.‏

Leij, F.J and van Genuchten, M.Th. 1995. Approximate analytical solutions for solute transport in two-layer porous media. Transport in Porous Media, 18: 65-85.

Levy, M. and Berkowitz, B. 2003. Measurement and analysis of non-Fickian dispersion in heterogeneous porous media. Journal of contaminant hydrology, 64: 203-226.‏

Loague, K. and Green, R. 1991. Statistical and graphical methods for evaluating solute transport models: Overview and application. Journal of Contaminant Hydrology, 7: 51-73.

Moradi, S., Razi, P. and Fatahi, L. 2011. On the application of bees algorithm to the problem of crack detection of beam-type structures. Computer and Structures, 89: 2169-2175.

Pang, L. and Hunt, B. 2001. Solutions and verification of a scale-dependent dispersion model. Journal of Contaminant Hydrology, 53: 21-39.

Pickens, J.F. and Grisak, G. E. 1981. Scale-dependent dispersion in a stratified granular aquifer. Water Resources Research, 17: 1191-1211.

Porubcan, A.A. and Xu, S. 2011. Colloid straining within saturated heterogeneous porous media. Water Research, 45: 1796-1806.

Sharma, P.K., Sawant, V.A., Shukla, S.K. and Khan, Z. 2014. Experimental and numerical simulation of contaminant transport through layered soil. International Journal of Geotechnical Engineering, 8: 345-351. 

Sternberg, S. 2004. Dispersion measurements in highly heterogeneous laboratory scale porous media. Transport in Porous Media, 57: 107-124.

Xiong, Y., Huang, G. and Huang, Q. 2006. Modeling solute transport in one-dimensional homogeneous and heterogeneous soil columns with continuous time random walk. Journal of contaminant hydrology, 86:163-175.‏

Zhang, X. and Wu, Y. 2016. Laboratory experiments and simulations of MTBE transport in layered heterogeneous porous media. Environmental Earth Science, doi: 10.1007/s12665-016-5648-8.