بررسی آزمایشگاهی و ارزیابی نتایج شبیه سازی عددی و حل تحلیلی معادله ی جابجایی - -پراکندگی کلاسیک برای آلودگی های واکنش ناپذیر

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

علیرضا عمادی ¹ (گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران)
یعقوب آژدان ² (گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، سازی، ایران)
جعفر چابک پور ³ (دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران)
رسول دانشفراز ⁴ (دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران)

تاریخ دریافت : 1397/03/01 تاریخ پذیرش : 1397/10/24 تاریخ انتشار : 1397/10/01

کلید واژه: انتقال آلودگی, ضریب پراکندگی طولی, منحنی رخنه,

چکیده مقاله :

ضریب پراکندگی طولی از دیدگاه امنیت عمومی و سلامت بشر یکی از پارامترهای مهم برای پیش بینی و توصیف انتقال آلودگی در رودخانه ها و آب های کم عمق می باشد. با انجام آزمایش های ماده ردیاب در یک کانال آزمایشگاهی با شیب طولی (0.001 و 0.007) و پنج دبی (7.5، 15.5,11.5، 20.5 و 25.5) لیتر بر ثانیه منحنی های رخنه اندازه گیری شده با منحنی های رخنه حل تحلیلی معادله کلاسیک و شبیه سازی شده توسط مدل عددی OTIS مقایسه شدند. بررسی نتایج نشان داد که معادله ی کلاسیک در پیش بینی شاخه پایین رونده منحنی رخنه‌ در شرایط رودخانه های بستر شنی همراه با خطا بوده و لذا بکارگیری این معادله برای پیش بینی دقیق آلودگی در رودخانه های دارای نواحی ذخیره توصیه نمی شود ضریب پراکندگی محاسباتی با فاصله گرفتن از محل تزریق افزایش یافت. ضریب پراکندگی برای آزمایش های این تحقیق در محدوده 0.0073 و 0.18 مترمربع بر ثانیه بدست آمد. همچنین نتایج محاسبات پارامترهای زمان عبور از منحنی‌های رخنه آزمایشگاهی حاکی از برقراری رابطه نمایی بین آنها و فاصله از محل تزریق بود. در نهایت با استفاده از مشخصات هندسی، هیدرولیکی و منحنی های رخنه اندازه گیری شده و کاربرد روش پای باکینگهام رابطه جدیدی جهت پیش بینی ضریب پراکندگی طولی توسعه یافت. خطای نسبی و جذر میانگین مربع خطای نرمال شده برای رابطه‌ی ارایه شده به ترتیب برابر 24% و 1.37بدست آمد. کلید واژه‌ها: انتقال آلودگی؛ ضریب پراکندگی طولی؛ منحنی رخنه؛ OTIS

چکیده انگلیسی:

The longitudinal dispersion coefficient from the perspective of public safety and human health, is one of the important parameters for predicting and characterizing the transport of pollution in rivers and shallow waters. This paper aimed at investigating the efficiency of the classical advection- dispersion Equation for predicting transport of pollution in a gravel bed rivers. Some tracer experiments were done in a flume with longitudinal slopes of (S= 0.001, 0.007) and five discharges include of (7.5, 11.5, 15.5, 20.5, 25.5) lit/sec. Simulated (OTIS) and analytical breakthrough curves were compared with observed data. The results of this study indicated that advection- dispersion equation in prediction of tailing edge of breakthrough curve has less accuracy. So it not be used in rivers with storage area but it is very helpful to estimate initial value of longitudinal dispersion coefficient. The calculated dispersion coefficient increased with augmentation distance from the injection site. The domain of estimated dispersion coefficient for the tracer test of this research is between (0.0073- 0.18) m2/sec. the results of calculating travel time parameters from experimental BT curves showed an exponential relationship between them and the distance from the injection site. Finally, using a geometric, hydraulic, and tracer test data and applying a Buckinghamۥ π theorem a new equation was developed to predict the longitudinal dispersion coefficient. The relative error and normalized root mean square error for the proposed equation were calculated respectively 24% and 1.37.