بررسی اثر فاصله انتقال بر ضریب انتشارپذیری کلرید سدیم در خاک ماسه‌ای مطبق‌ افقی و شبیه‌سازی آن با مدل هایدروس دوبعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی آب ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قائم شهر

2 گروه علوم و مهندسی آب، واحد قائم‌شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، قائم‌شهر

3 گروه مهندسی آب و محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

4 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان.

چکیده

 
انتشارپذیری یکی از مهم­ترین خاصیت‌های قابل اندازه‌گیری محیط متخلخل است. این پارامتر مهم در معادلات جابجایی- انتشار مربوط به انتقال آلاینده در مطالعه آب زیرزمینی استفاده می‌شود. در گذشته ضریب انتشارپذیری برای کل یک محیط متخلخل بصورت یک ضریب ثابت در نظر گرفته می­شد، ولی مطالعات زیادی که در طول چند دهه اخیر انجام شد نشان داده است که انتشارپذیری به پارامترهای زیادی از جمله فاصله انتقال بستگی دارد. از آن جایی که اغلب این مطالعات در محیط­های متخلخل همگن انجام شده است. در این پژوهش به بررسی اثر فاصله­ی انتقال 20 ، 50 و 80 سانتی‌متری بر ضریب انتشارپذیری در یک محیط متخلخل مطبق با دانه‌بندی درشت، متوسط و ریز بصورت آزمایشگاهی پرداخته شد. نتایج بدست آمده در این پژوهش نشان داد در همه فواصل انتقال، حجم آب تخلخل قبل از رسیدن به غلظت نسبی 5/0، به یک رسید و سرعت انتقال آلاینده با افزایش فاصله انتقال کمتر ‌شد که با نتایج سایر مطالعات مطابقت داشت. همچنین مدلسازی عددی به وسیله‌ی مدل عددی هایدروس نشان داد که این مدل توانسته است مقدار ضریب انتشارپذیری را برای فاصله‌های انتقال 20، 50 و 80 سانتی‌متری با خطای RMSE به ترتیب برابر با 061/0، 063/0 و 057/0 محاسبه کند که بیانگر دقت بالای آن در شبیه­سازی و نحوه‌ی حرکت انتقال آلاینده در محیط متخلخل است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of the Effect of Transport Distance on Dispersion Coefficient of Sodium Chloride in Horizontal Stratified Sandy Soils and its Simulation with HYDRUS- 2D

نویسندگان [English]

  • Hamed Mehdipanah 1
  • Askari Tashakkori 2
  • Samad Emamgholizadeh 3
  • Eisa Maroufpoor 4
1 Ph.D. student, Dept. of Water Science and Engineering, Qaemshahr Branch, Islamic Azad University, Qaemshahr, Iran
2 Islamic Azad University, Ghaemshahr Branch
3 Associate Professor, Department of Water and Environmental Engineering, Collage of Civil Engineering, Shahrood University of Technology
4 Associate Professor, University of Kurdistan
چکیده [English]

Dispersion is one of the most important measurable properties of porous media. This important parameter is used in the Advection–Dispersion transport equation related to pollutant transfer in the study of groundwater resources. In the past studies, the dispersion coefficient was considered a constant coefficient for the whole porous media, but many studies over the last few decades have shown that it depends on many parameters, including the transmission distance. Since most of these studies have been performed in homogeneous porous media, in this study, experimental study was carried out to investigate the effect of transfer distances of 20, 50 and 80 cm on the dispersion coefficient in layered soils which containing coarse, medium and fine sand. The results of this study showed that at all transfer distance, the volume of porous water before reaching to the relative concentration of 0.5, reached to one and the rate of pollutant transfer decreased with increasing transfer distance. This result consistence with finding of other studies. Numerical modeling by HYDRUS- 2D model also showed that this model was able to calculate the value of diffusion coefficient for transmission distances of 20, 50 and 80 cm with RMSE error equal to 0.061, 0.063 and 0.057, respectively, which indicates its high accuracy in simulating and movement of pollutants in the porous media.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dispersion
  • Fried-Cambernous model
  • HYDRUS-2D
  • Porous media
  • Transport distance

شیرانی، ح. کرد، م. صیاد، غ. نقوی، ه. 1390. شبیه سازی حرکت برومید در ستون های دست خورده خاک با استفاده از مدل HYDRUS-1D. پژوهش های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی). 24(3):.20-31 .

فراستی، م. سیدیان، س. 1392. اثر فاصله انتقال بر انتشارپذیری کلرید سدیم با استفاده از نرم افزار HYDRUS 2D. آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی).823-83 :27(4).

 
معروف پور، ع.، کشکولی، ح.، معاضد، ه.، محمدولی سامانی، ح.، 1384. بررسی وابستگی انتشار پذیری خاک به ضخامت آن در خاک های ماسه ای همگن اشباع . مجله علوم دانشگاه شهید چمران, 16-29.
Al Tabbaa A. and Ayotamuno J.M. 2000. One dimensional solute transport in stratified sands at short travel distances. Journal of Hazardous Materials. 73: 1-15.
Ayotamuno, J.M. 1998. Contaminant transport and immobilization in stratified sands. Ph.D. thesis, University of Birmangham, Uk.
Costa, J.L., Knighton, R. E. and Prunty, L. 1994 . Model comparison of unsaturated steady-state solute transport in a field plot. Soil Sci. Soc. Am. J., 58(5), pp 1277-1287.
Emamgholizadeh S., Bahman K., Bateni S. M., Ghorbani H., Marofpoor I. and Nielson J. R. (2017). Estimation of soil dispersivity using soft computing approaches. Neural Computing and Applications 28(1), pp 207-16.
Fried, J.J. and Combernous, M.A. 1971. Dispersion in porous media. Hydroscience, Vol. 7, pp 169-282.
Gillham, R.W. and Cherry, J.A. 1982. Contaminant migration in saturated unconsolidated geological deposits. Geological Society of America, Special Paper 189.
Huang, G. Huang, Q. and Z. Hongbin. 2006. Evidence of one-dimensional scale-dependent fractional advection–dispersion, Journal of Contaminant Hydrology.85 (1-2):53-71.
Moazed, H., Maroufpour, E., Kashkouli, H.A. and Samani, J.M.V., 2009. Laboratory scale effect of aquifer thickness on dispersivity of porous media. Journal of Applied Sciences, 9(3), pp.542-548.
 
Porro, I., Wierenga, P.J. and Hills, R.G. 1993. Solute transport through large uniform and layered soil columns. Water Resour. Res., Vol. 29(4), pp 1321-1330.
Selim, H.M., Davidson, J.M. and Rao, P.S.C. 1977. Transport of reactive solutes through multilayered soils. Soil Sci. Soc. Am. J., Vol. 41, pp 3-10.
Shamir, U.Y. and Harleman, D.F.R. 1967. Dispersion in layered porous media. Proc. Am. Soc. Civ. Engrs., Hydraulic Div., 93(5), pp 237-260.
Simunek, J. Sejna, M. and M.Th. Van Genuchten. 2006. The hydrus software package for simulating the two and three-dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably-saturated media, User Manual Version 1.0, PC-progress, Prague, Czech Republic.
Younes, A., Fahs, M., Ataie-Ashtiani, B. and Simmons, C.T., 2020. Effect of distance-dependent dispersivity on density-driven flow in porous media. Journal of Hydrology, 589, p.125204.