كليدواژه :
مدل بريگهام , مدل فريد – كامبرنوس , منحني رخنه , انتشارپذيري
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: در طول چند دهه گذشته، مطالعه حركت آلاينده‌ها در منطقه اشباع با توجه به اثرات فيزيكي و شيميايي زيادي كه بر كيفيت آب‌هاي زيرسطحي دارد تبديل به يك موضوع پراهميت شده است. از طرفي افزايش استفاده از كودهاي ازته به دليل پويايي زياد نيترات در خاك تهديدي جدي براي آب‌هاي زيرزميني و در نتيجه سلامت انسان است. از مدل‌هاي مهم انتقال آلاينده پايدار در محيط‌هاي متخلخل همگن در حالت اشباع تحت شرايط جريان دائمي، مدل بريگهام و مدل فريد–كامبرنوس مي‌باشند كه به ترتيب براي محاسبه انتشارپذيري در فواصل انتقال كوتاه و طولاني پيشنهاد شده‌اند. هدف از اين پژوهش بررسي و مقايسه مدل‌هاي رياضي فريد–كامبرنوس و بريگهام براي محاسبه انتشارپذيري نيترات در شرايط اشباع در خاك‌هاي ماسه‌اي همگن در شرايط آزمايشگاهي بود.
مواد و روش ها: براي بررسي انتشارپذيري با دو مدل رياضي فريد – كامبرنوس و بريگهام، محلول نمك خالص نيترات پتاسيم به عنوان آلاينده پايدار تحت رژيم ماندگار با غلظت 160 ميلي گرم بر ليتر به ستون‌هاي خاك ماسه‌اي (در سه اندازه درشت، متوسط، ريز و در فواصل انتقال 20، 40 و 80 سانتي‌متري) اضافه شد، سپس به منظور استخراج پارامترهاي مورد نياز دو مدل مذكور غلظت نيترات خروجي در حجم‌هاي تخلخل متفاوت اندازه‌گيري و منحني رخنه براي هر ستون رسم و پارامترهاي مورد نياز مدل‌هاي رياضي فريد–كامبرنوس و بريگهام از آن استخراج گرديد.
يافته‌ها: تحليل داده‌هاي آزمايشگاهي توسط مدل‌هاي تحليلي بريگهام و فريد–كامبرنوس نشان داد روند تغييرات انتشارپذيري در خاك ماسه‌اي ريز در هر دو مدل فريد–كامبرنوس و بريگهام تفاوت معناداري با انتشارپذيري به‌دست آمده براي خاك ماسه‌اي درشت و متوسط دارد. به طوري كه با افزايش متوسط فاصله انتقال در ماسه درشت و متوسط، مقدار انتشارپذيري نيترات بيشتر شد. بررسي مقادير محاسبه شده پارامتر β براي ماسه ريز در پژوهش نشان داد كه مقدار اين پارامتر با افزايش فاصله انتقال شديدا افزايش مي‌يابد كه اين بيان كننده بيشتر بودن سرعت انتقال آلاينده نسبت به سرعت حركت آب در خلل و فرج در فواصل كوتاه‌تر ماسه ريز، و در نتيجه افزايش انتشارپذيري آن با افزايش فاصله انتقال مي‌باشد. نتيجه‌گيري: بررسي نتايج به‌دست آمده نشان داد كه در فواصل انتقال كوتاه بر خلاف فواصل انتقال طولاني، نتايج دو مدل فريد-كامبرنوس و بريگهام متفاوت مي‌باشد و نمي‌توان آن را براي فواصل انتقال طولاني نيز تعميم داد. لذا مدل فريد–كامبرنوس براي فواصل انتقال كوتاه از كارايي لازم برخوردار نبود.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: In recent decades, the study and move pollutants in saturation zone due to the many chemical and physical effects that is subsurface water quality has become a significant issue. The increasing use of nitrogen fertilizers due to high dynamics of nitrate in the soil would be a serious threat to groundwater, and therefore, to human health. Brigham and Fried-Combernous models are important models of persistent contaminant transport in homogeneous saturated porous media under constant flow, which are proposed for calculating the dispersivity in short and long travel distance, respectively. The purpose of this study is evaluation and comparison of Fried-Combernous and Brigham mathematical models for calculating nitrate dispersivity in homogeneous saturated sandy soils under laboratory conditions.
Materials and methods: For the study of dispersivity with Fried-Combernous and Brigham models, pure potassium nitrate salt solution under the sustainable regime with concentration of 160 (mg⁄lit) was added in the sandy soil columns ( in three sizes coarse, medium and fine - distance transmission at 80, 40 and 20 cm ) as persistent contaminants, then for extracting the needed parameters the concentration of output nitrate in three different porosities volumes were measured and Breakthrough curves were plotted for each column.
Result: Laboratory analyze data showed that dispersivity increases as the hydraulic conductivity and soil particle size increases. The results also demonstrated that the obtained dispersivity for fine sandy soil in both Fried-Combernous and Brigham models has significant difference with obtained dispersivity for coarse and medium sandy soil. So that by increasing the average travel distance in medium and coarse sand the nitrate dispersivity increased. But the dispersivity of fine sand decreased as the travel distance increased. Check calculated values of β parameter for fine sand showed the value of this parameter increases dramatically with increasing travel distance. This represents a higher pollutants velocity transition than the water velocity in the pores at the shorter distances in fine sand, and therefore the travel distance is increased with increasing dispersivity.
Conclusion: The findings showed that the results of Fried-Combernous and Brigham models in the short travel distance is different, and it also cannot be generalized to long travel distances. Thereforre, the Fried-Combernous model was not efficient enough for short travel distance.
