مطالعه آزمايشگاهي انتقال املاح به سمت آب سطحي و زيرزميني

Experimental Study of the Solute Transport towards Groundwater and Surface Water

مطالعه چگونگي ورود مواد آلاينده به درون آب زيرزميني و نحوه انتقال آن از آب زيرزميني تا رودخانه نقش مهمي در مطالعات كيفي رودخانه ها و آب هاي زيرزميني و همچنين مديريت مصرف كود و سموم شيميايي در سطح مزارع دارد. در اين پژوهش نحوه حركت املاح نفوذيافته به خاك به سمت آب زيرزميني و آب سطحي متصل به آن به صورت آزمايشگاهي مطالعه شده است. بدين منظور با ايجاد يك تغيير نوآورانه در مدل آزمايشگاهي موجود به ابعاد عرض 20 سانتي متر، ارتفاع 70 سانتي متر و طول 150سانتي متر، امكان اندازه گيري غلظت ماده آلاينده و دبي به صورت جداگانه در رودخانه و آب زيرزميني فراهم شد. آزمايش ها در دو بخش تزريق ماده ردياب (محلول پرمنگنات پتاسيم) براي مشاهده نحوه گسترش و پيشروي ابر آلودگي و تزريق محلول سديم كلريد براي بررسي مقدار انتقال املاح انجام شد. پرمنگنات پتاسيم در فواصل تزريق 15، 35 و 55 سانتي متر از رودخانه و محلول سديم كلريد در سه فاصله 15، 35 و 65 سانتي متر از بستر رودخانه تزريق شد. در كليه آزمايش ها گراديان هيدروليكي 0/03 برقرار بود. آزمايش هاي ردياب نشان داد كه يكي از عوامل موثر بر انتقال املاح، ناحيه كاپيلاري مي باشد كه سبب شروع حركت افقي در بالاي سطح آب زيرزميني مي شود. همچنين در آزمايش هاي تزريق محلول سديم كلريد، با شروع تزريق به دليل تغيير در شرايط مرزي، مقدار دبي رودخانه كاهش و دبي آب زيرزميني افزايش يافت. از طرفي با اندازه گيري مداوم EC آب زيرزميني و رودخانه مشخص شد كه رودخانه بيشتر از آب زيرزميني تحت تاثير ورود املاح قرار خواهد گرفت؛ به طوري كه در حدود 60 درصد نمك تزريق شده وارد رودخانه و 40 درصد آن وارد آب زيرزميني مي شود.

The study of infiltrated solutes and their pathways toward the rivers is very important in water quality studies of rivers and groundwaters well as the management of fertilizers and pesticides in the farms. In this research, the transport of infiltrated solutes toward the connected groundwater and surface water was experimentally studied. The concentration of solutes and the discharges were measured separately in the groundwater and surface water, using a creative modification in the current experimental model of 150 cm length, 70 cm high and 20 cm width. Potassium permanganate was used to observe the pollutant cloud movement and sodium chloride was used to measure the amount of transported solute. Potassium permanganate was injected in places of 15, 35, and 55 cm far from the river while NaCl was injected in places of 15, 35, and 65 cm far from the river. In all experiments, the hydraulic head difference was 33 mm in the model. The tracer study showed that the capillary zone affects solute transport and the tracer starts to move horizontally above the groundwater table. When the NaCl injection starts, due to changes in the boundary condition, the river discharge decreases while the groundwater discharge increases. Continuous measurement of EC in groundwater and surface water showed that the river is affected more than the groundwater by receiving 60% of the injected salt.