بررسي آزمايشگاهي انتقال آلودگي در محيط متخلخل اشباع تحت جريان آب زيرزميني

Experimental Investigation of Contaminant Transport Through Saturated Porous Media Under Groundwater Flow

امكان ورود گسترده آلاينده ها بـه خاك‌هاي زيرسطحي و منابع آب زيرزميني، بررسي خصوصيات انتقال آن ها را به موضوعي مهم تبديل نموده است. در تحقيق حاضر، انتقال آلاينده محلول در آب در محيط متخلخل اشباع با استفاده از مدل آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفته است. با استفاده از اين مدل آزمايشگاهي، نمودارهايي كاربردي براي تعيين الگوي كلي انتقال آلودگي در خاك هاي همگن و ناهمگن لايه‌اي ارائه شده است. براي مدل فيزيكي، از سه نوع خاك ماسه‌اي درشت )mm 1=D50 با دانه بندي يكنواخت( و ريز )mm 0/22=D50 در دو حالت بدون الي و حاوي 10 درصد الي( استفاده شده است. نتايج آزمايشها نشان مي‌دهد كه در محيط درشت‌دانه با توجه به سرعت بالاي تراوش و نرخ جابه جايي، حركت آلاينده 10 برابر سريعتر از خاك ريزدانه حاوي الي و 1/5 برابر سريع‌تر از خاك ريزدانه بدون الي مي‌باشد. نسبت نرخ افزايش طول به عرض آلودگي در خاك درشت به خاك ريزدانه حاوي لاي،2/1 برابر و در خاك درشت به خاك ريزدانه بدون لاي 1/4 برابر است. در مدل ناهمگن ريز به درشت سرعت دارسي در ناحيه درشت بيشتر است. اين پديده موجب افزايش قابل توجه جابه جايي در لايه دوم مي‌شود. در اين حالت، به علت اختلاف معنادار مقادير سرعت‌ها در دو لايه، آلاينده پس از رسيدن به مرز دو ناحيه به سرعت به پايين دست منتقل مي‌شود. همچنين در نمونه درشت به ريز، وجود محيط ريزدانه در پايين دست همانند يك ديوار عمل نموده و موجب افزايش پراكندگي در نمونه درشت شده است.

Contaminant transport in groundwater has been growing concern during the last decades since pollution can leach through the soil and reach the groundwater. The present research has been investigated solute migration through saturated porous media by the physical modeling laboratory, resulting in a practical graph, determining the general pattern of a contaminant plume in both homogeneous and heterogeneous layers. Three types of sand are selected for the experimental model, which include both coarse and fine aggregates. The results indicated that in the coarse aggregate medium, the movement of pollution is 10 times faster than the fine aggregate containing 10% silt and 1.5 times faster than the fine aggregate sand without silt. The ratio of the length to width of the contaminated area in the coarse-grained soil in comparison to the fine-grained soil containing silt, and without silt increase 110 % and 40% respectively. In the heterogeneous fine- coarse model, darcy velocity magnitude in the coarse aggregate medium is much greater than fine aggregate result in more advection. In this case, because of the significant difference in velocity values in the two layers, the pollutant is rapidly transferred to the downstream after reaching the border of the two areas. Also, in the frontier of the coarse- fine medium, pollution is dispersed more for the fine aggregate medium acts as though it were the wall.