مقايسه كارائي مدل هاي تحليلي VART، Gaussian و ADZ به منظور تشخيص موقعيت منبع آلودگي در رودخانه ها

A comparison of the applicability of the theoretical VART, Gaussian, and ADZ models for pollution source identification in the rivers

به منظور مقايسه كارايي سه مدل تحليلي VART، Gaussian و ADZ در تخمين موقعيت ورود آلاينده ها به رودخانه، از يك سري داده آزمايشگاهي و چندين سري داده صحرايي كه توسط USGS در رودخانه هاي مونوكيسي و آنتياتيم برداشت شده بود، استفاده گرديد. حل تحليلي براي شرايط تزريق آني براي مدل VART و رابطه گشتاور مركزي مرتبه دوم مدل هاي Gaussian و ADZ بدين منظور استفاده شد و براي تمامي داده هاي آزمايشگاهي و صحرايي، ابتدا پارامتر هاي مدل ها استخراج شد سپس با استفاده از اين پارامتر ها و با به كارگيري روابط مورد اشاره، تحقيق حاضر انجام شد. نتايج نشان داد كه دقت مدل VART براي تشخيص منبع آلاينده براي داده هاي آزمايشگاهي برابر با 25 % و براي داده هاي رودخانه اي برابر با 4/8 % مي باشد. همچنين خطاي نسبي مدل قوسي نيز براي تشخيص موقعيت آلاينده رودخانه اي برابر با 1/65 % و همچنين ميزان خطاي نسبي مدل ADZ برابر با 14% محاسبه گرديد كه مشاهده مي شود كه دقت روش قوسي بسيار مطلوب مي باشد. نتايج تحقيق مويد اين نكته بود كه در عين حال كه هر سه روش از كارايي مناسبي براي تشخيص منبع آلاينده در رودخانه ها برخوردار هستند ولي رابطه قوسي هم از ديدگاه تعداد پارامتر ها و هم از ديدگاه دقت محاسباتي به دو مدل ديگر برتري دارد. همچنين به منظور ارزيابي برازش منحني هاي غلظت-زمان آزمايشگاهي و صحرايي بر روي منحني هاي تحليلي نيز از شاخص نش-شاتكليف استفاده گرديد و مقدار متوسط آن براي تمامي داده ها برابر با 0/97 محاسبه شد كه نشان دهنده دقت بسيار مطلوب منحني هاي تحليلي بازسازي شده است.

A series of experimental data and two series of field data which have been extracted by USGS in the MONOCACY River and ANTIETAM creek have been utilized to compare source identification accuracy of the Gaussian, ADZ, and VART models. To achieve the object of the study, the theoretical solution of the VART model for sudden release, and the second-order central moment equation of the Gaussian and ADZ models have been operated For all of the experimental and field data series, firstly, all of the model parameters have been computed and then by operation of the extracted parameters and the mentioned relationships, the accuracy of them have been calculated. The results showed that the accuracy of the VART model for experimental and field data is 25% and 4.8% respectively. Also, the average relative errors of the Gaussian and ADZ models are 1.65% and 14%, respectively, which confirms the desirable accuracy of the Gaussian model. The results of the present study have been revealed that the Gaussian model in both of the model parameter numbers and the calculation accuracy is superior to the others. Also, to assess the goodness of fit between experimental and field data series and the theoretical Breakthrough curves, the average Nash-Sutcliffe parameters have been calculated about 0.97, which exhibits the favorable goodness in the fits.