بررسی آزمایشگاهی تاثیر رسوب معلق بر جابجایی آلودگی و مقایسه با روش گشتاورگیری زمانی و نرم افزار OTIS-P

ارزیابی کیفیت محیط زیست و ایمنی بهداشت اغلب نیاز به پیش­بینی انتقال املاح به ویژه آلاینده­ها در رودخانه­ها و آبراهه­های طبیعی دارد. فرایند انتقال و پراکنش رسوب معلق در جریان­های مجاری باز و نحوه تبادل آن­ها در داخل محیط متخلخل سنگدانه­ای (بستر رودخانه) از بسیاری جهات شبیه به آلودگی عمل می­کند. در این پژوهش، مدل نگهداشت موقت (TSM) در شرایط جریان همراه با رسوب معلق (غلیظ) توسط مدل عددی OTIS-P و همچنین بهینه­سازی معادلات گشتاورگیری زمانی (TM) با الگوریتم ژنتیک (GA) حل و منحنی­های رخنه (BTC) شبیه­سازی شدند. به منظور ایجاد بستر رسوبی از مصالح شنی با قطر میانه (D۵۰) ۸۵/۱۱ میلی­متر و تخلخل (n) ۲۸/۰ استفاده شد. آزمایش­های ماده ردیاب (NaCl) در یک کانال آزمایشگاهی با طول ۱۲ متر، عرض ۵/۰ متر و ارتفاع دیواره ۷/۰ متر در سه دبی جریان ۱۰ ،۵/۱۲ و ۱۵ لیتر بر ثانیه انجام شدند. به منظور ایجاد شرایط جریان غلیظ، رسوب معلق با غلظت­های اولیه ۱۸۷۵۰۰ (SC۱) و ۳۷۵۰۰۰ (SC۲) بخش در میلیون (ppm) تهیه و به صورت آنی در بالادست بستر رسوبی تزریق شدند. نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که وجود رسوب معلق در جریان (شرایط جریان غلیظ) سبب افزایش مدت زمان متوسط ماند آلودگی در ناحیه اصلی جریان (MRT) می­شود. نتایج حل عددی نشان داد که ضریب تبادل ناحیه نگهداشت (α) در شرایط جریان غلیظ ۱ تا ۲/۳ برابر ضریب تبادل ناحیه نگهداشت (α) نسبت به شرایط جریان زلال بود. نتایج حل عددی نشان داد که ضریب پراکنش طولی (Dx) در شرایط جریان غلیظ ۲ تا ۷ برابر ضریب پراکنش طولی (Dx) نسبت به شرایط جریان زلال بود. منحنی های رخنه شبیه سازی شده توسط مدل عددی OTIS-P و روش گشتاورگیری زمانی (TM) تطابق بالایی با منحنی های رخنه آزمایشگاهی  با شاخص نش ساتکلیف (Nash-Sutcliffe) بین ۸۹/۰ تا ۹۷/۰ و ۸۹/۰ تا ۹۵/۰ داشتند. در آبراهه­های طبیعی دارای غلظت بالای رسوب معلق، تبادلات هایپریک در جابجایی آلاینده­ها نقش زیادی را بر عهده دارند. بنابراین پیشنهاد می­شود از مدل نگهداشت موقت (TSM) به جای استفاده از روش حل تحلیلی معادله انتقال-پراکنش (ADE) استفاده شود.