شبیه‌سازی عددی پخش آلودگی در منابع آب سطحی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد /دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف

2 دانشجوی دکتری مهندسی آب/دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

هدف از این تحقیق، دستیابی به روش مناسب برای تحلیل عددی مسئله توزیع آلودگی در آبهای سطحی است به نحوی که ضمن تأمین محدوده پایداری مناسب و حداقل خطای عددی، دقت نتایج  افزایش یابد. در تحقیق حاضر، با استفاده از روش عددی تفاضل محدود1 و استفاده از الگوهای گسسته سازی2 جدید، معادله دیفرانسیل جزئی حاکم بر پخش آلودگی در سیال در شرایط یک و دو بعدی تحلیل شده‌است. همچنین تأثیر اعداد بدون بعد شامل اعداد کورانت3 و پکلت4 در روند حل عددی و مقایسه روشهای مختلف تحلیل از حیث تأثیرپذیری از این پارامترها و همچنین تحلیل حساسیت نسبت به ابعاد شبکه مورد مطالعه قرار گرفته است. براساس نتایج بدست آمده و با مطالعه موردی تخلیه پساب گرم یک نیروگاه حرارتی ناشی از عملکرد سیستم خنک‌کننده آن در رودخانه مجاور، الگوی بهینه گسسته سازی در روش تفاضل محدود تعیین شده و انطباق خوبی بین نتایج حل عددی و اندازه‌گیری‌های میدانی ایجاد شده است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation of Pollutant Dispersion in Surface Water Resources

نویسندگان [English]

  • A Shamsaii 1
  • A N. Jilani 2
1 Professor of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
2 Ph.D. Student of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

The main objective of this study is to develop a higher order numerical scheme to simulate the pollutant spreading in surface water resources. The new discretisation schemes in Finite Difference Method are presented in one and two dimensional domain to predict surface water quality. Moreover, the effect of dimensionless computational numbers on numerical processing and errors is investigated for several methods. The grid size sensitivity analysis is made based on numerical results which are obtained in several methods. A real case study is made for thermal pollutant released from cooling water outfall of a power plant into the adjacent river. The numerical results are compared with field measurements and a good agreement is obtained.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Numerical modeling
  • Advection
  • Diffusion
  • Surface water resources
نجفی جیلانی، ع. (1376)، "کاربرد روش‌های عددی دقیق در مدل‌سازی توزیع آلودگی در رودخانه‌ها" پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده فنی دانشگاه تهران، 124 صفحه.
Arnold, J.G., Williams, J.R., Griggs, R.H., and Sammons, N.B., (1990), A basin scale simulation model for soil and water resources management, A&M Press, Texas.
Beck, M.B., (1995), Construction and evaluation of models of environmental systems, John Wiley and Sons, London,  pp. 3-35.
Brian L., Loving, B.L., and Waddell, M., (1998), Water and salt balance of Great Salt Lake, Utah, and simulation of water and salt movement through the causeway, USGS, Water Resources Investigations Report 00-4221, pp. 50-114.
Chiew, F.H.S., and Peel, M.C., (2002), Application and testing of the simple rainfall-runoff model, Water Resources Publication, Littleton, Colorado, No. 26.
De Roo, A.P.J., and Jetten, V.G., (1999), “Calibrating and validating the LISEM model for two data sets from the Netherlands and South Africa”, Catena, No. 37, pp. 477-493.
Leonard, B. P., (1979), A stable and accurate convective modeling procedure, John Wiley and Sons, England, No. 5, pp. 10-42.
Parsons, J.E., Thomas, D.L., and Huffman, R.L., (2001), Non-point sources water quality models; their use and application, Final Report of USDA-CSREES Southern Region Research Project, Development and Application of Comprehensive Agricultural Ecosystems Models, pp. 200-230.
Prosser, I.P., (2001), “A model of river sediment budgets as an element of river health assessment”, Proceedings of the International Congress on Modeling and Simulation (MODSIM, 2001), December 10-13, pp. 861-866.
 Simons, M., (1996), “A hydrologic modeling tool for water resources and salinity management”, Environmental Softwares Journal, Vol. 11, pp. 1-3.
Stamou A.I., (1992), “Improving the numerical modeling of river water quality”, Journal of Hydrology, Vol. 23, pp. 20-33.
 
Trudgill, S.T., and J. Ball, (1995), Overview of solute modeling in catchments systems, John Wiley and Sons, London, pp. 3-56.
Valeo, C., and Moin, S.M.A., (2000), “Grid-resolution effects on a model for integrating urban and rural areas”, Hydrological Process Manual, No. 14, pp. 2505-2525.
Walton, R., and Hunter, H., (1996), “Modeling water quality and nutrient fluxes in the JohnstoneRiver catchments”, 23rd Hydrology and Resources Symposium, North Queensland, Sydney.
Watson, F., Rahman, J., and Seaton, S., (1996), “Deploping environmental software using the Tarsier modeling framework”, Proceedings of the Third Australian Stream Management Conference, August 27-29, pp. 631-638.