تعیین ضریب پراکندگی طولی آلودگی در رودخانه ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای/ گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، کدپستی، اصفهان. ایران

2 دانشیار /گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان. ایران.

چکیده

طبق مطالعات چند دهه اخیر، فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی منجر به آلودگی قابل ملاحظه در رودخانه‌ها می‌گردد. برای کنترل آلودگی در جریان‌های روباز، رهاسازی آلاینده‌ها باید به صورت منطقی و تنظیم شده انجام شود. این موضوع نیازمند اطلاع دقیق از توانایی حمل، پخش و پاک‌سازی آلودگی توسط جریان آب در طول مشخصی از مسیر خود (طول اختلاط کامل) است. آلاینده‌ها در جهات طولی، عرضی و عمقی تحت تأثیر فرآیندهای انتقال و اختلاط منتشر می‌شوند. انتقال طولی آلاینده‌ها یکی از مراحل مهم در پروسه رقیق‌سازی آلاینده‌ها می‌باشد که شناخت آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این مطالعه رابطه‌ای جامع در برگیرنده پارامترهای مؤثر بر ضریب اختلاط طولی با استفاده از آنالیز ابعادی ارائه شده است. به منظور بررسی میزان تأثیر هر یک از پارامترهای مؤثر از نرم‌افزار آماری SPSS استفاده گردید. نتایج نشان داد پارامترهای مؤثر بر ضریب اختلاط طولی، ضریب زبری و نسبت عرض به عمق می‌باشند. از آنالیز حساسیت صورت گرفته مشخص شد تأثیر ضریب زبری بر ضریب اختلاط طولی بیشتر می‌باشد. روش ارائه شده در این تحقیق رهیافت جدیدی در تخمین ضریب پراکندگی طولی آلودگی در رودخانه‌ها محسوب شده و قابلیت ترکیب با مدل‌های ریاضی انتقال آلودگی را دارا می‌باشد

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Longitudinal Dispersion Coefficient in rivers

نویسندگان [English]

  • E Izadinia 1
  • J Abedi-Koupai 2
1 PhD student, Dept. of Water Eng., College of Agric., Isf. Univ. Tech, Isfahan, Iran
2 Assoc. Prof., Dept. of Water Eng. College of Agric., Isf. Univ. Tech., Isfahan, Iran
چکیده [English]

 
Over the course of recent decades, agricultural and industrial activities have led to a considerable pollution in rivers. To control the river pollution level, the waste water discharge should be regulated. Pollutions have been dispersed in longitudinal, lateral, and vertical direction. The longitudinal dispersion of pollutants in river is important. In this study, a comprehensive equation was proposed for longitudinal dispersion coefficient using dimensional analysis. Dimensional and statistical analysis indicated that longitudinal dispersion coefficient depends on roughness coefficient and the ratio of width to depth of river. Sensitivity analysis indicated that roughness coefficient had the highest effect on longitudinal dispersion coefficient. The proposed methodology is a new approach to estimate dispersion coefficient in streams and can be implemented into mathematical models of pollutant transfer. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pollutant Transfer
  • Longitudinal Dispersion Coefficient
  • Dimensional Analysis
پورآباده­ای، م.، تکلدانی، م.، ا. م.، و لیاقت، ع. (1382). " بررسی تأثیر پارامترهای جریان بر ضریب پخش آلودگی در کانال مستطیلی." مجموعه مقالات ششمین کنفرانس هیدرولیک ایران، شهرکرد، شهریورماه 1386، صص 29-38.
ریاحی مدوار، ح.، و ایوب­زاده، ع. (1387). " تخمین ضریب پراکندگی طولی آلودگی با استفاده از سیستم استنتاج فازی-عصبی انطباقی."  مجله آب و فاضلاب، ش.67.
عابدی کوپایی، ج.، نصری، ز. و مامن پوش، ع. (1386). بررسی کیفیت شیمیایی آب رودخانه زاینده رود. لوح فشرده مجموعه مقالات ششمین کنفرانس هیدرولیک ایران، کد 508، دانشگاه شهرکرد. 13 تا 15شهریور، صص 142-131.
Ahsan, N. (2008), “Estimating the coefficient of dispersion for a natural stream’’, World Academy of Science, Engineering and Technology 44, pp. 131-135.
Chanson, Hubert. (2004), “Environmental Hydraulics of Open Channel Flow”, Chapter 8, Elsevier, Butterworth-Heinemann, London.
Deng, Z. Q., Singh, V.P. and L. Bengtsson. (2001), “Longitudinal dispersion coefficient in straight river”,   J. Hydraul. Eng. ASCE. 127, pp. 919-927.
Deng, Z. Q., Bengtsson, L., Singh V.P. and Adrian, D.D. (2002), “Longitudinal dispersion coefficient in single-channel streams”, J. Hydraul. Eng. ASCE. 128, pp. 901-916.
Elder, J. W. (1959), “The Dispersion of marked fluid in turbulent shear flow’’, J. Fluid Mechanics, 5, pp. 544-560,
Fischer, H.B., List, E.J., Koh, R.C.Y., Imberger, J. and Brooks. N.H. (1979), “Mixing in Inland and Coastal Waters”, Academic Press, N.Y.
Fischer HB. (1968), “Dispersion predictions in natural streams”. J Sanit Eng ASCE 94, pp. 927–43.
Gonzalez, J., Rojas, I., Poamares, H. and Orteag, J. (2002), A New clustering technique for function approximation, IEEE Transactions on Neural Networks. 13, pp. 132-142.
Kashefipour, S. M. and Falconer, R. A. (2002), “Longitudinal dispersion coefficients in natural channels’’, Water Research 36, pp. 1596–1608,
McQuiveyRS, Keefer TN. (1974), “Simple method for predicting dispersion in streams’’, J Environ Eng ASCE 100, pp. 997–1011.
Riahi-Madvar H., Ayyoubzadeh S. A., Khadangi E. and Ebadzadeh M.M. (2009), “An expert system for predicting longitudinal dispersion coefficient in natural streams by using ANFIS’’, Expert Systems with Applications36, pp. 8589–8596.
Rutherford, J.C. (1994), “River Mixing”, John Wiley, Chichester, U.K., pp. 102-200.
Seo, I.W. and Cheong, T. S. (1998), “Predicting longitudinal dispersion coefficient in natural streams”, J. Hydraul. Eng. ASCE. 124, pp.  25-32.
Seo I.W. and Oh Beak, K. (2004), “Estimation of the longitudinal dispersion coefficient using the velocity profile in natural streams’’, J. Hydraul. Eng. ASCE. 130, pp. 227-236.
Taylor G. and Singh, V. P. (2005), “Predicting longitudinal dispersion coefficient in natural stream by artificial neural network”, J. Hydraul. Eng. ASCE. 131, pp. 991-1000.
Taylor G. (1954), “The dispersion of matter in turbulent flow through a pipe’’, Proc R Soc London A223, pp. 446–68.