ﻧﮕﺎرش ﻣﻘﺎﻟﻪ ﭘﮋوهشی با موضوع شبیهسازی کمی و کیفی جریان آبهای زیرزمینی دشت ایج با استفاده ... |
مواد زائد جامد نیز باعث آلودگی آبهای زیرزمینی میشوند بدین ترتیب که آب بارندگی یا آبهای سطحی هنگام عبور از محل دفع زباله آلوده شده و وارد آبهای زیرزمینی میشوند. مسأله آلودگی از محل دفن زباله در مواردی که بارندگی زیاد باشد و یا سطح سفره آب زیرزمینی بالا باشد بحرانی تر خواهد بود و آلودگیهایی که در تراوشات یافت میشوند عبارتند از BOD، COD، سختی، نیترات و فلزات سنگین.
منابع و عوامل صنعتی از جمله منابع آلوده کننده صنعتی پسابهای صنعتی میباشند. استفاده اصلی آب در صنایع، برای خشک کردن، مصارف بهداشتی، مصارف صنعتی و برای هدف مستقیم میباشد. کیفیت فاضلاب تولید شده بستگی به نوع صنعت و نوع استفاده از آب دارد. در بعضی مواقع این فاضلابها پس از مقداری تصفیه، به آبهای سطحی وارد میشوند و یا اینکه از طریق چاهها دفع میشوند که هر کدام مشکلاتی را به دنبال خواهد داشت.
نشت از مخازن و خطوط لوله نیز باعث آلودگی آبهای زیرزمینی میشود که در این میان نفت و فرآورده های نفتی به خصوص در ایستگاههای پمپ بنزین عامل بیشتر آلودگیهاست.
فعالیتهای حفاری معدن میتواند آلودگیهای مختلفی برای آبهای زیرزمینی ایجاد کند که بستگی به مادهای که استخراج میشود و به نحوه عمل حفاری دارد.
منابع و عوامل کشاورزی نیز سهم عمدهای در آلودگی آبهای زیرزمینی دارا میباشند. تقریباً نصف تا دوسوم آبهای مورد استفاده برای آبیاری محصولات کشاورزی، صرف تبخیر و تعرق شده و باقیمانده آن به آبهای زیرزمینی میپیوندد و یا وارد کانالهای سطحی میشود. آبهای کشاورزی آلودگی سه تا ده برابر آب اولیه استفاده شده را خواهند داشت از آن جهت که نمکهایی مثل کودها یا سموم شیمیایی و حاصلخیز کنندههای خاک در آنها حل میشوند (Guimer, 1988). آب نمک نیز ممکن است وارد سفره های آب شیرین شده و موجب آلودگی گردد. در سفرههای ساحلی، آب دریا و در سفره های دور از دریا نفوذ آبهای شور از سفره های زیرین میتواند باعث این آلودگی گردد.
اگر چه استنباط شخصی از آب مثل مزه، بو و رنگ آن یک روش ابتدایی ارزیابی برای مناسب بودن آن میباشد، اما برای ارزیابی آب مورد استفاده در مصارف مختلف خصوصیات دقیقتری از کیفیت آب مورد توجه قرار میگیرد. به عنوان مثال در مصرف کشاورزی، تأکید بر خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آب است و دیگر خصوصیات به ندرت مورد توجه قرار میگیرند.
رابطه بین مواد موجود در آب و مشکلات مشاهده شده ناشی از آن، باعث تعریف میزان قابل قبول یا حد مجاز آلودگی شده و با مشاهدات متعدد و اندازه گیریهای مختلف شاخص هایی برای تعیین آلودگی آب به وجود آمده است. برهمین اساس توصیهها و استانداردهایی برای مصارف مختلف، از جمله استاندارد آب برای مصارف کشاورزی به وجود آمده است. از انواع آلودگیهای موجود در آب زیرزمینی میتوان به شوری و آلودگی فلزات سنگین اشاره کرد.
۲-۵-۲- حرکت آلودگی در آبهای زیرزمینی
زمانی که آلودگی به آبهای زیرزمینی وارد می گردد این آلودگی تحت تاثیر عوامل زیر در آبهای زیرزمینی حرکت می کند (Fetter, 1994):
حرکت همراه جریان[۵۳] که در نتیجه جریان آب ایجاد میگردد.
پراکندگی[۵۴] که در اثر پخش مکانیکی و پخش مولکولی ایجاد میشود.
تأخیر[۵۵] که در اثر جذب سطحی ایجاد میشود.
تجزیه و کاهش در اثر واکنشها[۵۶].
۲-۵-۲-۱- حرکت همراه با جریان
حرکت آب باعث انتقال آلودگی موجود در سفره به همراه جریان و با همان سرعت آب میگردد. این حرکت، طبق قانون دارسی صورت میپذیرد که مطابق با این قانون، جهت جریان از هد هیدرولیکی بیشتر به کمتر است (مشهدی میقانی، ۱۳۸۳):
(۲-۲۶)
در این رابطه که بصورت یک بعدی و در راستای x است، V سرعت در راستای x، K نشان دهنده ضریب هدایت هیدرولیکی و گرادیان هیدرولیکی میباشد. میزان ماده منتقل شده بر حسب زمان و مکان متغیر است که معادله آن به صورت زیر میباشد:
(۲-۲۷)
در این رابطه گرادیان غلظت میباشد که علت انتشار آلودگی از غلظت بیشتر به کمتر است.
۲-۵-۲-۲- انتشار هیدرودینامیکی
پخشیدگی در اثر دو عامل پخش مولکولی و پخش مکانیکی ایجاد میشود. پخش مولکولی فرایندی است که در آن یونها یا ساختار مولکولی تحت تاثیر فعالیت جنبشی در جهت گرادیان غلظت حرکت می کند. در این چنین شرایطی حرکت اجزا از نواحی با غلظت بالا به نواحی با غلظت پایین صورت میگیرد که پدیدهی پخش مولکولی به وسیلهی قانون اول فیک[۵۷] بیان میشود (مشهدی میقانی، ۱۳۸۳):
(۲-۲۸)
در این رابطه F نشان دهنده جرم انتقال یافته در واحد زمان، ضریب پخشیدگی و گرادیان غلظت میباشد.
در مواقعی که غلظت در طی زمان تغییر نماید میتوان از قانون دوم فیک استفاده نمود:
(۲-۲۹)
روابط فوق زمانی به کار میرود که در مسیر حرکت ماده، مانعی وجود نداشته باشد. زمانی که ماده در محیط متخلخل حرکت میکند به دلیل اینکه یونها باید مسیر طولانیتری را بین اجزای جامد و به علت پدیدهی جذب طی نمایند، در تخلخل متوسط ضریب پخش طبق رابطه اصلاح میشود:
(۲-۳۰)
در این رابطه ضریب پخشیدگی موثر[۵۸] در محیط متخلخل، W (1>W) ضریب تجربی است که از طریق روشهای آزمایشگاهی به دست میآید.
انتشار مکانیکی در نتیجهی تغییرات سرعت در تخلخل متوسط صورت میپذیرد. سرعت در مرکز فضای متخلخل بیشتر از لبهها میباشد، در نتیجه انتشار مکانیکی در هر دو جهت طولی و عرضی صورت میپذیرد که از روابط زیر حاصل میگردد:
(۲-۳۱-۱)
(۲-۳۱-۲)
در این روابط و به ترتیب بیانگر مقادیر پخش مکانیکی طولی و عرضی، و به ترتیب ضرایب پخش طولی و عرضی و V میانگین سرعت آب در سفره میباشد.
بنابراین ضرایب انتشار هیدرودینامیکی طولی و عرضی ()، از روابط زیر محاسبه میشوند:
(۲-۳۲-۱)
(۲-۳۲-۲)
بدین ترتیب با در نظر گرفتن اثرات پخشیدگی و حرکت همراه با جریان، معادله زیر حاصل میگردد:
(۲-۳۳)
۲-۵-۲-۳-تأخیر
در حین حرکت آلودگی در آبهای زیرزمینی امکان جذب سطحی مواد جامد آلی و غیرآلی توسط خاک وجود دارد. اثر اصلی این جذب، کاهش سرعت حرکت آلودگی بوده که توسط ضریب تأخیر تخمین زده میشود. این فاکتور میتواند بر پایه ضرایب جذب یا توزیع آلودگی و بر پایه تخلخل متوسط محاسبه شود:
(۲-۳۴)
در این رابطه ضریب توزیع[۵۹]، چگالی ظاهری خاک و n تخلخل متوسط خاک میباشد. سرعت حرکت آب در سفره از رابطه زیر به دست میآید:
(۲-۳۵)
این رابطه بیان میکند که اگر مقدار فاکتور تأخیر بالا باشد، ضریب جذب نیز بالا بوده و به طور عمده باعث تأخیر حرکت آلودگی در آبهای زیرزمینی میشود (مشهدی میقانی، ۱۳۸۳).
۲-۵-۲-۴-واکنش شیمیایی
نوع و غلظت آلودگیهای موجود در سفره ممکن است در نتیجه تأثیر واکنشهای شیمیایی تغییر نماید؛ بدین معنی که ممکن است برخی از مواد از بین رفته و مواد جدیدی به وجود آیند که میتواند مطابق رابطه زیر باشد (Wang, 1999 Zheng and):
(۲-۳۶)
در این رابطه غلظت آلودگی جذب شده در خلل و فرج و عدد ثابت واکنش درجه یک میباشد.
با توجه به عوامل موثر در حرکت آلایندهها، معادله حرکت آلودگی در سفره و در هر سه حالت سه بعدی به صورت زیر میباشد:
(۲-۳۷-۱)
(۲-۳۷-۲)
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1400-08-01] [ 09:34:00 ب.ظ ]
|