بررسی آزمایشگاهی وابستگی مکانی پراکنش در دو نوع خاک شنی همگن اشباع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- دانشجوی کارشناسی‌ارشد گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج

2 2- استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج

چکیده

پراکنش یکی از پارامترهای مهم برای شبیه­سازی انتقال آلاینده در محیط­های متخلخل می­باشد. در این تحقیق، به منظور بررسی تغییرات پراکنش طولی با مقیاس، آزمایش­های ردیابی در آزمایشگاه انجام شد. آزمایش­ها به ترتیب در دو نوع خاک شنی همگن اشباع، شن درشت و شن متوسط و در یک تانک شن به ابعاد  سانتی­مترمکعب انجام گرفت. فرآیند انتقال آلاینده در سه گرادیان هیدرولیکی 017/0، 025/0 و 034/0 بررسی گردید. پارامترهای انتقال آلاینده با استفاده از نرم­افراز CXTFIT2.1 تخمین زده شدند. براساس نتایج به­دست آمده، مقادیر پراکنش خاک شنی متوسط و دامنه تغییرات آن بیشتر از خاک شنی درشت بود. این امر بیان­گر فرایند غالب پخش در انتقال آلاینده در خاک شنی متوسط بود. تحت گرادیان­های هیدرولیکی مختلف، پراکنش با فاصله از منبع آلودگی افزایش ­یافت. در گرادیان هیدرولیکی 017/0، افزایش پراکنش با فاصله به­صورت غیرخطی بود؛ در حالی که در گرادیان­های هیدرولیکی 025/0 و 034/0 پراکنش با فاصله به­صورت خطی افزایش یافت. در کُل، پراکنش خاک شنی متوسط، به­ویژه تحت یک گرادیان هیدرولیکی کوچک، به­شدت وابسته به مقیاس بود و تغییرات آن از یک تابع نمایی پیروی می­کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Laboratory Investigation of Spatial-Dependency of the Dispersivity in Two Kinds of Homogeneous Saturated Sandy Soils

نویسندگان [English]

  • G Jafari 1
  • B Mehdinejadiani 2
چکیده [English]

Dispersivity is one of the important parameters for simulating solute transport in porous media. In this study, laboratory tracer tests were conducted to investigate the spatial variation of longitudinal dispersivity. The tests were carried out in a sand tank with dimensions of cm3 with two kinds of saturated homogeneous coarse and medium sands, respectively. The solute transport process was studied at three hydraulic gradients of 0.017, 0.025 and 0.034. The solute transport parameters were estimated using CXTFIT2.1 software. Based on the obtained results, the average dispersivity values of the medium sand and their range were higher than those for the coarse sand. This pointed out that the dispersion was the dominant process in solute transport in the medium sand. Under the various hydraulic gradients, the dispersivity increased with increasing distance from the contaminant source. The dispersivity increasing followed a non-linear function of travel distance at hydraulic gradient of 0.017, while it followed a linear function of travel distance at hydraulic gradients of 0.025 and 0.034. In general, the dispersivity of the medium sand, especially under a small hydraulic gradient, was strongly space-dependent and its variations followed an exponential function.     

کلیدواژه‌ها [English]

  • Advection-dispersion equation
  • Dispersion coefficient
  • Inverse method
  • Scale-effect
  • CXTFIT2.1 Software

مراجع

فراستی م و سیدیان س م، 1392. اثر فاصله انتقال بر پخشپذیری کلرید سدیم با استفاده از نرم افزار HYDRUS 2D. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 27، شماره 4، صفحه­های 829 تا 831.
معروف­پور ع، کشکولی ح­ع، معاضد ه و محمد ولی سامانی ح، 1384. بررسی وابستگی پراکنش خاک به ضخامت آن در خاک­های ماسه­ای همگن اشباع. مجله علوم دانشگاه شهید چمران، شماره14، قسمت ب، صفحه­های 16 تا 29.
Al-Tabbaa A, Ayotamuno JM and Martin RJ, 2000. One-dimensional solute transport in stratified sands at short travel distances. Journal of Hazardous Materials 73: 1-15.
Bear J, 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media. Elsevier, New York.
Bear J, 1978. Hydraulic of Groundwater. McGraw. Hill Book Company, New York.
Chen JS, Ni CF and Liang CP, 2008. Analytical power series solutions to the two-dimensional advection–dispersion equation with distance-dependent dispersivities. Hydrological Processes 22: 4670-4678. 
Fetter CW, 1993. Contaminant Hydrogeology. Macmillan, New York.
Huang K, Toride N and Van Genuchten MTh, 1995. Experimental investigation of solute transport in large, homogeneous and heterogeneous, saturated soil columns. Transport in Porous Media 18: 283-302.
Javaux M and Vanclooster M. 2003. Scale- and Rate-Dependent Solute Transport within an Unsaturated Sandy Monolith. Soil Science Society of America Journal 67: 1334-1343.
Javaux M, Vanderborght J, Kasteel R and Vanclooster M. 2006. Three-Dimensional Modeling of the Scale- and Flow Rate-Dependency of Dispersion in a Heterogeneous Unsaturated Sandy Monolith. Vadose Zone Journal 5: 515-528.  
Khan AUH and Jury WA, 1990. A laboratory study of the dispersion scale effect in column outflow experiments. Journal of Contaminant Hydrology 5: 119-131.
Levy M and Berkowitz B, 2003. Measurement and analysis of non-Fickian dispersion in heterogeneous porous media. Journal of Contaminant Hydrology 64: 203–226.
Mishra S and Parker JC. 1990. Analysis of solute transport with a hyperbolic scale-dependent dispersion model. Hydrological Processes 4: 45-57.
Pang L and Hunt B, 2001. Solutions and verification of a scale-dependent dispersion model. Journal of Contaminant Hydrology 53: 21-39.
Pickens JF and Grisak GE, 1981. Scale-dependent dispersion in a stratified granular aquifer. Water Resources Research 17(4): 1191-1211.
Sharifi Haddad A, Hassanzadeh H, Abedi J, Chen Zh and Ware A. 2015. Characterization of scale-dependent dispersivity in fractured formations through a divergent flow tracer test. Groundwater 53: 149-155.
Silliman SE and Simpson ES, 1987. Laboratory evidence of the scale effect in dispersion of solutes in porous media. Water Resources Research 23(8): 1667-1673.
Toride N, Leij F and Van Genuchten, MTh, 1999. The CXTFIT code for estimating transport parameters from laboratory or field tracer experiments. Version 2.1, Research Report 137. US Salinity Laboratory, Riverside, CA, USA.
Xu M and Eckstein Y, 1995. Use of weighted least squares methods in evaluation of the relationship between dispersion and field scale. Groundwater 33(6): 905-908.
Zhou L, 2002. Solute transport in layered and heterogeneous soils. Dissertation of Doctor of Philosophy, Department of Agronomy, Tsinghua University of Chinese, China.         
You K and Zhan H, 2013. New solutions for solute transport in a finite column with distance-dependent dispersivities and time-dependent solute sources. Journal of Hydrology 487: 87-97.
 
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار