بخشی از مقاله
چکیده
نشت مواد شیمیایی ناشی از واژگونی قطار، کامیون و یا خرابکاریهای عمدی به صورت تزریق مواد شیمیایی خطرناک در مواقع بحرانی به درون رودخانهها و سایر منابع آبی، منجر به بروز تهدید جدی برای تأمین آب شرب و همچنین بروز معضلات محیطزیستی قابل توجه میشود. انتشار طولی یک فرایند کلیدی هیدرولوژیکی است که انتقال آلاینده ها را در رودخانههای طبیعی کنترل میکند. پیشبینی تغییرات زمانی و مکانی غلظت آلایندهها و همچنین شناسایی دقیق مرکز تزریق در جریانهای نشتی تصادفی در رودخانهها اهمیت زیادی دارد.
مواد آلی و فاضلابهای صنعتی و شیمیایی و مواد نفتی که به صورت تصادفی و غیر تصادفی در جریان رودخانه تزریق میشود در اثر دو عامل همرفت و حرکت سیال به پایین دست انتقال مییابد و با آشفتگی جریان منتشر میشود، این سه پدیدهی فیزیکی نمایانگر قدرت خودپالایی رودخانه و سبب کنترل آلودگی در مجراهای طبیعی میشود.
هدف از این پژوهش بررسی تغییرات انتشار آلایندهها در مکان و زمان توسط ماده ی رنگی پرمنگنات پتاسیم در کانال مرکب با پوشش گیاهی ردیفی میباشد. آزمایشهای گوناگونی با تغییر شرایط جریان با تزریق مادهی آلوده کننده به جریان در حالت حضور و عدم حضور پوشش گیاهی سیلابدشت انجام شده است و با تصویر برداری از نحوهی پخش ابر آلودگی و آنالیز تصاویر توسط تکنیک پردازش در نرم افزار متلب، پروفیل غلظت آلاینده در مکان و زمان مختلف در طول مسیر جریان رسم شده است. نتایج حاصله حاکی از درک کیفی و کمی از تاثیر پوشش گیاهی سیلابدشت بر نحوهی تغییر غلظت در پایین دست آلودگی میباشد.
.1 مقدمه
واژگونی کامیونها و واگنهای قطار حامل مواد سمی و خطرناک و شکستگی و پوسیدگی خطوط لوله انتقال مواد نفتی، هر ساله منجر به ورود حجم زیادی از آلایندهها به درون رودخانههای کشور میشود - شکل . - 1 یکی از مسائل مهم و کلیدی در مدیریت منابع آب پیشبینی نحوهی پخش و انتشار آلاینده ها در رودخانهها است. کانال مرکب از مقاطع متداول رودخانهها است و دارای یک یا دو سیلابدشت می باشد.
در زمانهای سیلابی جریان روی سیلابدشتها شکل میگیرد و به علت سیلابهای فصلی سطح سیلابدشت محیطی مناسب برای به وجود آمدن پوشش گیاهی و درختان میباشد و سبب زبرتر شدن سیلابدشت میشود. جریان سریعتر در کانال اصلی با جریان آهسته در سیلابدشت برخورد میکند و باعث ایجاد انتقال مومنتم و جریان ثانویه میشود و سبب هیدرولیک جریان پیچیده می شود. مطالعات فراوانی در زمینهی بررسی جریان ثانویه و هیدرولیک کانال مرکب انجام شده است
شکل -1 واژگونی واگنهای قطار و ورود بیش از 60 هزار لیتر سود سوزآور - هیدروکسید سدیم - به رودخانه سزار لرستان در شهریورماه .1393 یک روز پس از واژگونی، ابر آلاینده از ده کیلومتری پایین دست عبور کرد. pH آب به حدود 11 رسید و حدود 120هزار قطعه آبزی در این رودخانه از بین رفتند.
انتقال آلایندهها در رودخانهها و آبراههها به خصوص در مجاری پیچیده مانند مقطع مرکب با پوشش گیاهی به صورت آزمایشگاهی کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. به صورت کلی پوشش گیاهی به منظور بهبود انتقال جریان از آبراههها حذف میشده است اما امروزه از پوشش گیاهی به منظور بهبود کیفیت آب استفاده میشود
زمانیکه مواد آلوده کننده و سمی وارد آبراههها میشود پروسهی پخش آلاینده در جریان در چند مرحله تقسیم میشود: در مرحلهی اول پخش عمودی با سرعت زیاد انجام میپذیرد و بعد از اینکه پخش عمودی به صورت کامل انجام شد پخش عرضی در بخش دوم انجام میشود و در آخرین مرحله پس از اینکه آلاینده به صورت کامل در عمق و عرض انتشار یافت، انتشار طولی عامل مهم رقیق سازی و جابهجایی آلاینده و محو کامل تغییرات در طول مسیر میشود
در مدلهای متداول هیدرولیکی یک بعدی، انتقال ابر آلودگی بعد از انتشار کامل در عرض و عمق به صورت معادلهی جابهجایی-انتشار خواهد بود
که در این رابطه c غلظت متوسط مقطعی آلاینده، u سرعت متوسط مقطعی جریان در راستای x، t زمان پس از شروع تزریق و k ضریب انتشار طولی است.
لانای و همکاران - 2015 - نشان دادند که استفاده از دادههای ADCP ازمناسب ترین روشها برای کالیبره کردن ضریب انتشار در مدلهای انتقال آلودگی برای رودخانههای بزرگ و طولانی است. تحقیقات متعددی در زمینهی نحوهی گسترش و تغییر غلظت آلایندهها در مکان و زمان توسط مدلهای عددی انجام گرفته است
حمیدیفر - 1392 - با تغییر عمق نسبی و تراکم و آرایش گیاهان به بررسی تاثیر پوشش گیاهی در سیلابدشت بر خصوصیات هیدرولیکی و انتشار آلاینده ها به صورت طولی و عرضی در مقاطع مرکب مستطیلی پرداختند، نتایج نشان داد که با افزایش عمق نسبی ضریب بدون بعد انتشار طولی کاهش مییابد و همچنین با افزایش تراکم گیاهان ضریب انتشار طولی در سیلابدشت کاهش و در کانال اصلی افزایش مییابد.
همچنین حمیدیفر - 2015 - و بنزیادا - 2015 - با دادههای آزمایشگاهی به بررسی تغییر غلظت آلایندهها در مکان و زمان مختلف در کانال مرکب پرداختند. با توجه به مطالعات آزمایشگاهی اندک انجام شده انجام آزمایشهای مختلف ابر آلودگی در کانال مرکب با پوشش گیاهی سیلابدشت به منظور بررسی تغییرات غلظت آلایندهها در زمان و مکان مختلف در پاییندست تزریق امری مهم و ضروری برای مدیریت منابع آب میباشد به خصوص برای آبراهههایی که در پایین دست مورد استفادهی انسانها برای مصارف گوناگون قرار میگیرد.
