ارزیابی تأثیر بافت خاک و فواصل انتقال بر میزان انتشارپذیری مادة ردیاب پایدار با استفاده از مدل‏های انتقال املاح

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی آب، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه بوعلی‏ سینا، همدان

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه بوعلی‏ سینا، همدان

چکیده

تعیین بهترین روش محاسبۀ مقدار انتشار‏پذیری، برای اطمینان از صحت داده‏های محاسبه‏شده بسیار حائز اهمیت است. هدف از این پژوهش، مطالعۀ تأثیر فواصل انتقال بر میزان انتشارپذیری مادۀ ردیاب پایدار NaCl در خاک‏های با بافت متفاوت با استفاده از چند مدل متفاوت انتقال املاح شامل روش بریگهام، فرید‏ـ کامبرنوس و حل معادلة جابه‏جایی‏ـ انتشار با کاربرد روش معکوس CXTFIT است. دو نوع ماسه (ماسۀ بادی و ماسۀ با بافت متوسط) با 4 نوع ترکیب بافت متفاوت در 3 ستون خاک با طول‏های 25، 40 و 55 سانتی‏متر استفاده شد. ردیاب پایدار NaCl با غلظت ثابت 47/3 میلی‏زیمنس بر سانتی‏متر تحت رژیم جریان ماندگار یک بعدی از بالای ستون خاک به داخل آن هدایت شد. نتایج به‏دست‏آمده نشان داد که با افزایش فاصلۀ انتقال در هر بافت خاک، مقدار انتشار‏پذیری افزایش می‏یابد و همچنین مقادیر ضریب انتشار‏پذیری (α) به‏دست‏آمده جدا از نوع روش محاسبه برای بافت‏های مرکب بیشتر از بافت‏های همگن و دانه‏دانه‏ای است. همچنین با کم‏شدن طول نمونۀ مدل بریگهام و با افزایش طول نمونه مدل مبتنی بر کد CXTFIT نتایج مطلوب‏تری را ارائه می‏دهند. در تمام حالات، نتایج حاصل از مدل فرید‏ـ‏ کامبرنوس تفاوت قابل‏ملاحظه‏ای با دو مدل دیگر داشت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluate effect of soil texture and transport length on conservative tracer dispersion rate using solute transport models

نویسندگان [English]

  • Farzaneh Ghaemizadeh 1
  • Omid Bahmani 2
1 Ph. D Student of water engineering Department, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina university, Iran, Hamadan
2 Assistant Professor of water engineering Department, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina university, Iran, Hamadan
چکیده [English]

Determination of the best method to estimate the dispersion rate is very important to ensure accuracy of the computed data. The aim of this research is studying of transport length effects of dispersion of conservative tracer Nacl in soils with different texture using several solute transport models including Brigham, Fried-Combernous and solutions of the advection-dispersion equation with inverse CXTFIT application. Two types of sand (quicksand and gravel with medium-textured) with 4 different textures in the 3 soil columns lengths 25, 40 and 55 cm was used. Conservative tracer NaCl with constant concentration 3.47 m.S/cm under one-dimensional steady flow was directed into the top of the soil column. The results showed that by increasing the length of columns the dispersion rate will be increased and in composite soil texture the dispersivity coefficient (α) was more than a homogeneous texture and grain. Comparison of three methods shows that by reducing the transport length the Brigham model and by increasing the transport length, the model base on CXTFIT code is better. In all cases, the results of Fried-Combernous model had a noticeable difference between the other two models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • dispersion
  • Pollution
  • Brigham
  • Fried-Combernous
  • CXTFIT
  1. Al-Tabbaa, A., Ayotamuno, J. M., 2000. One dimensional solute transport in stratified sands at short travel distances. Hazardous Materials 73, 1-15.
  2. Barzegar, A.R., 2001. Advanced Soil Physics. University Press, Shahid Chamran Ahvaz, 317 p (in Persian).
  3. Biggar, J.W., Nielsen, M., 1976.Spatial variability of the leaching characteristics of a field soil. Journal of Water Resourses 12, 78-84.
  4. Brigham, W.E., 1974. Mixing equations in short laboratory columns. Journal of society Petroleum Engineering 14, 91-99.
  5. Bybordi, M., 2006. Soil physics. University Press, Tehran, 671 p (in Persian).
  6. Cortis, A., Berkowitz, B., 2003. Anomalous Transport in “Classical” Soil and Sand Columns. Journal of Soil Science, Society of America 12, 78-85.
  7. Zhang, D., Beven, K., Mermoud, A., 2006. A comparison of non-linear least square and GLUE for model calibration and uncertainty estimation for pesticide transport in soils. Journal of Advances in Water Resources 29, 1924–1933.
  8. Gillham, R., Cherry, J., 1982. Contaminant migration in saturated unconsolidated geologic deposits. Geology Soc Journal of America 10, 31-44.
  9. Hwang, Y., Lenhart, J., 2010. Dicarboxylic acid transport through hematite-coated sand. Journal of Chemosphere 78, 1049–1055.
  10. Kirda, C., Nielson, D.R., 1973. Simulation transport of chloride and water during infiltration. Journal of Soil Sic 37, 339-345.
  11. Mahmood-ul-Hassan, M. 2008. Boron and Zinc Transport through Intact Columns of Calcareous Soils. Journal of Pedosphere 18(4), 524–532.
  12. Maroufpour, E., Kashcoli, H., Moazed, H., 2006. Study of thickness dependence dispersion in unsaturated homogeneous soils of sand. Science Journal of Shahid Chamran University 14, 13-23 (in Persian).
  13. Maroufpour, E., Kashcoli, H., Moazed, H., Vali samani, H.M., 2008. Comparative study of mathematical models of Fried-Combernous and Brigham to dispersion of conservative pollutants in the homogeneous sandy soil. Journal of Agricultural Scientific 30, 77-89 (in Persian).
  14. Nir, Sh., Zadaka-Amir, D., Kartaginer, A., Gonen, Y., 2012. Simulation of adsorption and flow of pollutants in a column filter: Application to micelle–montmorillonite mixtures with sand. Journal of Applied Clay Science 14, 1-7.
  15. Pohlmeiera, A., Van Dusschoten, D., Weihermüllera, L., Schurrb, U., Vereeckena, H., 2009. Imaging water fluxes in porous media by magnetic resonance imaging using D2O as a tracer. Journal of Magnetic Resonance Imaging 27, 285–292.
  16. Simunek, J., Van Genuchten, M.Th., Sejna, M., Toride, N., Leij. F.J., 1999. The STANMOD computer software for evaluating solute transport in porous media using analytical solutions of convection-dispersion equation. Versions 1.0 and 2.0. IGWMC-TPS-71. Golden, Colo: Colorado School of Mines, International Ground Water Modeling Center.
  17. Simunek, J., Van Genuchten, M.Th., Sejna, M., 2008. Development and applications of the HYDRUS and STANMOD software packages and related codes. Vadose Zone 7(2), 587-600.
  18. Toride, N., Leij, F.J., Van Genuchten, M,Th., 1995. The CXTFIT Code for Estimating Transport Parameters from Laboratory or Field Tracer Experiments, 2.0. Journal of US Salinity Laboratory, Riverside, CA.
  19. Theis, C.V., 1963. Hydrologic phenomena affecting the use of tracers in timing groundwater flow in radio isotopes in hydrology. Journal of International atomic energy agency 90, 193-206.
  20. Usunoff, E., 2009. Fluoride retardation from quartz sandpacked columns tests. Journal of Geoacta 34, 27–34.
  21. Van Genuchten, M.Th., 1980. Determining transport parameters from solute displacement experiments. Research Report 118. Riverside, Cal.: USDA-ARS U.S. Salinity Laboratory.
  22. Yolcubal, I., Akyol, N.H., 2007. Retention and transport of hexavalent chromium in calcareous karst soils. Turkish Journal of Earth Sciences 16, 363–379.