ارائه یک روش جدید در مدل‌ سازی ریاضی انتقال آلاینده در رودخانه‌های دارای نواحی نگهداشت

پیش‌بینی انتقال آلاینده‌ها در منابع آب در مدیریت و جلوگیری از آلودگی آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. ناهمگونی و عدم یکنواختی در مورفولوژی در تمام طول رودخانه که به ناحیه نگهداشت شناخته می‌شود، انتقال یکنواخت آلاینده‌ها به پایین‌دست را دچار تغییراتی خواهد کرد. نواحی نگهداشت در کنار رودخانه‌ها در حقیقت مکان‌های اطراف رودخانه هستند که سرعت در آن‌ها به ‌طور چشم‌گیری از سرعت رودخانه کمتر بوده و به نواحی مرده نیز معروف هستند. وجود این نواحی در رودخانه‌ها کاربرد معادله کلاسیک انتقال آلاینده را برای آن‌ها با مشکل مواجه می‌سازد. برای شبیه‌سازی دقیق‌تر انتقال ماده آلاینده در رودخانه‌های طبیعی دارای نواحی نگهداشت، باید اصلاحاتی در معادله جابه­جایی-پراکندگی کلاسیک صورت گیرد. در این تحقیق یک رویکرد جدید با در نظر گرفتن تغییرات شار پراکندگی ماده‌ی آلاینده به‌ صورت غیرخطی و با لحاظ ناحیه‌ی نگهداشت ارائه می‌شود. جهت صحت‌سنجی و اعتبارسنجی مدل ارائه ‌شده، از مثال فرضی و داده‌های واقعی استفاده شده است. بر اساس نتایج اندازه‌گیری شده، خروجی مدل انطباق قابل قبولی با داده‌های مشاهداتی داشته و نشان می‌دهد مدل ارائه‌ شده، مدلی دقیق و قابل قبول در شبیه‌سازی انتقال ماده حل-شده در رودخانه‌های دارای ناحیه نگهداشت است. با توجه به نمودارهای غلظت-زمان به دست آمده می‌توان به این نتیجه رسید که مدل ارائه ‌شده هر ناحیه نگهداشتی با هر مساحتی را می‌تواند مدل کند، همچنین این مدل برای تمام رودخانه‌های با و بدون ناحیه نگهداشت نیز کاربرد دارد و نسبت به سایر مدل‌های ارائه ‌شده از لحاظ تعداد پارامتر (در نظر گرفتن یک پارامتر) و سادگی در تفسیر فیزیکی برتری دارد و می‌تواند جایگزین مدل کلاسیک انتقال آلاینده در این نوع رودخانه‌ها شود.

presentation of a new method in mathematical modeling of pollutant transport in rivers with storage zones

prediction of pollutants transport in water resources is of particular importance in the management and prevention of their pollution. the heterogeneity and non-uniformity in the morphology throughout rivers which is known as the storage area, will make changes in the uniform transport of pollutants to downstream. storage areas along rivers are actually places around the river where flow velocity in these places is significantly slower than the river’s flow velocity and are also known as dead zones. the presence of these places in rivers makes it difficult to apply the classic pollutant transport equation for them. for a more accurate simulation of the pollutant transport in natural rivers containing storage zones, some improvements should be made to the classic advection-dispersion equation. in this study, a new approach is presented by considering nonlinear flux dispersion and applying storage zones. in order for verification and validation of the proposed model, two series of hypothetical and real data examples have been used. based on the measured results, the model outputs have acceptable adaptation with observational data and show that the proposed model is an accurate and acceptable model in the simulation of dissolved pollutant transport in rivers with storage zones. according to the obtained concentration-time curves, it can be concluded that the proposed model can model any type of storage area with any amount of area. also, this model is applicable for all rivers with and without storage area and it is more superior in comparison with other similar models in terms of the number of parameters (considering merely one parameter) and simplicity in physical interpretation; and can be an appropriate alternative instead of the classic pollutant transport model in these type of rivers.