اعتبار‌سنجی مدل Sutra برای سناریوهای مختلف انتقال شوری در یک نمونه تانک ماسه ناهمگن به‌منظور ارزیابی پراکنده‌پذیری عرضی

امروزه با افزایش روزافزون جمعیت در کشور ایران، به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک و در نتیجه افزایش اهمیت کیفیت منابع آبی از جمله آب‌های زیرزمینی، آزمایش‌های میدانی و مدل‌سازی‌های بسیاری برای پیشرفت آلودگی آب‌های زیرزمینی به‌وسیله نرم‌افزارهای قدرتمند و به‌روز انجام شده است. اما در بیشتر مواقع تفاوت ملموسی بین داده‌های اندازه‌گیری شده در آزمایشگاه‌ها و داده‌های تولید شده با نرم‌افزارها وجود دارد که به همین دلیل، از اعتبار علمی و صحت‌سنجی نتایج پژوهش کاسته می‌شود. در این مطالعه، به‌منظور توجیه و تصحیح داده‌های مذکور، از اصل کالیبراسیون استفاده شده است که خطای آزمایش و مدل‌سازی را به‌ حداقل برساند. هدف از انجام این پژوهش، صحت و اعتبارسنجی مدل sutra برای سناریوهای مختلف انتقال ماده محلول در یک نمونه تانک ماسه با ضریب هدایت هیدرولیکی ناهمگن به‌منظور ارزیابی پراکنده‌پذیری عرضی است. به این منظور ابتدا کدنویسی برای پیکربندی و کالیبراسیون مدل عددی sutra برای شبیه‌سازی سناریوهای مختلف انتقال ماده محلول در مخزن ماسه‌ای ناهمگن موجود در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه کاسل آلمان تا دستیابی به مقادیر قابل‌قبول انجام و سپس نتایج آن با مدل آزمایشگاهی مقایسه شد. به‌منظور صحت‌سنجی و اعتبارسنجی داده‌های حاصل از شبیه‌سازی با مدل sutra، پروفیل‌های غلظت مربوطه با نتایج مدل آزمایشگاهی مقایسه شد. نتایج حاصل از مدل‌های عددی و آزمایشگاهی، اثرات چگالی را از طریق پایین‌افتادگی مرکز هندسی ناحیه‌ اختلاط برای غلظت‌های پایین نمکc0 = 250ppm آشکار می‌سازد. همچنین نتایج نشان داد که عرض ناحیه اختلاط بین آب شور و شیرین به مقدار پراکنده‌پذیری طولی و به‌ویژه پراکنده‌پذیری عرضی بستگی دارد. با تحلیل نتایج شبیه‌سازی و آزمایشگاهی مشاهده شد که افزایش سرعت، باعث کاهش میزان پایین‌افتادگی و افزایش غلظت ورودی، باعث کاهش زمان مورد نیاز برای رسیدن به پایداری پراکندگی می‌شود.

Validation of SUTRA Model for Different Salinity Transport Scenarios in a Heterogeneous Sand Tank to Evaluate Transverse Dispersivity

Nowadays, with the increasing population in Iran, especially in arid and semiarid areas, as a result of the growing importance of the quality of water resources, including groundwater, field experiments and many simulations have been conducted for the development of groundwater contamination through powerful and up to date software. However, in most cases, there is a tangible difference between the measured data in laboratories and the data produced with software; this is why the scientific validation and verification of the research results could be declined. In this study, in order to justify and correct these data, the calibration principle was used to minimize the error of testing and modeling. The purpose of this study was to validate and verify the SUTRA model for different scenarios of the solute transport in a sand tank with heterogeneous hydraulic conductivity to evaluate transverse dispersivity. In this study, coding was initially performed for the configuration and calibration of the SUTRA numerical model to simulate different scenarios of the solute transport in a heterogeneous sand Tank in the Hydraulic Laboratory of the University of Kassel, Germany, until acceptable values were obtained. Then the results were compared with the experimental model. In order to validate and verify the data obtained from the simulation with the SUTRA model, the relevant concentration profiles were compared with the results of the experimental model. The results of the numerical and laboratory models revealed the density effects by sinking the geometric center of the mixing zone for the low concentrations of salt, C0 = 250 ppm. The results also showed that the width of the mixing zone between salt and fresh water depended on the amount of longitudinal dispersivity, especially the transverse dispersivity. By analyzing the results of simulation and experiment, it was observed that with increasing the velocity, reducing the amount of sinking and raising the input concentration, the time needed to achieve the steady dispersion was decreased.