تاثیر شکل ذرات محیط متخلخل بر انتشارپذیری طولی: انتقال آلایندهها
الموضوعات :
قاسم میرزائی
1
(کارشناس ارشد مهندسی سازه های آبی، مربی، دانشکده کشاورزی مشگین شهر، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران)
الکلمات المفتاحية: FEFLOW, منحنی رخنه, CXTFIT, روش سلف پتانسیل, شکل خاکدانه,
ملخص المقالة :
شکل ذرات محیط متخلخل تاثیر بسزایی بر روی جریان و مخصوصاً انتشارپذیری طولی آن دارد. در تحقیق حاضر، طی آزمایشهایی بر روی سه ستون خاک حاویذرات شکسته و تیزگوش ، ماسه بستر رودخانه و ذرات کروی، تاثیر شکل ذرات محیط متخلخل بر روی انتشارپذیری طولی مورد بررسی قرار گرفت. با تزریق جریان وآلاینده ) NaCl ( در پنج سطح سرعت، منحنی رخنه در پنج نقطه در طول جریان به روش سلف پتانسیل استخراج و ضمن شبیهسازی نتایج با نرم افزار FEFLOW ، و باحل تحلیلی معکوس با نرمافزار CXTFIT2 ، انتشارپذیری طولی تعیین گردید. نتایج آزمایشها نشان داد به ازای سرعت ثابت، محیط با ذرات کروی دارای انتشارپذیریطولی بیشتر از دو محیط دیگر و در خاکدانه ماسهای بیشتر از ذرات شکسته است که این امر میتواند به دلیل افزایش سطح تماس و همچنین پیچ و خم مسیر با خارجشدن ذرات از شکل کروی اتفاق افتد. با افزایش سرعت، انتشارپذیری طولی در هر سه محیط کاهش مییابد همچنین هر چه خاکدانهها به شکل کروی نزدیکتر باشندتاثیر عامل مقیاس بیشتر و با افزایش سرعت، کاهش انتشارپذیری طولی در این خاکدانهها کمتر خواهد بود.
Bandai, T., Hamamoto, S., Rau, G.C., Komatsu, T., and Nishimura, T. 2017. The effect of particle size on thermal and solute dispersion in saturated porous media. International Journal of Thermal Sciences, 122: 74–84.
Bear, J. 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media. Dover civil and mechanical engineering Series, New York, 764 pp.
Bear, J, and Verruijt, A. 1987. Modelling Groundwater flow and Pollution. McGraw-Hill. Book Company. 414 pp.
Carberry, J.J, and Bretton, R.H. 1958. Axial dispersion of mass inflow through fixed beds. American Institute of Chemical Engineers Journal, 4:367–375.
Carvalho, J.R.F., and Delgado, J.M.P.Q. 2003. Effect of Fluid Properties on Dispersion in Flow through Packed Beds. American Institute of Chemical Engineers Journal, 49(8): 1980-1985.
Choudhary, M., Szekely, J., and Weller, S.W. 1976. The effect of flow maldistribution on conversion in a catalytic packed bed reactor. American Institute of Chemical Engineers, 22(6):1021–1032.
Delgado, J.M.P.Q. 2005. A critical review of dispersion in packed beds. Heat and Mass Transfer, 42(4): 279–310.
Delgado, J. M. P. Q. 2007. Longitudinal and Transverse Dispersion in Porous Media, Chemical Engineering Research and Design., 85(9): 1245–1252.
Ebach, E.A, and White, R.R. 1958. Mixing of fluids flowing through beds of packed solids. AIChE J, 4:161-169.
Giampaolo, V., Calabrese, D., and Rizzo, E. 2016. Transport Processes in Porous Media by Self-Potential Method. Applied and Environmental Soil Science, 2016:1-12.
Ginn, T.R., Tartakovsky, D.M., and Wood, B.D. 2009. Special issue on fundamental advances in modeling dispersion in porous media. Advances in Water Resources, 32(5): 633–634.
Grillo, A., Logashenko, D., Stichel, S., and Wittum, G. 2010. Simulation of density-driven flow in fractured porous media. Advances in Water Resources, 33(12): 1494–1507.
Hiby, J.W. 1962. Longitudinal dispersion in single-phase liquid flow through ordered and random packing. Interact between Fluid and Particles, (London Institute of Chemical Engineers):312–325
Ikni, T., Benamar, A., Kadri, M., Ahfir, N.D., and Wang, H.Q. 2013. Particle transport within water-saturated porous media: Effect of pore size on retention kinetics and size selection. Comptes Rendus Geoscience, 345(9-10): 392–400.
Jamshidzadeh, Z., Tsai, F.T.C., Mirbagheri, S.A., and Ghasemzadeh, H. 2013. Fluid dispersion effects on density-driven thermohaline flow and transport in porous media. Advances in Water Resources, 61: 12–28.
Kanzari, S., Hachicha,, M., and bouhlila R .2015 .Laboratory method for estimating solute transport parameters of an unsaturated soil. Geochemistry Geophysics Geosystems, 1(4):151-156.
Lehmann, P., Berchtold, M., Ahrenholz, B., Tölke, J., Kaestner, A., Krafczyk, M., and Künsch, H.R. 2008. Impact of geometrical properties on permeability and fluid phase distribution in porous media. Advances in Water Resources, 31(9): 1188–1204.
Leij, F. J., Skaggs, T. H., and Van Genuchten, M. T. 1991. Analytical Solutions for Solute Transport in Three-Dimensional Semi-infinite Porous Media. Water Resources Research, 27(10): 2719–2733.
Mehmani, A., and Prodanović, M. 2014. The effect of micro porosity on transport properties in porous media. Advances in Water Resources, 63(1): 104–119.
Perovic, N., Frisch, J., Salama, A., Sun, S., Rank, E., and Mundani, R. P. 2017. Multi-scale high-performance fluid flow: Simulations through porous media. Advances in Engineering Software, 103: 85–98.
Porta, G.M., Riva, M., and Guadagnini, A. 2012. Up scaling solute transport in porous media in the presence of an irreversible bimolecular reaction. Advances in Water Resources, 35(1): 151–162.
Porter, M.L., Valdés-Parada, F.J., and Wood, B.D. 2010. Comparison of theory and experiments for dispersion in homogeneous porous media. Advances in Water Resources, 33(9): 1043–1052.
Pugliese, L., Poulsen, T.G., and Andreasen, R.R. 2012. Relating Gas Dispersion in Porous Media to Medium Tortuosity and Anisotropy Ratio. Water, Air, and Soil Pollution, 223(7): 4101–4118.
Pugliese, L., Poulsen, T.G., and Straface, S. 2013. Gas–Solute Dispersivity Ratio in Granular Porous Media as Related to Particle Size Distribution and Particle Shape. Water Air and Soil Pollution, 224(9): 1691-1702.
Pugliese, L., and Poulsen, T.G. 2014. Estimating Solute Dispersion Coefficients in Porous Media at Low Pore Water Velocities. Soil Science, 179(4):175-181.
Sperry, J.M., and Peirce, J.J. 1995. A Model for Estimating the Hydraulic Conductivity of Granular Material Based on Grain Shape, Grain Size, and Porosity. Ground Water, 33(6): 892–898.
Strang, D.A., and Geankopolis, C.J. 1958. Longitudinal diffusivity of liquids in packed beds. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 50:1305–1308.
Tang, G., Mayes, M., Parker, J., and Jardine, P. 2010. CXTFIT/Excel–A modular adaptable code for parameter estimation, sensitivity analysis and uncertainty analysis for laboratory or field tracer experiments. Computers and Geosciences, 36(1): 1200-1209.
Toride, N., Leij, F.J., and van Genuchten, M.T.h. 1995. The CXTFIT Code for Estimating Transport Parameters from Laboratory or Field Tracer Experiments, Version 2.0. U.S. Salinity Laboratory. Agricultural Research Services, U. S. Department of Agriculture, Riverside, 121pp.
Trefry, M.G., and Muffels, C. 2007. FEFLOW: A Finite-Element Ground Water Flow and Transport Modeling Tool. Ground Water, 45(5): 525–528.
Van Genuchten, M.Th., Wierenga, P.J., and O’Connor, G.A. 1977. Mass transfer studies in sorbing porous media: III. Experimental evaluation with tritium. Soil Science Society of America Journal. 41(2), 272–278.
