پلوم رودخانه به سه نوع سطحی، عمقی و میانی در طبیعت تشکیل می شود. این تقسیم بندی تأثیر کاملاً آشکاری بر ویژگی های زیستی و غیرزیستی آب دهانه رودخانه دارد. با توجه به اهمیت موضوع، در این مطالعه، با استفاده از شبیه سازی عددی، نوع پلوم رودخانه اروند آشکار شد. پلوم این رودخانه بر ویژگی های آب شمال غرب خلیج فارس تأثیرگذار است. به این منظور، مدل FVCOM برای مدل سازی دما، شوری و چرخش آب خلیج فارس بکار گرفته شد. در این مدل از شبکه افقی المان مثلثی با قدرت تفکیک مکانی متغیر و شبکه قائم با 20 لایه سیگما استفاده شد. دما و شوری در مرز باز از خروجی های مدل HYCOM که با داده های اندازه گیری و ماهواره مقایسه و مطابقت گردیده، استفاده شد. همچنین در مرز باز چهار مؤلفه اصلی جزر و مدی به مدل اعمال شد. پس از پایداری مدل، لایه بندی ستون آب و شکل و گستردگی پلوم دهانه رودخانه بررسی شد. به جهت مطالعه تأثیر باد بر ساختار پلوم، چندین حالت مختلف باد منطقه، به مدل اعمال شد. در شرایط بدون باد، پلوم رودخانه به دلیل چرخش آب شمال غرب خلیج فارس و تحت تأثیر نیروی کوریولیس به سمت جنوبی متمایل می شود. شکل و گستردگی پلوم با شرایط باد تغیر می کند؛ به نحوی که تفاوت مساحت پلوم در دو حالت باد 4 متربرثانیه شمالی و جنوبی 300 کیلومترمربع است. با توجه به لایه بندی آشکار ستون آب دهانه رودخانه و تأثیرپذیری شدید پلوم از شرایط باد، پلوم رودخانه اروند از نوع سطحی است. این موضوع از منظر شیلاتی، زیست محیطی و آلودگی بسیار حائز اهمیت است.

راه حل های متعددی برای محاسبه میزان صعود پیرایه ستون دود موجود است. دود هنگام خارج شدن از دودکش تحت تاثیر باد جانبی قرار می گیرد که سبب خم شدن پیرایه ستون دود می شود. سرانجام صعود پیرایه ستون دود متوقف و این میزان از صعود برای تعیین ارتفاع موثر نشر به ارتفاع واقعی دودکش اضافه می شود. از آنجا که معادلات و مدل های موجود در زمینه صعود پیرایه ستون دود، بر اساس ساده سازی هایی به دست آمده اند و بسیاری از آن ها قادر به محاسبه دقیق صعود پیرایه ستون دود در شرایط جوی مختلف نیستند، می توان صعود پیرایه ستون دود را در شرایط جوی مختلف با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی کرد. در این مقاله به منظور شبیه سازی خیزش پیرایه ستون دود، یک دودکش با مشخصات معلوم در محیط گمبیت شبکه بندی شده، سپس این شبکه بندی به نرم افزار فلوئنت انتقال یافته است. در نرم افزار فلوئنت با استفاده از امکانات تعریف توابع از سوی کاربر شرایط اولیه با نیمرخ های لایه مرزی جو در حالت خنثی وارد شده و سپس خیزش ستون دود در شرایط خنثای جوی برای دودکشی دارای مومنتوم و شناوری اولیه در دو حالت شبیه سازی شده است. در حالت اول شتاب جاذبه در نظر گرفته می شود و در حالت دوم بدون در نظر گرفتن شتاب جاذبه ثقلی شبیه سازی شکل می گیرد. نتایج برای حالتی که در آن شتاب جاذبه ثقلی لحاظ نشده 66 درصد بیشتر از نتایج حاصل از معادلات نیمه تجربی است، اما با در نظر گرفتن شتاب جاذبه ثقلی، قسمت زیادی از جرم خروجی از دودکش در اثر جاذبه به سمت زمین کشیده می شود. بنابراین، غلظت آلاینده ها در ارتفاع دودکش کاهش می یابد و به علت سبکی، بیشتر تحت تاثیر نیروی شناوری قرار می گیرد و مقدار صعود پیرایه ستون دود 2.5 برابر حالتی می شود که شتاب جاذبه ثقلی در نظر گرفته شده است.

پلوم رودخانه اروند که اصلی ترین منبع آب شیرین برای خلیج فارس بوده، حوضه آبریز آن سکونت گاه حدود 54 میلیون نفر انسان در منطقه است، از پدیده های مهم در مناطق ساحلی است. رودخانه اروند، مرز دو کشور ایران و عراق بوده، پلوم آن در خلیج فارس در قلمرو سه کشور ایران، عراق و کویت شکل می گیرد. این موضوع به همراه مشکلات سیاسی و امنیتی منطقه و همچنین کم عمق بودن دهانه رودخانه، علت کمبود اندازه گیری های میدانی در منطقه و ناشناخته ماندن دبی رودخانه اروند است. با وجود مشکلات ناشی از کمبود داده های میدانی، این مطالعه از جدی ترین تلاش ها برای درک ساختار پلوم این رودخانه مهم است. در این تحقیق، چرخش آب و دما و شوری خلیج فارس، با استفاده از مدل FVCOM مدل سازی شد. سپس حساسیت ساختار سطحی پلوم رودخانه اروند نسبت به تغییرات دبی و باد مورد بررسی دقیق تر قرار گرفت. به این منظور 14 حالت مختلف باد به علاوه 8 حالت مختلف دبی به مدل اعمال شد. نتایج نشان داده که پلوم رودخانه اروند از نوع «پلوم گسترده در سطح» است و حساسیت بالایی نسبت به تغییرات باد دارد. افزایش سرعت باد، عموما سبب کاهش مساحت پلوم شد. حالت های مختلف باد سبب ایجاد سه نوع پلوم در دهانه این رودخانه شد. در نوع اول پلوم به سمت سواحل شمال غربی خلیج فارس و در نوع سوم به سمت سواحل کویت منحرف می شود. در نوع دوم پلوم در امتداد مسیر ورود آب رودخانه به دریا حرکت کرده، به طرفین منحرف نمی شود. این جابجایی پلوم صرفا به دلیل جابجایی توده آب سطحی است.

تعیین گستره و سرعت توسعه هاله آلودگی در منابع آب گامی اساسی در طراحی شیوه پاکسازی است. این فرایند به ویژه برای منابع آب زیرزمینی به دلیل دسترسی دشوار و تعدد متغیر ها پیچیده است. در پژوهش حاضر، روش پردازش تصاویر برای تعیین ناحیه آلودگی و تحلیل میزان پخش مواد همراه جریان تراوش در محیط متخلخل پیشنهاد شده است. علاوه بر الگوریتم پردازش تصاویر در نرم افزار MATLAB، از تحلیل کمترین مجموع مربعات و حل معادله پخش نیز استفاده شد و ضرایب هیدرودینامیکی پخش در بستر های متخلخل در محدوده وسیعی از زمان و مکان بدون ایجاد اغتشاش و با دقت قابل قبول محاسبه شد. تحلیل و راستی آزمایی نتایج نشان دهنده دقت مناسب و محدود بودن خطا به کمتر از 11 درصد بود، لذا این روش در مطالعه پدیده پخش از کارایی لازم برخوردار است. در این پژوهش تخمین ضریب پخش پذیری به عنوان تابعی از مشخصات محیط متخلخل و عدد پکله ارائه شد، به طوری که این ضریب در محیط با دانه بندی بین 5/0 تا 3 میلی متر در دامنه 002/0 تا 0028/0 متر به دست آمد که نشانگر تاثیر زیاد دانه بندی بر روی ضریب پخش پذیری است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.