مدل ریاضی تشخیص منابع آلاینده در رودخانه: بازیابی مکان و شدت زمانی منابع آلاینده

یکی از مهم ترین اقدامات در کنترل کیفیت منابع آب، پایش مستمر و دقیق آن ها می باشد. طی عملیات پایش، روند کیفیت منابع آب مورد ارزیابی قرار می گیرد و از طریق آن می توان منابع آلاینده را شناسایی و در جهت رفع آن اقدام نمود. مراکز تولید کننده آلودگی واقع در حاشیه منابع آب سطحی موظفند تا در صورت لزوم تخلیه پساب ها، آن ها را با توجه به استانداردهای خاص زیست محیطی به درون محیط آبی مجاور تخلیه کنند. پس از تخلیه مواد آلاینده به درون محیط آبی، این مواد توسط فرایندهای انتقال (جابه جایی و پراکندگی) به پایین دست منتقل می شوند. با توجه به این امر در صورت وجود چندین منبع آلاینده در بالادست و با توجه به جمع آلاینده های ناشی از آن ها در پایین دست و فرایندهای انتقال، در حالت عادی به راحتی نمی توان منبع یا منابع آلاینده متخلف و همچنین میزان تخطی آن ها را از استانداردها تشخیص داد. تشخیص منبع یا منابع آلاینده متخلف و همچنین میزان تخطی آن ها از استاندارد برای موارد متعددی از جمله تعیین جرایم زیست محیطی لازم است. در این تحقیق با استفاده از حل معکوس معادله انتقال، مسئله تشخیص منابع آلاینده مورد توجه قرار می گیرد. در اینجا هدف از حل معکوس معادله انتقال، تشخیص مکان و شدت منابع آلاینده نقطه ای در رودخانه و با استفاده از اندازه گیری های غلظت آلاینده در پایین دست می باشد. در این تحقیق حل معکوس معادله انتقال در حالات یک بعدی و دو بعدی ارائه شده است و با توجه به اینکه در حل معکوس معادله انتقال، حل مستقیم (معمولی) آن نیز مورد نیاز است، حل عددی مستقیم معادلات جریان و جابه جایی-پراکندگی در حالات یک بعدی و دو بعدی نیز ارائه می گردد. اساس حل معکوس معادله انتقال در این تحقیق بر مبنای گسسته سازی معادله انتگرالی ناشی از اعمال روش تابع گرین بر معادله دیفرانسیل جابه جایی-پراکندگی می باشد. با انجام گسسته سازی مذکور، دستگاه خطی فرامعین بدخیم حاصل می گردد که در این تحقیق برای حل آن از روش حداقل مجذورات خطی با اعمال روش تنظیم تیخونف استفاده می شود. برای صحت سنجی روش ارائه شده از مثال های فرضی متعدد و همچنین از دو سری داده واقعی استفاده می گردد. بررسی حساسیت مدل معکوس ارائه شده نسبت به پارامترهای ورودی مختلف نیز سنجیده می شود. نتایج صحت سنجی با استفاده از مثال های فرضی و داده های واقعی در حالات مختلف حاکی از عملکرد مناسب مدل معکوس جهت تشخیص منابع آلاینده نقطه ای در رودخانه می باشد.