بررسی و مقایسه مدل‌های ریاضی فرید – کامبرنوس و بریگهام برای محاسبه انتشاپذیری نیترات در شرایط اشباع

بررسی و مقایسه مدل‌های ریاضی فرید–کامبرنوس و بریگهام برای محاسبه انتشارپذیری نیترات در شرایط اشباع چکیده سابقه و هدف: در طول چند دهه گذشته، مطالعه حرکت آلاینده‌ها در منطقه اشباع با توجه به اثرات فیزیکی و شیمیایی زیادی که بر کیفیت آب‌های زیرسطحی دارد تبدیل به یک موضوع پراهمیت شده است. از طرفی افزایش استفاده از کودهای ازته به دلیل پویایی زیاد نیترات در خاک تهدیدی جدی برای آب‌های زیرزمینی و در نتیجه سلامت انسان است. از مدل‌های مهم انتقال آلاینده پایدار در محیط‌های متخلخل همگن در حالت اشباع تحت شرایط جریان دائمی، مدل بریگهام و مدل فرید–کامبرنوس می‌باشند که به-ترتیب برای محاسبه انتشارپذیری در فواصل انتقال کوتاه و طولانی پیشنهاد شده‌اند. هدف از این پژوهش بررسی و مقایسه مدل‌های ریاضی فرید–کامبرنوس و بریگهام برای محاسبه انتشارپذیری نیترات در شرایط اشباع در خاک‌های ماسه‌ای همگن در شرایط آزمایشگاهی بود. مواد و روش ها: برای بررسی انتشارپذیری با دو مدل ریاضی فرید – کامبرنوس و بریگهام، محلول نمک خالص نیترات پتاسیم به عنوان آلاینده پایدار تحت رژیم ماندگار با غلظت 160 میلی گرم بر لیتر به ستون‌های خاک ماسه‌ای (در سه اندازه درشت، متوسط، ریز و در فواصل انتقال 20، 40 و 80 سانتی‌متری) اضافه شد، سپس به‌منظور استخراج پارامترهای مورد نیاز دو مدل مذکور غلظت نیترات خروجی در حجم‌های تخلخل متفاوت اندازه‌گیری و منحنی رخنه برای هر ستون رسم و پارامترهای مورد نیاز مدل‌های ریاضی فرید–کامبرنوس و بریگهام از آن استخراج گردید. یافته‌ها: تحلیل داده‌های آزمایشگاهی توسط مدل‌های تحلیلی بریگهام و فرید–کامبرنوس نشان داد روند تغییرات انتشارپذیری در خاک ماسه‌ای ریز در هر دو مدل فرید–کامبرنوس و بریگهام تفاوت معناداری با انتشارپذیری به‌دست آمده برای خاک ماسه‌ای درشت و متوسط دارد. به طوری که با افزایش متوسط فاصله انتقال در ماسه درشت و متوسط، مقدار انتشارپذیری نیترات بیش‌تر شد. بررسی مقادیر محاسبه شده پارامتر β برای ماسه ریز در پژوهش نشان داد که مقدار این پارامتر با افزایش فاصله انتقال شدیدا افزایش می‌یابد که این بیان کننده بیشتر بودن سرعت انتقال آلاینده نسبت به سرعت حرکت آب در خلل و فرج در فواصل کوتاه‌تر ماسه ریز، و در نتیجه افزایش انتشارپذیری آن با افزایش فاصله انتقال می‌باشد. نتیجه‌گیری: بررسی نتایج به‌دست آمده نشان داد که در فواصل انتقال کوتاه بر خلاف فواصل انتقال طولانی، نتایج دو مدل فرید-کامبرنوس و بریگهام متفاوت می‌باشد و نمی‌توان آن را برای فواصل انتقال طولانی نیز تعمیم داد. لذا مدل فرید–کامبرنوس برای فواصل انتقال کوتاه از کارایی لازم برخوردار نبود. واژه‌های کلیدی: مدل بریگهام، مدل فرید–کامبرنوس، منحنی رخنه، انتشارپذیری