16250

16250

شبيه سازي انتشار آلودگي در آبخوان غير محصور با استفاده از الگوريتم اتوماتاي سلولي

كارشناسي ارشد

عمران - آب

خرداد 1395

دكتر محمد هادي افشار

عمران

هر ماده‌ي شيميايي كه مصرف منابع آب زيرزميني را به خطر اندازد يك آلاينده (آلوده‌كننده) محسوب مي‌شود. مسئله‌ي مهمي كه امروزه متخصصين و مهندسان با آن مواجه هستند، حفاظت منابع آب زيرزميني از ورود آلاينده‌ها، و كاهش ميزان آلاينده‌هاي مشخص در آن منابع هست. با اين هدف، در اين تحقيق شبيه‌سازي انتشار آلودگي در جريان آب زيرزميني در آبخوان‌هاي باز مدنظر قرارگرفته است. در توسعه‌ي مدل حاضر، پس از بررسي كارهاي انجام‌شده در اين حوزه و با توجه به اهداف تعريف‌شده، الگوريتم اتوماتاي سلولي به‌عنوان الگوريتم شبيه‌ساز انتخاب گرديد. اين الگوريتم با دارا بودن مزيت‌هايي از قبيل امكان تعريف مسائل پيچيده در چارچوبي ساده، سادگي در كد نويسي، سرعت‌بالا دررسيدن به جواب و امكان پردازش موازي كه متعاقب آن سبب بهره‌گيري مضاعف از امكانات سخت‌افزاري در كامپيوترهاي امروزي مي‌گردد، باوجود سابقه‌ي نه‌چندان طولاني از ابداع آن، گستره‌ي وسيعي از كاربردها، خصوصاً در حوزه‌ي مهندسي عمران را پوشش داده است. درنتيجه‌ي كاربرد اين الگوريتم، مدل دوبعدي و ماكروسكوپيك انتشار آلودگي در جريان اشباع آب زيرزميني در آبخوان‌هاي باز توسعه داده‌شده است. در استخراج روابط در اين تحقيق، از قانون اول فيك استفاده‌شده است. مدل حاضر توسط مثال‌هايي يك‌بعدي و دوبعدي از حالت غيردائمي انتقال آلودگي، با جريان دائم آب زيرزميني، مورد ارزيابي واقع گرديده است. در انتخاب مثال‌ها تلاش شده تا پاسخ تحليلي دقيقي براي آن‌ها موجود بوده و يا پاسخ آن‌ها درازاي استفاده از ساير روش‌هاي تحليلي و يا عددي در دسترس باشد. درنتيجه‌ي مقايسه‌هاي انجام‌شده، كارايي مدل به لحاظ صحت پاسخ‌هاي ارائه‌شده و نيز سرعت ارائه پاسخ‌ها به اثبات رسيده است.

1395/10/20

1/1/1900 12:00:00 AM

In recent decades due to human consumption lifestyles, groundwater resources has been attacked by solute chemical which is increasing day by day. Unfortunately, as time moves forward, vast amounts of groundwater fresh water in the past few decades remained relatively immune from the impact of human activities, gradually decreased quality an​d quantity. When chemicals are often found excessive than standards in shape of solute o​r separate liquid phase in water, the use of water for domestic, municipal, industrial an​d agriculture will be risky. Any chemicals that endanger its use is considered as Contaminants (pollutants). The important issue now facing specialists an​d engineers, protect groundwater resources of the emission of pollutants, an​d reducing pollutants at the source is identified. Achieving the goal, it is targeted to simulate solute chemical transport in groundwater flow in unconfined aquifers. Considering the works, also the trajectories at the research, Cellular automata algorithm is choosed as the simulation framework. Despite of its short period of invention, cellular automata have been applied to a wide range of application, especially in civil engineering, due to its superiority at defining complexity in a simple manner, simplicity of coding, high speed of attaining solution an​d parallel computing, which result in better exploitation of modern computers high processing capability. As a result, a two dimensional macroscopic model of solute transport, in saturated unconfined aquifers, is developed. The model developed on the basis of Fick’s low. The proposed model is used to solve one an​d two dimentional benchmark examples of unsteady solute transport in steady groundwater flow. An attempt was made to opt for examples having exact analytical o​r numerical. Comparing the results, the model compatibility has been proven in terms of accuracy an​d speed of providing the solutions.