بررسی آزمایشگاهی و شبیه‌سازی تأثیر ترتیب قرارگیری لایه‌های خاک و ضخامت آن‌ها در انتقال محلول

Abstract

درک انتقال محلول در خاک­های ناهمگن و لایه­ای جهت مدیریت بهتر و توصیف حرکت مواد شیمیایی در این گونه محیط­ها حائز اهمیت است. در این مطالعه تأثیر ترتیب قرارگیری لایه­های خاک با ضخامت­های مختلف در حرکت محلول بررسی شد. بدین منظور از دو خاک با بافت­های مختلف شن لومی و لوم رسی برای تهیه شش ستون دو لایه­ای (دو ستون 10 سانتی­متری، دو ستون 20 سانتی­متری و دو ستون 30 سانتی­متری) استفاده و انتقال محلول سدیم کلرید در این ستون­ها آزمایش شد. با قرار گرفتن لایه­ شن لومی در زیر لایه لوم رسی (حالت اول)، در مقایسه با حالتی که ترتیب قرارگیری این دو لایه تغییر داده شد (حالت دوم)، رخنه محلول و مشاهده غلظت اوج در کف ستون سریع­تر و دنباله منحنی رخنه کوتاه­تر بود. با افزایش ضخامت لایه­ها، این تفاوت­ها بیش­تر شد. به طوری که در لایه­های 5 سانتی­متری با تغییر محل دو لایه، اختلاف بین زمان رسیدن محلول رخنه شده به یک غلظت تقریباً ثابت، زمان مشاهده غلظت اوج و مدت زمان امتداد دنباله منحنی رخنه به ترتیب 100، 130 و 30 دقیقه بود. این زمان­ها در لایه­های 10 سانتی­متری به ترتیب 150، 190 و 40 دقیقه و در لایه­های 15 سانتی­متری به ترتیب 210، 250 و 40 دقیقه بودند. ترتیب قرارگیری لایه­ها بیش­تر از طول ستون بر انتقال محلول تأثیر گذاشت. به­طوری که غلظت اوج در حالت دوم ستون 10 سانتی­متری 40 دقیقه دیرتر از حالت اول ستون 20 سانتی­متری و در حالت دوم ستون 20 سانتی­متری 100 دقیقه دیرتر از حالت اول ستون 30 سانتی­متری رخ داد. انتقال محلول به روش اجزای محدود و با استفاده از مدل GeoStudio شبیه­سازی شد. نتایج شبیه­سازی با ضریب تبیین (R²) بیش­تر از 984/0 و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) کم­تر از 530/0 گرم بر لیتر رضایت بخش بود.