%31تخفیف

مدلسازي نحو‌ه‌ انتقال آلودگي ناشي از نشت شيرابه‌ محل دفن زباله‌های شهر رشت

تعداد 167صفحه در فایل word

­ کارشناسی‌ارشد

رشته: زمین شناسی (گرایش آب‌شناسی)

 

مدلسازي نحو‌ه‌ انتقال آلودگي ناشي از نشت شيرابه‌ محل دفن زباله‌های شهر رشت

چکیده

امروزه آلودگی ناشی از محل‌های دفن زباله‌ به عنوان یکی از تهدیدهای جدی محیط زیست و از جمله منابع آب زیرزمینی تلقی می‌گردد. در مطالعه حاضر، لندفیل رشت به عنوان یکی از منابع ایجاد آلودگی در مناطق شمالی کشور مورد ارزیابی قرار گرفته است. این لندفیل تنها محل دفن پسماندهای شهر رشت واقع در منطقه سراوان می‌باشد که در فاصله 20 كيلومتري جنوب شهر رشت و در ارتفاع ٢٠٠ متری واقع شده است. در این مطالعه از نرم‌افزار Visual HELP برای تعیین نرخ تولید شیرابه و از نرم‌افزار HYDRUS 3D برای بررسی نحوه انتقال آلودگی ناشی از شیرابه استفاده شد. بر اساس شرایط ساختاری لندفیل و همچنین شرایط اقلیمی منطقه، میزان تولید شیرابه از کف لندفیل و نشت از آن معادل 69/0 متر بر سال تعیین شد. به منظور تعیین خصوصیات ساختاری منطقه مورد مطالعه از نقشه‌های زمین‌شناسی موجود و اطلاعات بدست آمده از 4 سونداژ ژئوالکتریکی که در اطراف لندفیل صورت گرفت استفاده شد. بررسی رسوب‌شناسی منطقه مورد مطالعه نیز با بهره‌گیری از 4 نمونه رسوب برداشت شده از محل هر سونداژ و تحلیل دانه‌بندی آن‌ها صورت گرفت. در نهایت، تلفیق نتایج حاصل از دانه‌بندی رسوبات با یافته‌های ژئوالکتریکی منجر به در نظرگیری ضخامت 12 متری رسوبات ماسه‌ای رسی سیلتی برای بررسی انتقال آلودگی در محیط شد. در این مطالعه از نیتروژن گونه آمونیوم (N(NH4+)) به عنوان عامل پایدار در محیط استفاده شد. غلظت نیتروژن ورودی به مدل، از یک نمونه شیرابه آنالیز شده در تابستان سال 1389 و برابر با 65250 میلی‌گرم بر مترمکعب تعیین شد. به منظور بررسی نحوه انتقال آلودگی از تعداد 12 نقطه مشاهده‌ای که 7 مورد از آن‌ها در عمق رسوبات سطحی(12 متری) و در حدواسط رسوبات و سنگ کف، 3 مورد در عمق 40 متری و درون محیط سنگ کف و 2 مورد نیز در عمق 120 متری استفاده شد. نقاط p1 و p2 که به ترتیب در زیر بلوک‌های 1 و 3 لندفیل قرار دارد نشان می‌دهد که افزایش غلظت نیتروژن آمونیوم در محیط تا 4 سال از شروع نشت شیرابه صورت می‌گیرد و پس از آن این غلظت شروع به کاهش می‌کند تا اینکه در p1 غلظت تقریبی 5000 و در p2 این مقدار به بیش از 6000 میلی گرم بر متر مکعب می‌رسد و یکنواخت می‌شود. بررسی نقطه p5 که در610 متری انتهای غربی لندفیل قرار دارد نشان می‌دهد که پالس آلودگی پس از 2 سال و با غلظت تقریبی 1 میلیگرم بر مترمکعب به منطقه وارد می‌شود. منحنی تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در نقطه p7 که در 750 متری شمال لندفیل واقع شده است، از ورود غلظت 45 میلیگرم بر متر مکعبی پس از 10 سال به این منطقه دلالت دارد. بررسی منحنی تغییرات غلظت نقاط p8 تا p12 محیط سنگ کف که به منظور تحلیل نفوذ آلودگی به این ناحیه در نظر گرفته شد، نشان می‌دهد که در بازه زمانی 50 ساله، به دلیل ناچیز بودن غلظت نفوذی به محل قرارگیری این نقاط می‌توان عنوان کرد که نفوذ و انتقال آلودگی تنها در قسمت رسوبی بالایی صورت می‌گیرد.

کلمات کلیدی: شیرابه لندفیل، آلودگی، مدلسازی، رشت

عنوان                                                                                                                                            صفحه

فصل اول: مقدمه و پیشینه مطالعات

1.1) مقدمه. 2

1.2) نقش شبیه‌سازی در مطالعات جریان آب زیرزمینی و انتقال آلودگی.. 4

1.3) پیشینه مطالعاتی.. 8

فصل دوم: کلیات

الف) جریان و انتقال مواد در منطقه تهویه. 15

2.1 الف) مقدمه. 15

2.2 الف) خاک به عنوان یک محیط متخلخل.. 15

2.3 الف) جریان آب در منطقه تهویه. 16

2.3.1 الف) پتانسیل آب- خاک… 16

2.3.2 الف) منحنی‌های شاخص روابط آب – خاک… 18

2.3.3 الف) هدایت هیدرولیکی منطقه غیراشباع. 20

2.4 الف) انتقال ماده در منطقه غیراشباع. 24

ب) انتقال مواد محلول در محیط اشباع. 26

2.1 ب) مقدمه. 26

2.2 ب) انتقال به وسیله گرادیان غلظت… 26

2.3 ب) انتقال از طریق فرآیند همرفت… 32

2.4 ب) پراکندگی مکانیکی.. 34

2.5 ب) پراکندگی هیدرودینامیکی.. 36

2.6 ب) تعیین معادله پراکندگی – همرفت برای انتقال مواد محلول. 37

ج: شیرابه. 41

2.1 ج) مقدمه. 41

2.2ج) شیرابه‌ لندفیل.. 41

2.2.1ج) تعریف شیرابه. 42

2.2.2ج) تولید شیرابه از محل لندفیل.. 42

2.2.2.1ج) ورود آب‌های سطحی.. 42

2.2.2.2ج) شیرابه‌ تولید شده به دلیل فعالیت درونی زباله‌ها 43

2.2.3ج) فاکتورهای تأثیرگذار بر کیفیت شیرابه. 44

2.2.3.1ج) ترکیب زباله. 44

2.2.3.2ج) تأثیر سن لندفیل بر شیرابه. 44

2.2.4ج) ترکیب شیرابه لندفیل.. 45

2.2.5ج) ویژگی شیرابه لندفیل.. 47

2.2.5.1ج) رنگ و بو. 47

2.2.5.2ج) pH.. 47

2.2.5.3ج) BOD.. 48

2.2.5.4ج) COD.. 48

2.2.5.5ج) TOC.. 48

2.2.5.6ج) TDS. 48

2.2.5.7ج) مواد جامد معلق.. 49

2.2.5.8ج) نمک‌ها 49

2.2.5.9ج) N,P. 49

2.2.5.10ج) فلزات سنگین.. 50

فصل سوم: خصوصیات منطقه مورد مطالعه

3.1) زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه. 52

3.2) مطالعات ژئوفیزیکی.. 54

3.3) ویژگی‌های اقلیمی شهرستان رشت… 56

3.3.1) دماي هوا 56

3.3.2) رطوبت نسبي هوا 58

3.3.3) بارندگي.. 59

3.3.4) تعداد روزهاي يخبندان. 61

5.3.3) ساعات آفتابي.. 62

3.3.6) فشار هوا 63

3.3.7) سمت و سرعت باد. 64

3.4) هیدرولوژی منطقه و محدوده مورد مطالعه. 64

3.4.1) هیدروژئولوژی محدوده مطالعاتی.. 66

فصل چهارم: معرفی اصول، روش و ابزار مطالعه

4.1) مقدمه. 69

4.2) اصول مطالعه جریان و انتقال مواد محلول. 69

4.2.1) فرمولاسیون مسئله. 69

4.2.2) چارچوب انجام مطالعات انتقال مواد محلول. 72

4.2.2.1) مرور مراحل.. 73

4.2.2.2) مراحل اولیه مطالعه. 73

4.2.2.3) تجزیه و تحلیل هیدرولیک سیستم جریان آب زیرزمینی.. 74

4.2.2.4) توزیع سه‌بعدی ماده محلول در مکان و زمان. 76

4.2.2.5) مکانیسم‌های فیزیکی انتقال مواد محلول. 79

4.2.2.6) تأثیر فرآیندهای میکروبیولوژیکی و شیمیایی بر انتقال مواد محلول. 83

4.2.2.7) ادغام بررسی‌های فیزیکی و شیمیایی.. 84

4.3) مراحل و روش مطالعه. 84

4.4) مدل مفهومی منطقه مورد مطالعه. 88

4.5) ابزارهای مطالعه. 89

4.5.1) ارزیابی هیدرولوژیکی عملکرد لندفیل(HELP). 90

4.5.1.1) داده‌های مورد نیاز نرم‌افزارHELP. 91

4.5.1.2) فرضیات و محدودیات نرم‌افزار. 93

4.5.1.3) محدودیات کاربرد. 96

4.5.2) HYDRUS 3D.. 98

4.5.2.1) مراحل بررسی در نرم‌افزارHYDRUS 3D.. 101

فصل پنجم: بحث و نتیجه‌گیری

5.1) مقدمه. 104

5.2) بحث و نتیجه‌گیری.. 104

5.2.1) تحلیل عملکرد هیدرولوژیکی لندفیل.. 104

5.2.2) تهیه مدل جریان و انتقال آلودگی.. 113

5.2.2.1) هندسه کلی محدوده مطالعاتی.. 113

5.2.2.1.1) بررسی‌های ژئوفیزیکی.. 115

5.2.2.2) تعیین پارامترهای جریان و انتقال آلودگی.. 121

5.2.2.3) شبکه‌بندی منطقه بر اساس عناصر محدود. 126

5.2.2.4) خصوصیات محدوده مطالعاتی.. 127

5.2.2.6) تعیین شرایط مرزی مدل. 131

فصل ششم: نتایج و پیشنهادات

6.1)نتایج.. 152

6.2) پیشنهادات… 157

منابع. 162

References. 163

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                            صفحه

جدول (2.1)  ضريب انتشار کاتيون‌ها و آنيون‌ها در آب 25 درجه سانتيگراد. 27

جدول(2.2)  تغییر پارامترهای مختلف شیرابه لندفیل با گذشت زمان. 45

جدول(2.3)  دامنه تغییر ترکیبات شیمیایی شیرابه لندفیل.. 46

جدول(4.1) اصول تجزیه و تحلیل هیدرولیکی مقدماتی در یک سیستم جریان آب زیرزمینی. 76

جدول(5.1) بلوک‌های مجزا شده از لندفیل رشت… 105

جدول(5.2) ویژگی‌های هیدرولیکی و پارامترهای مرتبط با نشت عمودی از لایه‌های ورودی نرم‌افزار HELP.. 107

جدول(5.3)  پارامترهای هیدرولوژیکی بلوک1 لندفیل رشت برای بازه زمانی 15 ساله. 108

جدول(5.4)  پارامترهای هیدرولوژیکی بلوک2 لندفیل رشت برای بازه زمانی 15 ساله. 108

جدول(5.5)  پارامترهای هیدرولوژیکی بلوک3 لندفیل رشت برای بازه زمانی 15 ساله. 109

جدول(5.6)  پارامترهای هیدرولوژیکی بلوک1 لندفیل رشت برای بازه زمانی 50 ساله. 109

جدول(5.7)  پارامترهای هیدرولوژیکی بلوک2 لندفیل رشت برای بازه زمانی 50 ساله. 110

جدول(5.8) پارامترهای هیدرولوژیکی بلوک3 لندفیل رشت برای بازه زمانی 50 ساله. 111

جدول(5.9)  کل شیرابه تولیدی توسط لندفیل در بازه زمانی 15سال واقعی و 50 سال شبیه‌سازی شده. 111

جدول(5.10)  نرخ نشت از کف لندفیل در بازه زمانی 15 سال واقعی و 50 سال شبیه‌سازی شده. 112

جدول(5.11) نتیجه دانه‌بندی رسوبات برداشت شده از اطراف لندفیل.. 123

جدول(5.12) خصوصیات مواد و جنس‌های در نظر گرفته شده در مدل منطقه از نظر جریان آب… 124

جدول(5.13) پارامترهای ویژه خاک در رابطه با انتقال آلودگی.. 125

جدول(5.14) پارامترهای ویژه ماده محلول در رابطه با انتقال آلودگی.. 126

جدول(5.15)تجزیه و تحلیل شیرابه لندفیل رشت در دو فصل خشک و تر. 134

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                            صفحه

شکل(1.1) نقش شبیه‌سازی در تجزیه و تحلیل مسائل انتقال مواد محلول. 6

شکل(2.1)  منحنی تیپ نگهداشت خاک- آب… 17

شکل(2.2) منحنی‌های تیپ نگهداشت خاک- آب با اعمال اثر جورشدگی اندازه دانه‌ها در آن‌ها 18

شکل (2.3) رابطه هدایت هیدرولیکی با پتانسیل ماتریک برای دوره خشک و مرطوب شدن…. 20

شکل (2.4)  هدایت هیدرولیکی غیراشباع به عنوان معیاری از محتوای آبی در سه دمای مختلف… 21

شکل (2.5)  مقادیر مشاهده‌ای (دایره‌های توخالی) و منحنی‌های محاسبه شده (خطوط سیاه) برای… 22

شکل (2.6)  انتقال ماده محلول توسط فرآیند انتشار با گذشت زمان.. 28

شکل (2.7)  پروفیل یک جبهه انتشاری مواد محلول که توسط متمم تابع خطا پیش‌بینی شده است. 30

شکل (2.8)  انتقال همرفتی و تأثیر پراکندگی طولی و انتشار بر انتقال یک ماده محلول در یک جریان دوبعدی.. 32

شکل (2.9)  عوامل ایجاد کننده پراکندگی طولی در  مقیاس حفرات پیوسته. 33

شکل (2.10)  مسیر جریان در یک محیط متخلخل که به دلیل پراکندگی هیدرودینامیکی ایجاد می‌شود. 35

شکل (2.11)  انتقال و پراکندگی توده ماده محلول با زمان به دلیل عملکرد فرآیندهای همرفت و پراکندگی… 36

شکل (3.1)  نقشه زمین‌شناسی محدوده مورد مطالعه و موقعیت لندفیل رشت… 77

شکل (3.2)  موقعیت سونداژهای انجام شده در اطراف لندفیل رشت… 78

شکل (3.3)  میانگین دمای ماهانه ایستگاه رشت(2005-1956). 80

شکل (3.4)  میانگین دمای سالانه ایستگاه رشت(2005-1956). 80

شکل (3.5)  میانگین دمای ماهانه در بازه 15 ساله(89-75). 81

شکل (3.6)  میانگین رطوبت ماهانه ایستگاه رشت(2005-1956). 82

شکل (3.7)  میانگین رطوبت سالانه ایستگاه رشت(2005-1956). 82

شکل (3.8)  میانگین بارندگی ماهانه ایستگاه رشت(2005-1956). 83

شکل (3.9)  میانگین بارندگی فصلی ایستگاه رشت(2005-1956). 83

شکل (3.10)  میانگین بارندگی سالانه ایستگاه رشت(2005-1956). 84

شکل (3.11)  میانگین بارش ماهانه در بازه زمانی 15 ساله(89-75). 84

شکل (3.12)  میانگین سالانه تعداد روزهای یخبندان ایستگاه رشت(2005-1956). 85

شکل (3.13)  تغییرات سالانه تعداد ساعات آفتابی ایستگاه رشت(2005-1981). 85

شکل (3.14)  میانگین تعداد ساعات آفتابی در بازه زمانی 15 ساله(89-75). 86

شکل (3.15)  میانگین ماهانه فشار هوا در ایستگاه رشت (2005-1956). 86

شکل (3.16)  میانگین ماهانه سرعت باد در ایستگاه رشت (2005-1956). 87

شکل (4.3)   نمایش آرایش نودها در یک مدل به همراه منطقه R بین دو نود نماینده. 105

شکل (4.4) (الف) توزیع تقریبی سرعت سیال در یک حفره منفرد و (ب) مسیرهای پرپیچ و خم… 105

شکل (5.1)  محدوده مورد مطالعه و بلوک‌های مجزای شده لندفیل.. 129

شکل (5.2)  نمایی از محیط نرم‌افزارVisual HELP  که در آن پروفیل…. 130

شکل (5.3)  تغییرات پارامترهای هیدرولوژیکی بلوک1 لندفیل رشت در بازه 50 ساله. 133

شکل (5.4)  تغییرات پارامترهای هیدرولوژیکی بلوک2 لندفیل رشت در بازه 50 ساله. 133

شکل (5.5)  تغییرات پارامترهای هیدرولوژیکی بلوک3 لندفیل رشت در بازه 50 ساله. 134

شکل (5.6)  بخشی از لندفیل رشت… 135

شکل (5.7)  محدوده مورد مطالعه از نگاه تصاویر ماهواره‌ای.. 137

شکل (5.8)  ساختار کلی محدوده مورد مطالعه و موقعیت نقاط ورودی برای ساخت آن. 138

شکل (5.9)  موقعیت سونداژهای انجام شده در اطراف لندفیل رشت… 139

شکل (5.10)  منحنی سونداژ و جدول مقاومت هر لایه در محل سونداژ شماره1. 139

شکل (5.11)  چیدمان تجهیزات انجام سونداژ ژئوالکتریکی در محل سونداژ شماره1. 140

شکل (5.12)  منحنی سونداژ و جدول مقاومت هر لایه در محل سونداژ شماره2. 141

شکل (5.13)  منحنی سونداژ و جدول مقاومت هر لایه در محل سونداژ شماره3. 142

شکل (5.14)  منحنی سونداژ و جدول مقاومت هر لایه در محل سونداژ شماره4. 143

شکل (5.15)  تشکیل باتلاق در محدوده مورد مطالعه به دلیل ریزدانه بودن رسوبات و بالا بودن سطح آب… 144

شکل (5.16)  نمایی از یکی از مناطق تهیه نمونه رسوب (کانال حدواسط بلوک1و2…. 145

شکل (5.17)  منحنی دانه‌بندی 4 نمونه رسوب برداشت شده از اطراف لندفیل.. 146

شکل (5.18)  شبکه‌بندی منطقه مورد مطالعه. 149

شکل (5.19)  تعیین سطح آب زیرزمینی در اطراف لندفیل رشت با استفاده از سونداژ ژئوالکتریکی.. 152

شکل (5.20)  اعمال شرایط اولیه جریان به محدوده مورد مطالعه. 153

شکل (5.21)  اعمال شرایط اولیه ماده محلول (نیتروژن آمونیوم) به محدوده مورد مطالعه… 153

شکل (5.22)  شرایط مرزی مدل برای جریان آب… 155

شکل (5.23)  شرایط مرزی مدل برای انتقال آلودگی.. 156

شکل (5.24)  نقاط مشاهده‌ای در عمق 12 متری.. 158

شکل (5.25)  تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در p1. 159

شکل (5.26)  تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در p2. 160

شکل (5.27)  تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در p3. 161

شکل (5.28)  تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در p4. 162

شکل (5.29)  تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در p5. 163

شکل (5.30)  تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در p6. 164

شکل (5.31)  تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در p7. 165

شکل (5.32)  موقعیت نقاط مشاهده‌ای در نظر گرفته شده در عمق 40 متری.. 166

شکل (5.33)  تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در p8. 167

شکل (5.34)  تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در p9. 167

شکل (5.35)  تغییرات غلظت نیتروژن آمونیوم در p10. 168

شکل (5.36)  موقعیت نقاط مشاهده‌ای در نظر گرفته شده در عمق 120 متری.. 169

شکل (5.37)  بردار سرعت جریان و انتقال آلودگی در محدوده مورد مطالعه. 170

شکل (5.38)  مقدار شار تجمعی آب از مرز با شار متغیر واقع در خروجی محدوده مورد مطالعه… 170

شکل (5.39)  تغییرات محتوای رطوبتی نسبت به بار هیدرولیکی.. 171

شکل (5.40)  تغییرات هدایت هیدرولیکی نسبت به محتوای رطوبتی.. 172

شکل (5.41)  تغییرات ظرفیت هیدرولیکی نسبت به محتوای رطوبتی.. 172

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “مدلسازي نحو‌ه‌ انتقال آلودگي ناشي از نشت شيرابه‌ محل دفن زباله‌های شهر رشت”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo