مقايسه دو مدل براي انتقال برمايد در ستون هاي خاك دست نخورده با مدل كسري انتقال-پخش

Modeling of Bromide Transport in Undisturbed Soil Columns with Fractional Advection-Dispersion Equation (FADE)

امروزه استفاده از مدل‌هاي رياضي به عنوان ابزاري كارآمد در مطالعات و مديريت انتقال جرم در محيط‌هاي متخلخل رايج مي‌باشد. در اين مطالعه از رابطه توسعه يافته و اصلاح شده انتقال-پخش (ADE)، تحت عنوان رابطه كسري انتقال-پخش (FADE) كه براساس تيوري حركت لوي بنا شده است براي شبيه‌سازي انتقال برمايد در ستون‌هاي خاك دست نخورده لوم رسي و لوم شني (به طول 40 سانتي متر و قطر 10 سانتي متر) استفاده گرديد. مقادير درجه كسري (?) براي دو ستون خاك لوم رسي و لوم شني همواره كمتر از دو و بترتيب برابر 437/1 و 865/1 بدست آمد. اين نشان داد كه انتقال برمايد در ستون‌هاي خاك دست نخورده لوم رسي و لوم شني بصورت انتقال نامتعارف يا انتقال غيرفيكي بوده و مدل كسري انتقال-پخش، نسبت به مدل انتقال-پخش كه براساس قانون انتشار فيكي بنا شده است كارآمدتر بوده و براي شبيه‌سازي برمايد در ستون‌هاي خاك دست نخورده لوم رسي و لوم شني توصيه مي‌گردد. بررسي هاي نموداري و آماري نيز كارآيي مدل FADE را در شبيه سازي انتقال برمايد تاييد كردند. علي رغم دقت بالاي مدل كسري انتقال-پخش در اين تحقيق، در كل تفاوت عمده اي بين دو مدل FADE و ADE مشاهده نگرديد.

Nowadays, mathematical models are commonly used as efficient tools in solute transport studies and management in porous media. In this study, the developed and improved Advection-Dispersion Equation (ADE) model known as Fractional Advection-Dispersion Equation (FADE), which is based on the theory of Levy motion, was used to simulate the transport of bromide through undisturbed clay loam and sandy loam soil columns (10 cm in diameter and 40 cm long). The quantities of fractional order (?) for clay loam and sandy loam soil columns were derived at 1.437 and 1.865 (less than 2), respectively. This indicated that the bromide transport behaviour within the clay loam and sandy loam soil columns was anomalous transport or non-Fickian transport and FADE model was more suitable for simulation of bromide transport through undisturbed clay loam and sandy soil columns compared to ADE model with Fickian diffusion law basis. The graphical and statistical analysis confirmed the efficiency of FADE model for simulation of bromide transport. Despite high accuracy of FADE model in this research, there was no appreciable difference between FADE and ADE models.