كاربرد روش پردازش تصاوير براي تعيين هاله آلودگي در محيط هاي متخلخل

Application of Image Processing for Determination of Contaminant Plume in Porous Media

تعيين گستره و سرعت توسعه هاله آلودگي در منابع آب گامي اساسي در طراحي شيوه پاكسازي است. اين فرايند به ويژه براي منابع آب زيرزميني به دليل دسترسي دشوار و تعدد متغير ها پيچيده است. در پژوهش حاضر، روش پردازش تصاوير براي تعيين ناحيه آلودگي و تحليل ميزان پخش مواد همراه جريان تراوش در محيط متخلخل پيشنهاد شده است. علاوه بر الگوريتم پردازش تصاوير در نرم افزار MATLAB، از تحليل كمترين مجموع مربعات و حل معادله پخش نيز استفاده شد و ضرايب هيدروديناميكي پخش در بستر هاي متخلخل در محدوده وسيعي از زمان و مكان بدون ايجاد اغتشاش و با دقت قابل قبول محاسبه شد. تحليل و راستي آزمايي نتايج نشان دهنده دقت مناسب و محدود بودن خطا به كمتر از 11 درصد بود، لذا اين روش در مطالعه پديده پخش از كارايي لازم برخوردار است. در اين پژوهش تخمين ضريب پخش پذيري به عنوان تابعي از مشخصات محيط متخلخل و عدد پكله ارائه شد، به طوري كه اين ضريب در محيط با دانه بندي بين 0/5 تا 3 ميلي متر در دامنه 0/002 تا 0/0028 متر به دست آمد كه نشانگر تاثير زياد دانه بندي بر روي ضريب پخش پذيري است.

Determination of the extent and growth rate of contamination zones in water resources is a crucial stage in remediation studies. The process is especially complicated due to the multiplicity of the variables involved and the limited access to groundwater aquifers. The present study uses the image processing technique to define the contaminant plume and to analyze diffusivity coefficients for seepage flows in porous media. The image processing algorithm was developed in MATLAB software and the least squares method was used to solve the diffusion equation. Thus، the hydrodynamic dispersion coefficients in porous media were calculated without any turbulence over wide ranges of time and place with an acceptable accuracy. Analysis and verification of the data thus obtained confirmed the accuracy of the proposed model and revealed a limited error range of less than 11%. It may، therefore، be claimed that the proposed method is an effective means for studying diffusivity. The equations for estimating diffusivity coefficients were developed as a function of both the porous media characteristics and the Péclet number.Using the equations، diffusivity coefficients in the range of 0.002 to 0.0028 m were obtained for a porous medium with a grain size varying from 0.5 to 3 mm.