حل عددي معادله جابه جايي-پراكندگي با لحاظ نواحي نگهداشت موقت در حالت وجود جريان غير ماندگار در رودخانه ها با مقطع نامنظم

Numerical Solution to Advection-Dispersion Equation with Transient Storage Zones, Considering Unsteady Flow in Irregular Cross Section Rivers

براي شبيه سازي دقيق تر انتقال آلاينده در رودخانه هاي طبيعي بايد اصلاحاتي در معادله كلاسيك جا به جايي-پراكندگي انجام و عبارت هايي براي لحاظ تاثير نواحي نگهداشت موقت به آن اضافه شوند. در اين تحقيق مدلي جديد و جامع با تلفيق الگوهاي عددي با درجه دقت بالاتر (روش كوئيك) براي حل معادله جابه جايي – پراكندگي با لحاظ نواحي نگهداشت موقت در رودخانه ها با مقطع نامنظم تحت رژيم جريان غير ماندگار ارائه گرديده است. مدل با استفاده از راه حل تحليلي، مثال فرضي و داده هاي واقعي مورد صحت سنجي قرار گرفت و نتايج حاكي از دقت مطلوب مدل در شبيه سازي انتقال آلاينده در شرايط مذكور بود. با اجراي مدل براي حالت جابه جايي خالص و مقايسه نتايج حاصل با نتايج دو الگوي عددي ديگر كه از روش مشتق گيري مركزي براي گسسته سازي مكاني معادله ها استفاده مي كردند، توانايي مدل در شبيه سازي دقيق تر اين حالت هم نشان داده شد. نتايج نشان داد كه مدل ارائه شده، مدلي جامع و كاربردي است و مي تواند در بسياري از مطالعات انتقال ماده حل شده در نهرها و رودخانه هاي طبيعي جايگزين مدل هاي فعلي شود.

For accurate simulation of transport in natural rivers, some revisions have to perform in classical advection dispersion equation and some terms for considering of transient storage zones added to this equation. In this study a new and comprehensive model that merges numerical schemes with higher order accuracy (QUICK scheme) for solution of advection dispersion equation with transient storage zones in rivers with irregular cross sections at unsteady flow regime is presented. The presented method is verified by analytical solution, hypothetical example and two sets of real data. The results of verification implied that presented model have reasonable accuracy in simulation of contaminant transport in this condition. Also with implementation of model in the case of pure advection and comparing the results with two other numerical model results that use from centered difference method in spatial discretization of equations the ability of presented model in more accurate simulation in this case is shown. Results show that presented model in this study, is an applicable model and could be suggested as alternative for common present models at contaminant transport studies in natural rivers and streams.