شبیه سازی عددی انتشار آلودگی در رودخانه ها بوسیله توسعه همزمان روش عددی حجم محدود و مدل شبکه عصبی تطبیقی
Abstract
مطالعه بر روی کیفیت آب های سطحی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این موضوع با توجه به اینکه یکی از مهم ترین منابع تأمین آب برای مصارف شرب، کشاورزی و صنایع، رودخانه ها هستند نیاز به توجه بیشتری دارد. متأسفانه رودخانه ها گاهی به عنوان مکانی برای تخلیه فاضلاب در نظر گرفته می شوند. به همین دلیل آلودگی رودخانه ها به یکی از مهم ترین مسائل و مشکلات در محیط زیست تبدیل شده است. معادله حاکم بر انتشار آلودگی در رودخانه ها، معادله انتقال و پخش است که از نوع معادلات دیفرانسیل جزئی می باشد. این معادله از پرکاربرد ترین معادلات در مهندسی سیالات مخصوصا مهندسی آب می باشد و به صورت کلی معادله حرکت نامیده می شود. در توسعه مدل های کامپیوتری جهت شبیه سازی انتشار آلودگی در آبراهه ها علاوه بر حل عددی معادله حرکت، نیاز به پیش بینی ضریب پخشیدگی نیز می باشد. برای محاسبه ضریب پخش فرمول های تجربی فراوانی ارائه شده است که ارزیابی این روابط نشان می دهد اکثر این معادلات دارای دقت مطلوب نمی باشد. به همین جهت استفاده از روش های هوش مصنوعی اجتناب ناپذیر است. در این مقاله برای گسسته سازی معادله حرکت از روش حجم محدود استفاده و برای تخمین ضریب پخشیدگی شبکه عصبی تطبیقی (anfis) توسعه داده شده است. نتایج مدل anfis توسعه داده شده نشان می دهد که مدل تهیه شده در مراحل مختلف توسعه مانند آموزش و آزمایش برای تخمین ضریب پخشیدگی از توانایی بسیار مناسبی برخوردار می باشد( و ) بعد از توسعه مدل هوش مصنوعی به توسعه کلی مدل کامپیوتری پرداخته شده است دقت مدل کامپیوتری با حل تحلیلی معادله حرکت و همچنین داده های مشاهداتی رودخانه سورن در انگلستان مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج مدل ارائه شده با دادهای اندازه گیری شده رودخانه سورن در ایستگاه های مورد مطالعه به ترتیب دارای دقتی( و و ) می باشد. نتایج کلی نشان می دهد که مدل کامپیوتری توسعه داده شده از توانایی بسیار مناسبی جهت شبیه سازی انتشار نیز آلودگی در رودخانه ها برخوردار می باشد.