مدلسازی کمی و کیفی آب زیرزمینی جهت بررسی پدیده نفوذآب شور

آبهای زیرزمینی در بسیاری از نقاط جهان به عنوان مهمترین منبع تامین آب جهت مصارف مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. عوامل زیادی می تواند منجر به آلودگی آبهای زیرزمینی شود که از مهمترین آن می توان به پدیده نفوذ آب شور دریا به آبخوان های ساحلی، گسترش نمک پیرامون گنبدهای نمکی، آلودگی آب های زیرزمینی عمیق در اثر نشر آلودگی های هسته ای و رادیواکتیو و همچنین نفوذ شیرابه زباله های مدفون به آبهای زیرزمینی نام برد. در این نوع مسائل، خواص سیال یعنی جرم مخصوص و لزجت سیال متاثر از غلظت نمک و دمای سیال می باشد. همین موضوع باعث پیچیدگی زیادی در حل معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاکم می شود. هدف از این تحقیق شبیه سازی کمی و کیفی آب زیرزمینی جهت بررسی پدیده نفوذ آب شور با رویکرد جریان با جرم مخصوص متغیر می باشد. در این تحقیق به بررسی تاثیر شار پخشی سیال در معادله جریان با جرم مخصوص متغیر در مدل سازی پدیده ترموهالاین (پدیده انتقال همزمان دما و شوری) و تاثیر آن بر انتقال نمک و حرارت در محیط متخلخل خاک پرداخته می شود. شار پخشی سیال در معادله جریان، متاثر از ضریب پخش مکانیکی و گرادیان جرم مخصوص سیال است. حل عددی معادلات حاکم جریان، انتقال نمک و انتقال حرارت در این تحقیق به روش تفاضلات محدود صریح انجام می شود و از روش تکراری پیکارد برای خطی سازی ضرایب غیرخطی استفاده می شود. صحت سنجی مدل با استفاده از مدل نفوذ آب شور هنری و همچنین مدل انتقال حرارت الدر و انتقال نمک الدر انجام می شود. نتایج عددی به دست آمده نشان می دهد که نسبت حداکثر شار پخشی سیال به شار جابجایی سیال با افزایش ضریب پخشیدگی سیال افزایش می یابد که حاکی از اهمیت این ترم در مدل سازی این نوع از مسائل می باشد. تاثیر شار پخشی بر نحوه انتقال نمک و حرارت در خاک در اختلاف جرم مخصوص های بالاتر بیشتر از مسائلی است که اختلاف جرم مخصوص آب شور و شیرین در آنها کمتر باشد. در این تحقیق همچنین، به بررسی الگوی جریان و نحوه توزیع نمک در اطراف یک گنبد نمکی فرضی پرداخته می شود و به عنوان مطالعه موردی، مدل پیشنهاد شده برای مدلسازی تاثیر گودال بایوکورن بر گنبد نمکی ناپلونویل در جنوب شرقی لویزیانا مورد استفاده قرار می گیرد. نحوه گسترش نمک و جریان رو به بالا در اطراف گنبد نمکی بیانگر افزایش شوری در گودال ایجاد شده در این منطقه می باشد. با استفاده از مدل پیشنهاد شده، این فرضیه که یک افزایش فشار ناگهانی در حفره فروریخته شده در داخل گنبد نمکی، باعث ایجاد شوری آب در گودال شکل گرفته در بالای گنبد نمکی می شود، مورد بررسی و آزمایش قرار می گیرد. نتایج عددی به دست آمده نشان می دهد که الگوی جریان پیرامون گنبد نمکی، متاثر از مقدار فشار ایجاد شده در داخل حفره و ضریب نفوذ پذیری رسوبات پیرامون گنبد نمکی می باشد.