شکل ۴-۶۲- نتایج مدل­سازی در خاک ترکیبی با ردیاب ویولت کوواسول در پیزومتر ۱٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫۷۹
شکل ۴-۶۳- نتایج مدل­سازی در خاک ترکیبی با ردیاب ویولت کوواسول در پیزومتر ۲٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫۷۹
شکل ۴-۶۴- نتایج مدل­سازی در خاک ترکیبی با ردیاب ویولت کوواسول در پیزومتر ۳٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫۸۰
شکل ۴-۶۵- نتایج مدل­سازی در خاک ترکیبی با ردیاب ویولت کوواسول در پیزومتر ۴٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫٫۸۰
شکل ۴-۶۶- نتایج مدل­سازی در خاک ترکیبی با ردیاب ویولت کوواسول در مخزن پایین دست…………………………۸۱
VII
فصل اول
مقدمه و کلیات
۱-۱- مقدمه
امروزه ردیابی در مسائل آب و خاک در مقایسه با گذشته کاربردی بسیار گسترده­تر یافته است. بررسی ارتباط هیدرولیکی و ویژگی­های هیدرودینامیکی سفره ­های آب زیرزمینی، ارزیابی منشاء و گسترش آلودگی از مهم­ترین کاربردهای این روش هستند. در کشور ما نیز همگام با فرایند توسعه و با رشد فزآینده صنعت سدسازی و مطالعات منابع آب و خاک در حوضه­های گوناگون، روش ردیابی در آب­های سطحی و زیر سطحی نیز افزایش یافته است.
در گذشته کاربرد عمده ردیاب­ها در آب­های زیرزمینی در پی بردن به مواردی همچون جهت، مسیر، سرعت و زمان عبور آب بوده است. امروزه با توجه به روند رو به افزایش آلودگی منابع آب­های سطحی و زیرزمینی، افزون بر موارد فوق مواردی همچون پخشیدگی و انتقال آلاینده­ها نیز مورد توجه می­باشد. به منظور شناخت و حفاظت کیفی منابع آب داشتن اطلاعات دقیق از رفتار مواد آلاینده در درون این سیستم ضروری است که به کمک روش­های ردیابی می توان این رفتار را تا حدود زیادی شبیه سازی نمود.
۱-۲- کلیات پژوهش
آزمایش­های ردیابی از جمله روش­های تکمیلی است که در مراحل پایانی مطالعات سیستماتیک منابع آب و خاک و ژئوتکنیک به کار می­رود. در این مطالعات با توجه به گسترش منطقه مورد مطالعه ممکن است از ایزوتوپ­های محیطی و ردیاب­های مصنوعی (شیمیایی، رنگی) استفاده شود. باید توجه داشت اگر عملیات ردیابی مطابق دستورالعمل و با رعایت احتیاط­های لازم انجام نگیرد، نه تنها مفید نبوده، بلکه نتایج گمراه­کننده ­ای را نیز بدنبال خواهد داشت (بی­نام، ۱۳۸۸).
مطالعات ردیابی آب­های زیرزمینی همیشه بعد از انجام مطالعات کلاسیک هیدروژئولوژی و انجام بررسی­های ژئوفیزیکی و ژئوتکنیکی معمول انجام می­پذیرد، همچنین به کارگیری ردیاب­ها در منابع آب و خاک براساس ویژگی‌های محیط و خصوصیات ردیاب صورت می­گیرد. گاهی اوقات خصوصیات هیدرولوژیکی مکان مورد استفاده محدودیت­هایی را برای استفاده از برخی ردیاب­ها به وجود می ­آورد. افزون بر ویژگی­های فوق عوامل دیگری مانند اثرات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی نیز ممکن است بر نتایج ردیابی تأثیرگذار باشد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

در مناطق خشک و نیمه خشک منابع آبی با کیفیت مطلوب کمیاب هستند و این منابع بیشتر به تأمین آب شهری اختصاص داده شده اند .به همین دلیل در این مناطق ممکن است به مصرف آب­های زیرزمینی با کیفیت کم، پساب زهکشی و دیگر پساب­ها روی آورده شود (بلتران^[۱]،۱۹۹۹). کاربرد پساب­ها در مزارع ممکن است منجر به بهبود و پایداری تولیدات کشاورزی شود. در عین حال، آبیاری با پساب می ­تواند خطراتی برای تولیدات و محیط خاک داشته باشد.کمبود آب در مناطق خشک و نیمه خشک ممکن است خطر شوری خاک را در این مناطق تشدید کند. زیرا آب کافی برای آبشویی نمک وجود ندارد. کیفیت پایین آب­ها و پساب­های در دسترس در این مناطق خطر فوق را باز هم شدت می­بخشد. بنابراین به منظور جلوگیری از شوری ثانویه خاک به علت آبیاری با آب با غلظت نمک بالا، نمک­های اضافه شده باید به خارج از ناحیه بالایی ریشه که در جذب آب و مواد غذایی فعا ل­تر است، شسته شوند. نمک­های حل شده در آب نفوذ عمقی یافته می ­تواند در قسمت­ های عمیق تر خاک تجمع یابد و از طریق زهکشی طبیعی یا سیستم­های زهکشی زیر سطحی تخلیه شود (بلتران، ۱۹۹۹).
با توجه به محدودیت منابع آبی در مناطق خشک و نیمه خشک، علیرغم مسئله شوری استفاده از منابع آبی با کیفیت پایین­تر امری لازم است ولی باید ضمن استفاده از منابع آبی با کیفیت پایین به آلودگی محیط زیست و حرکت املاح و مواد شیمیایی در خاک و مسئله­ شوری خاک توجه شود و امر فوق جزء با اعمال مدیریت آبیاری صحیح امکان پذیر نمی ­باشد. مدیریت آبیاری می ­تواند نقش مهمی درحرکت املاح و آلاینده­ها به اعماق خاک و به طرف آب­های زیرزمینی و همچنین نقش مهمی در شوری خاک بویژه درناحیه توسعه ریشه­ گیاهان داشته باشد، بهترین مدیریت آبیاری باید مقدار شوری در آب آبیاری، درخاک و در ناحیه ریشه­ گیاهان و حرکت آلاینده­ها به طرف آب­های زیرزمینی را در نظر بگیرد (ذکری^[۲]، ۲۰۰۵).
باتوجه به مطالب فوق بررسی حرکت املاح درخاک از لحاظ اقتصادی، اکولوژیکی و سلامتی محیط زیست امری اجتناب ناپذیر است. بنابراین حرکت آب و املاح در خاک از سال­های پیش مورد توجه بوده است. این مسئله توجه بسیاری از پژوهش­های دانشگاهی را درچند دهه­ اخیر به خود جلب نموده است و اما از دهه­ پنجاه قرن بیستم بطور جدی به آن پرداخته شده است. پژوهش در این خصوص در دو دهه­ اخیر به عنوان یکی از مباحث قابل توجه مطرح بوده به طوری که اخیرًا حجم زیادی از مطالعات در زمینه­ خاکشناسی را به خود اختصاص داده است.
در بیشتر مطالعات انجام شده درمورد حرکت املاح و شبیه سازی آن با بهره گرفتن از مدل به عناصر سنگین از قبیل کادمیم و سرب و حرکت آفتکش­ها و علفکش­ها درخاک پرداخته شده است. این ترکیبات درخاک در معرض پدیده های تولید و تخریب و رسوب وجذب سطحی کلوئیدهای خاک قرار می­گیرند. در مطالعات دیگر به بررسی حرکت آنیون­ها درخاک، که کمتر در معرض پدیده های تولید و تخریب درخاک هستند و سریع­تر همراه آب درخاک حرکت می­ کنند به ویژه کلر و برم پرداخته شده است. از برماید به دلیل پایین بودن مقدار زمینه آن در خاک مناطق خشک و نیمه خشک نسبت به کلر، غیر فعال بودن در خاک و سادگی تعیین غلظت آن در خاک بیشتر استفاده می­ شود.
ردیاب­ها انواعی از ماده یا انرژی هستند که به منظور تعیین توزیع زمانی و مکانی آب و مواد آلاینده آن در منابع آب و خاک به کار می­روند.
از جمله ویژگی­های عمده ردیاب­ها عبارتند از (بی­نام، ۱۳۸۸):
− پایداری ردیاب در طول مدت عملیات ردیابی
− بی خطر بودن برای محیط زیست حتی در غلظت کم
− امکان استفاده توام از ردیاب­های مختلف
− امکان آشکارسازی با دقت بالا در غلظت کم
− انحلال پذیری در آب
− قابلیت جدایش از محیط زیست
۱-۳- ضرورت انجام پژوهش
از آنجا که امکان بررسی دقیق و شناخت قسمت­ های مختلف و لایه­ های زیر سطحی خاک برای ما مقدور نیست. از این رو، استفاده از روش­های زود یافت کمک شایانی به تشخیص مسیر اصلی حرکت جریان آب می­نماید. روش­های ردیابی دقیق­ترین روش برای شناسایی جریان­های زیرسطحی می­باشند، که بر اساس اصول فیزیکی حرکت ماده ردیاب و اندازه ­گیری زمان پیمایش خصوصیات جریان مانند سرعت را به دست می­دهد. در بحث تراوش جریان از لایه­ های زمین­­شناسی، سدهای خاکی و انتقال املاح از مزارع کشاورزی استفاده از مواد ردیابی می ­تواند نتایج سودمندی به دست آورد. استفاده از ردیاب­های جدید با اهداف اقتصادی و مقرون به صرفه بودن از یک طرف و از طرف دیگر بی­خطر بودن برای محیط زیست همواره دغدغه اصلی مهندسان و پژوهش­گران بوده است.
در معرفی ردیاب­های جدید در مقیاس آزمایشگاهی قابلیت آشکار­سازی ردیاب در غلظت­های کم، یک هدف مهم و اساسی است و دیگر اینکه نسبت به عوامل بیرونی مانند نور خورشید، دما، رطوبت و سایر عوامل اقلیمی کمترین حساسیت را داشته باشد. لذا تحقیق حاضر به دنبال ارائه و معرفی ردیاب­های جدیدی است که معایب ردیاب­های قدیمی را نداشته باشد و از نظر فنی، اقتصادی و کاربردی قابل استفاده باشند.
۱-۴- سوالات اساسی تحقیق
۱-آیا می­توان ردیاب­های جدیدی با قابلیت آشکارسازی قابل توجه و خطرات زیست محیطی کمتر برای حرکت
ردیاب­ها درون خاک در مقیاس آزمایشگاهی شناسایی و معرفی کرد؟
۲-آیا ردیاب جدید قابلیت کاربرد در محیط­های مختلف را دارا می­باشد؟
۱-۵-اهداف تحقیق
۱-.ارائه ماده جدید و سهل الوصول در بحث انتقال املاح با توجه به قابلیت آشکارسازی بالا در غلظت­های کم.
۲- محاسبه پارامترهای مربوط به انتقال املاح برای ردیاب­های جدید.
۳- مقایسه کاربرد ردیاب معرفی شده با ردیاب های رایج و آشکارسازی نقاط ضعف و قوت آنها.
۴- مقایسه نتایج حاصل از مدل­سازی عددی حرکت جریان و ردیاب با یافته­های آزمایشگاهی
فصل دوم
پیشینه تحقیق
۲-۱- مقدمه
امروزه ردیابی در مسائل آب و خاک در مقایسه با گذشته کاربردی بسیار گسترده­تر یافته است. بررسی ارتباط هیدرولیکی و ویژگی­های هیدرودینامیکی سفره ­های آب زیرزمینی، ارزیابی منشاء و گسترش آلودگی از مهم­ترین کاربردهای این روش هستند. در کشور ما نیز همگام با فرایند توسعه و با رشد فزآینده صنعت سدسازی و مطالعات منابع آب و خاک در حوضه­های گوناگون، روش ردیابی در آب­های سطحی و زیر سطحی نیز افزایش یافته است.
در گذشته کاربرد عمده ردیاب­ها در آب­های زیرزمینی در پی بردن به مواردی همچون جهت، مسیر، سرعت و زمان عبور آب بوده است. امروزه با توجه به روند رو به افزایش آلودگی منابع آب­های سطحی و زیرزمینی، افزون بر موارد فوق مواردی همچون پخشیدگی و انتقال آلاینده­ها نیز مورد توجه می­باشد. به منظور شناخت و حفاظت کیفی منابع آب داشتن اطلاعات دقیق از رفتار مواد آلاینده در درون این سیستم ضروری است که به کمک روش­های ردیابی می توان این رفتار را تا حدود زیادی شبیه­سازی نمود.
۲-۲- استفاده از ردیاب­ها در مطالعات حرکت املاح
در سال ۱۸۷۲ بیماری واگیردار تیفوس در منطقه لوزان^[۳]، سوئیس شروع شد که منشأ آن با آزمایش ردیابی توسط نمک طعام مشخص شد (هاگلر^[۴]، ۱۸۷۳).
اولین آزمایش ردیابی رنگی در جنوب آلمان در سال ۱۸۷۷ برای اثبات اتصال آب­شناسی رودخانه دانوب^[۵] و آچ اسپرینگ^[۶] انجام شد. از رنگ فلئورسین برای این منظور استفاده گردید. فلئورسین همچنین در سال ۱۸۷۱ توسط شیمیدان آلمانی به عنوان ردیاب استفاده گردیده زیرا یک فلئورسانس قوی است و جذب محدودی در خاک دارد ( کنوپ^[۷]، ۱۸۷۸).
در سال ۱۸۹۶ رنگ فلئورسین/اورانین و متیلوزن در ترکیب با ردیاب­های باکتریایی استفاده شدند، برای بررسی ظرفیت فیلتراسیون خاک­های کانا­ل­های تأمین آب آشامیدنی برای تورنیو ایتالیا انجام گرفت ( ابا^[۸]، ۱۸۹۹).