-86935193586

5083996-357339

نشريه حفاظت منابع آب و خاك، سال دوم، شماره اول، پاييز 1391

بررسي پارامتريك ويژگي هاي هيدروليكي خاك در حضور آلاينده نفت سفيد1

ميلاد نوري1، مهدي همايي2* و محمد باي بوردي2

دانشجوي كارشناسي ارشد گروه خاكشناسي؛ دانشكده كشاورزي؛ دانشگاه تربيت مدرس؛ تهران؛ ايران
استاد گروه خاكشناسي؛ دانشكده كشاورزي؛ دانشگاه تربيت مدرس؛ تهران؛ ايران
[email protected] :نويسنده مسئولمكاتبات*

1916362184721

تاريخ دريافت:21/02/1391 تاريخ پذيرش: 20/06/1391
چكيده
ارزيابي كمي ويژگيهاي هيدروليكي خاكهاي آلوده به مشتقات نفتي براي حفاظت بهينه از منابع آب و خاك ضروري است. هدف از اين پژوهش بررسـي اثـر حضـورنفت سفيد بر ويژگيهاي هيدروليكي خاك بود. بدين منظور، منحنيهاي نگهداشت و هدايت هيدروليكي اشباع خاك براي نفت سفيد و آب به ترتيب بهوسيلهي دستگاه ستون آويزان و روش بار ثابت تعيين شدند. پارامترهاي منحنيهاي نگهداشت خاك، براي آب و نفت سفيد بر اساس مدلهاي ونگنوختن، بـروكس -كـوري و كمپبـلبرآورد شد. هدايت هيدروليكي غير اشباع به عنوان تابعي از پتانسيل ماتريك خاك بهوسيلهي مدلهاي معلم-ونگنوختن، معلم- بروكس-كـوري، بـوردين- بـروكس -كوري و كمپبل تعيين شد. نتايج نشان داد به دليل كشش كمتر نفت سفيد، اين سيال نسبت به آب با نيروي كمتري در خاك نگهداشـت مـيشـود . همچنـين، مقـدارپارامترهاي توزيع تخلخل تقريبا بدون تغيير و نقطه ورود هوا در سيستم دو فازي نفت سفيد-هوا نسبت به آب-هوا افزايش يافت.نسبت پتانسيل ماتريـك خـاك بـراينفت سفيد 48/0 پتانسيل ماتريك خاك براي آب در يك حجم مايع خاك يكسان بود. مقدار فاكتور مقياسي لورت 39/0 و فاكتور مقياسي پيشنهاد شده در اين پژوهش 49/0 بود كه نشان ميدهد فاكتور مقياسي پيشنهادي با دقت بيشتري منحني نگهداشت سيالات را برآورد ميكنـد . همچنـين بـه دليـل لزوجـت بيشـتر نفـت سـفيد ونگهداشت كمتر خاك براي اين سيال، هدايت هيدروليكي اشباع و غير اشباع خاك براي نفت سفيد كمتر از آب بود.

واژههاي كليدي: فاكتور مقياسي؛ مدلهاي هيدروليكي خاك؛ منحني نگهداشت خاك؛ نفت سفيد

مقدمه
آلايندههاي هيدروكربني به دوگروه سيالات با چگالي كمتر
از آب21LNAPLsو با چگالي بيشتر از آب 3DNAPL تقسيم ميشوند (Weiner, 000). تحرك و نگهداشت مواد هيدروكربني در محيط متخلخل به ويژگيهاي فيزيكي آلاينده همچون قابليت خيس كنندگيسيال، گرانروي سينماتيكي، جرم ويژه و كشش سطحي و ويژگيهاي فيزيكي محيط از قبيل توزيع تخلخل و شيب هيدروليكي وابسته است (Mercer and Waddel, 1993). با فرض اينكه محيط متخلخل و سيالات تراكم ناپذير باشند و با صرف نظر از وجود منبع و مصرف، حركت سيالات در محيطهاي متخلخل از تركيب معادلات اندازه حركت و پيوستگي قابل توصيف است:
ξ(

Stw ) .{(Krw wk ( hwz)} ()

ξ(

Sto ) .{(Kro ok ( hoz)}
34000046948

  (x)i  (y) j  (z)kكه در آنها ξتخلخل خاك، Swو oSدرصد حجمي به ترتيب آب و Kw ،NAPLو oKهدايت هيدروليكي محيط براي آب و Krw ،NAPLو Kroنفوذپذيري نسبي محيط براي آب و z ،NAPLپتانسيل ثقلي، hwو ohپتانسيل ماتريك محيط براي آب و NAPL و j ،iو k به ترتيب بردارهاي واحد در جهتهاي كارتزيني y ،x و z ميباشند.رابطه فشار مويينگي -حجم سيال، و هدايت هيدروليكي -حجم سيال از پيش نيازهاي حل معادله حركت سيالات در محيط متخلخل هستند. منحني نگهداشت خاك1بيانگر رابطه بين پتانسيل ماتريك (يا فشار مويينگي) و مقدار حجمي فاز مايع محيط است. منحني نگهداشت و هدايت هيدروليكي محيطهاي متخلخل تابع ويژگيهاي خاك و مايع خاك هستند. بنابراين با تغيير ويژگيهاي فيزيكي مايع خاك منحني نگهداشت و هدايت هيدروليكي نيز تغيير ميكند (8002 ,.Payne et al). لزوجت، كشش سطحي و زاويه تماساز ويژگيهاي مايع خاك هستند كه تحت تاثير حضور NAPLها در خاك قرار ميگيرند. يكي از مهمترين تكنيكهاي برآورد منحني نگهداشت مواد هيدروكربني در شرايط دو فازي و سه فازي روش مقياسسازي است. در اين روش منحني نگهداشت يك جفت سيال بر مبناي داده- هاي منحني نگهداشت سيال ديگر برآورد ميشود.
Leverett (1941) با فرض تراكم ناپذيري خاك و سيال فاكتور مقياسي خود را ارايه داده است:
499113-166150

J S( e )    h1k1  h2k2  … ( 4)
1122
كه در آن k ،σ و ξ به ترتيب كشش سطحي سيال، نفوذپذيري ذاتي و تخلخل كل خاك است.

در معادله 4،

k

k

نماينده طول ميكروسكوپيك4خاك است كه فقط به ويژگيهاي هندسي خاك مرتبط است. بنابرايندر محيطهاي متخلخل يكسان فاكتور مقياسي لورت به شكل زير قابل ساده شدن است:
46024865735

J S( e )  h1  h2  … (5)
12
فاكتور مقياسسازي لورت توسط پژوهشگران زيادي براي برآورد منحني نگهداشت جفت سيالات مورد استفاده قرار گرفته است (Fagerlundet al., 2012; Høst-Madsen and Høgh Jensen, 1992; Lenhardet al., 1988; Mercer and Waddell, 993). در مقابل بسياري از پژوهشهاي انجام گرفته درباره صحت و دقت روش مقياسسازي در برآورد منحني نگهداشت جفت سيالات بر مبناي منحني نگهداشت سيال مبنا نشان ميدهند كه صحت فاكتور مقياس سازي لورت محدود به شرايط ويژه است و در بسياري موارد توانايي تخمين منحني نگهداشت سيالات را ندارد. در اين راستا پژوهش DemondوRoberts (1991) نشان داد كه فاكتور مقياسي لورت به دليل در نظر نگرفتن اثرهاي چگالي و زاويه تماس سيال-محيط متخلخل بر منحني نگهداشت خاك در تمامي موارد قادر به برآورد منحني نگهداشت خاك نميباشد. مشكل اساسي ديگر فاكتور مقياسي لورت، عدم توجه به برهمكنشهاي سيال-محيط ميباشد. به عبارت ديگر در روش مقياسي لورت بدون در نظر گرفتن ويژگيهاي هندسي خاك، فقط ويژگيهاي سيال در نظر گرفته شده است. درحاليكه منحني نگهداشت خاك به مقدار زيادي به توزيع اندازه ذرات، هندسه خلل و فرج محيط و برهمكنشهاي سيال -محيطوابسته است (5991 ,.Bubsyet al). بنابراين با دور شدن سيستم از حالت ايدهآل و واكنشناپذير (مانند وجود مقدار زيادي رس و يا حضور سيالات واكنش پذير با رفتارهاي غيرمعمول و پيچيده) اعتبار فاكتور مقياسي لورت تحت تاثير قرار ميگيرد.

67031208429651

سال

دوم
/

شماره
1
/
پاييز
91

سال

دوم

/

شماره

1

/



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید