اخروی, سید سعید, اسلامیان, سید سعید, فتحیان پور, نادر. (1396). مدلسازی نوع توزیع جریان ورودی بر رفتار هیدرولیکی داخلی سامانه تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی. مجله آب و فاضلاب, (), -. doi: 10.22093/wwj.2017.69843.2305
سید سعید اخروی; سید سعید اسلامیان; نادر فتحیان پور. "مدلسازی نوع توزیع جریان ورودی بر رفتار هیدرولیکی داخلی سامانه تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی". مجله آب و فاضلاب, , , 1396, -. doi: 10.22093/wwj.2017.69843.2305
اخروی, سید سعید, اسلامیان, سید سعید, فتحیان پور, نادر. (1396). 'مدلسازی نوع توزیع جریان ورودی بر رفتار هیدرولیکی داخلی سامانه تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی', مجله آب و فاضلاب, (), pp. -. doi: 10.22093/wwj.2017.69843.2305
اخروی, سید سعید, اسلامیان, سید سعید, فتحیان پور, نادر. مدلسازی نوع توزیع جریان ورودی بر رفتار هیدرولیکی داخلی سامانه تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی. مجله آب و فاضلاب, 1396; (): -. doi: 10.22093/wwj.2017.69843.2305
مدلسازی نوع توزیع جریان ورودی بر رفتار هیدرولیکی داخلی سامانه تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی
2استاد گروه آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان
3دانشیار گروه اکتشاف معدن، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
بهبود عملکرد تصفیه تالاب مصنوعی با عبور جریان یکنواخت از داخل آن حاصل می‌شود. در این پژوهش به مدلسازی نحوه توزیع جریان بر رفتار هیدرولیکی داخلی سامانه تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی در سه آرایش ورودی جریان پرداخته شد. این آرایش‌ها شامل: ورودی وسط، ورودی گوشه و ورودی یکنواخت بود. در تمامی حالات، خروجی در وسط ثابت بوده است. مدلسازی بر پایه معادله دیفرانسیلی جریان زیرسطحی در محیط‌های متخلخل (دارسی) در نرم‌افزار کامسول انجام شد. پهنه‌بندی بار هیدرولیکی در سامانه حاکی از توزیع همگون جریان به‌صورت خطوط موازی از ورودی به سمت خروجی در آرایش 3 می‌باشد؛ در حالی که میزان اختلاف مناطق پرفشار و کم‌فشار و مسیرهای میان‌بر در آرایش 1 و به‌خصوص در آرایش 2 بیشتر بوده است. مسیرهای جریان ترسیمی و خطوط هم‌فشار در طول سامانه نیز گواه این ادعاست. دامنه تغییرات بار هیدرولیکی در هر آرایش به ترتیب برابر با 35/14، 25/15و 05/13 سانتی‌متر بود. تغییرات فشار در مقاطع طولی و عرضی سامانه به‌منظور تحلیل پخشیدگی جریان ترسیم شد و معادلاتی برای محاسبه بار هیدرولیکی در هر نقطه از سامانه مذکور و در آرایش‌های مختلف ورودی جریان برازش داده شد. نتایج مدلسازی حاکی از عملکرد هیدرولیکی مناسب آرایش ورودی یکنواخت به‌منظور استفاده از کل فضای محیط برای فرایند تصفیه می‌باشد. آرایش ورودی وسط نیز با رعایت نکاتی به‌منظور کاهش حجم مرده و میزان مسیرهای میان‌بر دارای عملکرد مناسبی است.
1MSc, Dept. of Water Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran; and PhD Student of Hydraulic Structure, College of Agricultures, Hamadan Bu-Ali Sina University, Hamadan, Iran
2Prof., Dept. of Water Engineering, Isfahan University of Technology, 8415683111, Isfahan, Iran
3Assoc. Prof., Dept. of Mining Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]
Treatment improvement of a constructed wetland is achieved with uniform flow moving inside the wetland. This study dealt with flow distribution on internal hydraulic behavior of horizontal subsurface flow constructed wetland for three different inflow configurations including (1) midpoint, (2) corner and (3) uniform inlets with the same fixed midpoint outlet for them. The present model was built in COMSOL Multiphysics platform based on subsurface flow differential equation in porous mediums (Darcy law). Hydraulic head zoning indicated uniform flow distribution in form of parallel streamlines from inlet to outlet in configuration 3 while there was more difference between high and low pressure areas and the number of shortcuts in configuration 1 and specially configuration 2. Simulated streamlines and pressure contours through the wetland approved this results. Hydraulic head range at each configuration is 14.35, 15.25 and 13.05 cm, respectively. Pressure distribution in longitudinal and cross sections was depicted to interpret flow dispersion in system and some equations were fitted for calculating hydraulic head at any point and for each configuration. Results indicated an appropriate hydraulic performance of the uniform inflow configuration to use the whole capacity of constructed wetland for treatment process. Meanwhile, midpoint inlet configuration had a proper performance by considering some criteria to reduce dead volume and shortcuts.
Deblina, G.H. & Gopal, B., 2010, "Effect of hydraulic retention time on the treatment of secondary effluent in a subsurface flow constructed wetland", Ecological Engineering, 3, 1044-1051.
Giraldi, D., Vitturi, M.D.M. & Iannelli, R., 2010, "FITOVERT: A dynamic numerical model of subsurface vertical flow constructed wetlands", Environmental Modeling & Software, 25, 633-640.
Jafet Rodríguez, D., Giácoman Vallejos, G. & Champagne P., 2012, "Assessment of the plug flow and dead volume ratios in a sub-surface horizontal-flow packed-bed reactor as a representative model of a sub-surface horizontal constructed wetland", Ecological Engineering, 40, 18-26.
Kadlec, R.H., Pries, J. & Lee, K., 2012, "The Brighton treatment wetlands", Ecological Engineering, 47, 56-70.
Kargar Bideh, R., Doosti, M.R. & Sayyadi, M.h., 2013, "The use of horizontal subsurface flow constructed wetland for nitrogen components removal in cold and dry climate: A case Study of Birjand, Iran", Journal of Water and Wastewater, 25(3), 38-47. (In Persian)
Liolios, K.A., Moutsopoulos, K.N. & Tsihrintzis, V.A., 2012, "Modeling of flow and BOD fate in horizontal subsurface flow constructed wetlands", Chemical Engineering Journal, 200, 681-693.
Mæhlum, T. & Jenssen, P.D., 2003, "Design and performance of integrated subsurface flow wetlands in a cold climate, WIT Press, Southampton, UK.
Okhravi, S.S., Eslamian,S.S. & Mohammadzade Miyab, N., 2015, "Investigation and comparison between applications of different type of constructed wetland for wastewater treatment", Water Engineering Conference and Exhibition, Tehran, Iran. (In Persian)
Persson, J. & Wittgren, H.B., 2004, "How hydrological and hydraulic conditions affect performance of ponds", Ecological Engineering, 21, 259-269.
Samsó, R. & García, J., 2013, "Bacteria distribution and dynamics in constructed wetlands based on modelling results", Science of the Total Environment, 461, 430-440.
Samsó, R. & García, J., 2014, "The Cartridge Theory: A description of the functioning of horizontal subsurface flow constructed wetlands for wastewater treatment, based on modelling results", Science of the Total Environment, 473, 653-658.
Su, T.M., Yang, Sh., Shih, S. & Lee, H., 2009, "Optimal design for hydraulic efficiency performance of free-water-surface constructed wetlands", Ecological Engineering, 35, 1200-1207.
Suliman, F., French, H., Haugen, L.E., Klove, B. & Jenssen, P., 2005, "The effect of the scale of horizontal subsurface flow constructed wetlands on flow and transport parameters", Water Science and Technology, 51(9), 259-266.
Thackston, E.L.F., Shields, Jr. & Schroeder, P.R., 1987, "Residence time distributions of shallow basins", Journal of Environmental Engineering, 113, 1319-1332.
Vorkas, C. & Lloyd, B., 2000, "The application of a diagnostic methodology for the identification of hydraulic design deficiencies affecting pathogen removal", Water Science and Technology, 42(10), 99-109.
Vymazal, J., 2009, "The use constructed wetlands with horizontal sub-surface flow for various types of wastewater", Ecological Engineering, 35, 1-17.
Wang, X., Yue, H., Liu, G. & Zhao, Z., 2011, "The application of COMSOL multiphysics in direct current method forward modeling", Procedia Earth and Planetary Science, 3, 266-272.
ابتدای صفحه