بهینه سازی و برآورد پارامترهای مدل موج کینماتیک- انتشار برای شبیه سازی عددی جریان ترجیحی آب در خاک

به طور کلی جریان های ترجیحی در خاک در خلل و فرج درشت خاک رخ می دهند. این جریان ها می توانند حجم زیادی از آب به همراه هر نوع آلاینده را در مدت زمان کوتاهی به منابع آب زیر زمینی منتقل کنند. این مساله خود باعث آلودگی منابع آب و خاک خواهد شد و از نظر زیست محیطی و بهداشتی بر زندگی جانداران تاثیر گذار خواهد بود. در این پژوهش نحوه حرکت آب در خلل و فرج درشت خاک با استفاده از یک مدل فیزیکی در آزمایشگاه بررسی شد. همچنین این حرکت با استفاده از مدل موج کینماتیک- انتشار[1] که یک معادله دیفرانسیل غیر خطی درجه دو می باشد و بهینه کردن ضرایب آن ارزیابی شد. ابتدا ضرایب مدل با استفاده از روش بهینه سازی تراکم ذرات[2] به دست آمدند و سپس مدل با استفاده از داده های آزمایشگاهی مربوط به هیدروگراف حاصل از بارندگی و گذار آب از مسیر های ترجیحی مدل فیزیکی که از انتهای ستون خاک برداشت شده بود، مورد صحت سنجی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که مدل عددی به کار رفته تطابق بسیار خوبی با مشاهدات آزمایشگاهی دارد و این تطابق در شدت های کمتر بارندگی بیشتر است. از آنجایی که در این مدل، سازوکار انتشار لحاظ شده است و اثر انتشار با افزایش شدت های ورودی به تدریج از بین می رود، این اثر در سرعت های پایین تر بهتر می تواند در روند پیش بینی بهتر دخالت نماید. به طور کلی این مدل می تواند راهی باشد تا بتوان مقدار و روند پیشروی جریان های ترجیحی و آلاینده های همراه آن را پیش بینی نمود تا در برنامه ریزی های مدیریتی محیط زیستی نسبت به اتخاذ تصمیم های مناسب اقدام کرد.
[1] -Kinematic–dispersive wave
[2] -Particle swarm optimization