حل معکوس معادله انتقال آلاینده به‌منظور شناسایی منابع آلاینده در رودخانه‌ها تحت شرایط واقعی با استفاده از روش ژئواستاتیستیک

Abstract

حل مسئله معکوس انتقال آلاینده به دلیل ویژگی‌های خاصی همچون عدم وجود پاسخ، عدم یکتایی پاسخ و عدم پایداری بسیار مشکل و چالش‌برانگیز است. با توجه به پیچیدگی‌های مسئله مذکور، معمولاً فرضیات و ساده‌سازی‌هایی در روند حل صورت می‌گیرد که در نهایت منجر به ارائه روش‌هایی می‌گردد که قابلیت بسط و توسعه برای کاربرد در شرایط واقعی را ندارند. در این تحقیق، روشی کاربردی برای تشخیص منابع آلاینده در رودخانه‌ها تحت شرایط واقعی، با لحاظ نامنظمی مقاطع و غیرماندگاری جریان و با در نظر گرفتن تاثیر توأمان فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی انتقال، توسعه داده شده است. چارچوب احتمالاتی روش ارائه شده، امکان تخمین مشخصات منبع در لحظه‌های زمانی بیشتر از تعداد داده‌های مشاهداتی و همچنین در نظر گرفتن عدم قطعیت موجود در نتایج مدل ناشی از خطا در داده‌های مشاهداتی را فراهم می‌آورد. با توجه به این‌که در حل معکوس معادله انتقال، حل مستقیم آن نیز موردنیاز است، در ابتدا حل معادلات جریان و جابه‌جایی-پراکندگی با استفاده از روش‌ عددی تفاضل محدود صورت گرفته و سپس معادله معکوس انتقال به منظور شناسایی منابع آلاینده موجود، با استفاده از روش ژئواستاتیستیک حل می‌شود. نتایج اجرای مدل برای سه مثال فرضی و دو سری داده واقعی، حاکی از دقت مطلوب و پایداری عددی بالای مدل دربازیابی مشخصات منابع آلاینده حتی شرایط پیچیده و نزدیک به واقعیت و با استفاده داده‌های مشاهداتی ناقص و دارای خطا بود. میزان عدم قطعیت در بازیابی مشخصات منابع آلاینده هم از طریق محاسبه بازه اطمینان 95 درصد در نظر گرفته شد.

Keywords

• بازیابی مشخصات منبع آلاینده
• جریان غیرماندگار
• مسأله معکوس
• معادله‌ی جابه‌جایی ـ پراکندگی