عنوان پایان‌نامه
مدلسازی عددی اثر تغییرات رطوبت خاک برسرعت آستانه بادبردگی ( هنگام پدیده گرد و غبار)
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آلودگی هوا
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1381;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72063;کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1381;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72063
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- مصطفی کلهر
- استاد راهنما
- خسرو اشرفی
- چکیده
- در این رساله میزان بادبردگی افقی و عمودی ذرات به علت وزش باد مورد مطالعه و مدلسازی قرار گرفته‌است. برای این منظور لایه مرزی جو (Atmospheric Boundary Layer) توسط یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی (Computational Fluid Dynamic) در نیمرخ‌های عمودی مختلف باد مدلسازی شده و میدان حرکت هوا در نزدیکی سطح زمین حل شده‌است. مقادیر مولفه‌های میدان جریان هوا که از مدلسازی CFD استخراج شده‌است برای محاسبه میزان بادبردگی توسط کد FORTRAN بر اساس حل معادلات توازن ذرات مورد استفاده قرار گرفته‌است. میزان شار ذرات فرسایش یافته، با توجه به نحوه بادبردگی به گروه‌های تعلیق، جهش و خزش تقسیم‌بندی شده و میزان هر یک از آنها با توجه به سرعت آستانه بادبردگی خاص خود و با در نظر گرفتن میزان رطوبت خاک مورد محاسبه قرار گرفته‌است. با محاسبه میزان شار ذرات، رابطه بین شارهای افقی و عمودی ذرات و همچنین ارتباط بین میزان بادبردگی و رطوبت خاک مورد بررسی قرار گرفته و روابطی برای تعیین میزان هر یک بر اساس متغیرهای دیگر ارائه شده‌است. نتایج حاصله نشان می‌دهد که مقادیر شار تعلیق مستقیم ذرات (C) با مقادیر کل شار (Q) توسط رابطه Q = 18573 C2 + 39.44 C با یکدیگر در ارتباط هستند. نتایج همچنین نشان داد که وجود شار گرمای در سطح زمین بر سرعت آستانه بادبردگی تأثیر چندانی ندارد ولی در میزان صعود ذرات و شعاع پراکنش کاملا تأثیرگذار است و در صورت وجود شار گرمایی در سطح زمین، ذرات بلند شده تا ارتفاعات و مسافت‌های دورتری انتقال خواهند یافت. همچنین مطابق نتایج حاصله، میزان فرسایش کل ذرات (Q) با افزایش میزان رطوبت (V) کاهش یافته و رابطه کلی آن به صورت Q = -a.ln (V)-b است.
- Abstract
- Wind erosion is the main cause of many environmental phenomena such as desertification, dust haze, sand storms, and energy balance change in the atmosphere. Wind erosion occurs when the friction velocity exceeds the threshold friction velocity. The threshold friction velocity depends on many parameters such as surface roughness, heat flux, moisture of soil and soil texture. In this thesis, the horizontal and vertical fluxes of particles due to wind erosion have been studied using a numerical method. Atmospheric boundary layer (ABL) has been modeled with computational fluid dynamic (CFD) for different wind profiles and the flow field near the surface has been solved. The values of velocity's components of air flow have been used to calculate wind erosion fluxes according to balance equations of particles in FORTRAN code. The erosion flux of particles in terms of suspension, saltation and creeping have been calculated according to threshold friction velocities. Finally, the relation between fluxes and also the relation between wind erosion fluxes and soil moisture have been determined and the correlation of erosion flux and direct suspension in terms of other variables has been presented. For comparing the results with previous works, the values of total wind erosion in terms of friction velocity and particle diameter has been determined. The results revealed that the value of direct suspension of particle C (kg/ms) is related to total erosion flux Q (kg/ms) as Q = 30553 C2 + 6.4316 C+0.0017. Furthermore the results show the existence of heat flux in surface of soil is not affect the threshold velocities but it can affect the height and the dispersion distance of particle pollution. The results show that the total wind erosion decrease as inter-particle water volume (m3) increase and the relation between them is as Q = -a.ln (V)-b. Keywords: Wind erosion, threshold velocity, erosion flux, suspension, numerical modeling
