شبیه سازی عددی انتشار آلودگی در رودخانه ها بوسیله توسعه همزمان روش عددی حجم محدود و مدل شبکه عصبی تطبیقی

انتشار آلودگی در رودخانه ها از مهم ترین مسائل و مشکلات موجود در محیط زیست می باشد. مطالعه بر روی کیفیت آب های سطحی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این موضوع با توجه به اینکه یکی از مهم ترین منابع تامین آب برای مصارف شرب، کشاورزی و صنایع، رودخانه ها هستند نیاز به توجه بیشتری دارد. متاسفانه رودخانه ها گاهی به عنوان مکانی برای تخلیه فاضلاب در نظر گرفته می شوند. معادله حاکم بر انتشار آلودگی در رودخانه ها، معادله انتقال و پخش است که از نوع معادلات دیفرانسیل جزئی می باشد. این معادله از پرکاربرد ترین معادلات در علوم مهندسی مخصوصا مهندسی آب می باشد و به صورت کلی معادله حرکت نامیده می شود.در توسعه مدل های کامپیوتری جهت شبیه سازی انتشار آلودگی در آبراهه ها علاوه بر حل عددی معادله حرکت، نیاز به پیش بینی ضریب پخشیدگی نیز می باشد. برای محاسبه ضریب پخش فرمولهای تجربی فراوانی ارائه شده است که ارزیابی این روابط نشان می دهد اکثر این معادلات دارای دقت مطلوب نمی باشد. به همین جهت استفاده از روشهای هوش مصنوعی اجتناب ناپذیر است. در این مقاله برای گسسته سازی معادله حرکت از روش حجم محدود استفاده و برای تخمین ضریب پخشیدگی شبکه عصبی تطبیقی ( ANFIS ) توسعه داده شده است.نتایج مدل ANFIS توسعه داده شده نشان می دهد که مدل توسعه داده شده برای تخمین ضریب پخشیدگی از توانایی بسیار مناسبی برخوردار می باشد .بعد از توسعه مدل هوش مصنوعی به توسعه کلی مدل کامپیوتری پرداخته شده است دقت مدل کامپیوتری باحل تحلیلی معادله حرکت و همچنین دادهای مشاهداتی رودخانه سورن در انگلستان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج کلی نشان می دهد که مدل کامپیوتری توسعه داده شده از توانایی بسیار مناسبی جهت شبیه سازی انتشار آلودگی در رودخانه ها برخوردار می باشد.

کلیدواژه ها:

انتقال آلودگی ، معادله انتقال پخش ، روش حجم محدود ، ضریب پخش ، شبکه عصبی تطبیقی