Sularda çözünmüş maddelerin taşınımında yarı sonsuz ortam varsayımının araştırılması
Investigation of semi infinite flow domain assumption in ground water solute transport
Yazar: ALİ TOYGAR AKAR
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL K. BİRSOY
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uygulamalı Jeoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Son yıllarda yeraltı sularının kirlenmesi ile ilgili çalışmalar ve kirlenmeninileriye dönük etkilerini tahmin etmekte kullanılabilecek matematiksel modelleroldukça önem kazanmıştır. Günümüzde yeraltı sularındaki kirleticilerintaşınması ile ilgili olarak yapılan bilimsel çalışmalarda, analitik ve sayısalçözüm teknikleri kullanılmıştır. Bu konuyla ilgili olarak birçok çalışmabulunmaktadır.Analitik çözüm teknikleri; matematik modelin kullanımını sınırlayan ancakçözümünü kolaylaştıran varsayımlara (tek yönlü, homojen, yarı sonsuz akımortamı vb. gibi) sahiptirler. Diğer bir deyişle analitik çözüm teknikleri; çözümkolaylığı adına, varsayımlarla çok basite indirgenmiş modellereuygulanabilirler. Bu nedenle bu modeller doğayı temsil etmekten oldukçauzaktırlar. Buna karşın analitik çözüm teknikleri, doğa olaylarının karmaşıkfiziğini kavrayarak, gerçek doğa olaylarına varsayımlarla genel çerçevede kabuledilebilir bir çözüm aramanın ilk adımı olması nedeniyle büyük önem taşırlar.Suda çözünmüş halde bulunan kirleticilerin yayılması ile ilgili çalışmalarınilk meyveleri 1960'lı yıllarda alınmış ve tek boyutlu, sonsuz yayılımlı vehomojen bir ortamda kirleticilerin yayılması ile ilgili analitik çözümlergeliştirilmiştir. Belirtildiği gibi bu çözümler, akım ortamının tek boyutlu vehomojen olması varsayımına ilaveten akım ortamının yarı sonsuz olduğuvarsayımını da kullanmaktadır ve x'in sonsuz değeri için derişim sıfır değerinialmaktadır. Bu çalışmanın birincil amacı da bu yarı sonsuz akım ortamıvarsayımının etkilerini araştırmaktır. Bu amaca da, kirleticilerin yeraltısularıyla taşınmasını araştırmak için sayısal benzeşim modeli olan; Fortrandiliyle yazılmış, doğayla çelişen varsayımların çok aza indirgenebildiği, SUTRA(Saturated Unsaturated Transport) programı ile kolaylıkla ulaşılabilir.Bu amaçla; 40 metre derinlikte derişim sıfır tutulmuş ve tek boyutluhomojen bir akım ortamında tuzluluk yayılımı, hem SUTRA programıyla hemde sonsuz derinlik için, derişim sıfırdır varsayımını kullanan analitik tekniklerile çözümlenmiş ve iki sonuç karşılaştırıldığında da analitik çözümlerdekirliliğin daha hızlı ilerlediği görülmüştür.Sonuç: çözüm kolaylığı sağlaması ve kirlenme tehlikesinin çok daha öncedenfarkına varılarak gerekli tedbirlerin alınmasının sağlanması açısından, yarısonsuz ortam varsayımı kabul edilebilir bir varsayım olarak düşünülebilir.

Abstract:
In recent years, mathematical models related to groundwater contaminationand contaminant transport in water have got great importance. Analyticaland/or numerical solution techniques are used in most of these studies. Thereare quite amount of studies present on this matter in the literature.Analytical solution techniques that based have some restrictive assumptionshave easily applicable equations. In other words, they are very simplifiedequations through assumptions for the sake of easy applications. For thisreason, analytical solution techniques are unlikely represent the nature exactly.However, analytical solution techniques are quite important as a first stepunderstanding the complex physics of nature and to make a reasonableapproach to the real natural events.First equations are proposed in 1960?s representing the spreading ofcontaminant transport in one dimensional, homogeneous and semi-finite inflowdomains. These equations are valid only if contaminant concentration, C, hasthe value of zero when x is equal infinity. And the main objective of this study isthe investigation of the effects of this zero concentration at infinity.This can be established easily with the numerical analysis program SUTRAthat has limited number of assumptions that contradict to the nature. Theproblem of zero concentration at infinity is solved with analytical techniquesand the problem of zero concentration at 40 m. is solved with SUTRA. Whentwo results are compared it is seen that contamination spreading is faster inanalytical techniques.Result: besides, analytical solutions are easy to use for environmentalprotection purpose they work as advanced warning system to take theprecaution in time. Therefore semi infinite medium assumptions may consideras an acceptable assumption.