डाई प्रयोगों और सिमुलेशन का उपयोग Bedforms के माध्यम से Hyporheic प्रवाह Visualizing

1Engineering and Physical Science, St. Ambrose University, 2Civil and Environmental Engineering, Northwestern University, 3Mathematics and Computer Science, Augustana College
Published 11/18/2015
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Engineering

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Stonedahl, S. H., Roche, K. R., Stonedahl, F., Packman, A. I. Visualizing Hyporheic Flow Through Bedforms Using Dye Experiments and Simulation. J. Vis. Exp. (105), e53285, doi:10.3791/53285 (2015).

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Abstract

नदी के वातावरण में hyporheic विनिमय बुलाया अवसादों के ताकना अंतरिक्ष और overlying पानी स्तंभ के बीच Advective विनिमय, नदियों और कई महत्वपूर्ण biogeochemical प्रक्रियाओं में घुला हुआ पदार्थ परिवहन ड्राइव। दृश्य प्रदर्शन के माध्यम से इन प्रक्रियाओं की समझ में सुधार करने के लिए, हम बहु एजेंट कंप्यूटर मॉडलिंग मंच NetLogo में एक hyporheic प्रवाह अनुकरण बनाया। अनुकरण दो आयामी bedforms के साथ कवर एक streambed के माध्यम से बह आभासी दरियाफ्त से पता चलता है। तलछट, प्रवाह, और bedform विशेषताओं मॉडल के लिए इनपुट चर के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं। हम इन सिमुलेशन मापा इनपुट मापदंडों के आधार पर प्रयोगशाला नालिका प्रयोगों से प्रयोगात्मक टिप्पणियों से मेल वर्णन कैसे। डाई porewater प्रवाह कल्पना करने के लिए नालिका अवसादों में इंजेक्ट किया जाता है। तुलना के लिए आभासी दरियाफ्त कणों अनुकरण में एक ही स्थान पर रखा जाता है। इस युग्मित सिमुलेशन और प्रयोगशाला प्रयोग स्नातक और gradua में सफलतापूर्वक इस्तेमाल किया गया हैते प्रयोगशालाओं सीधे नदी-porewater बातचीत कल्पना और शारीरिक रूप से आधारित प्रवाह सिमुलेशन पर्यावरण घटना को पुन: पेश कर सकते हैं दिखाने के लिए कैसे। छात्र पारदर्शी नालिका दीवारों के माध्यम से बिस्तर की तस्वीरें लीं और अनुकरण में एक ही समय पर डाई का आकार करने के लिए उन्हें तुलना में। यह छात्रों के बेहतर प्रवाह पैटर्न और गणितीय मॉडल दोनों को समझने के लिए अनुमति दी है जो बहुत ही इसी तरह के रुझान, में हुई। सिमुलेशन भी उपयोगकर्ता जल्दी से कई सिमुलेशन चलाकर प्रत्येक इनपुट पैरामीटर के प्रभाव कल्पना करने के लिए अनुमति देते हैं। इस प्रक्रिया को भी इंटरफेसियल अपशिष्टों और porewater परिवहन से संबंधित है, बुनियादी प्रक्रियाओं उदाहरण देकर स्पष्ट करना, और मात्रात्मक प्रक्रिया आधारित मॉडलिंग का समर्थन करने के लिए अनुसंधान अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया जा सकता है।

Introduction

सतही जल एक धारा में चलता रहता है, नदी, या ज्वारीय क्षेत्र के रूप में इसे और अवसादों 1 के बाहर पानी है कि ड्राइव सिर ढ़ाल बनाता है। नदी प्रणालियों में इस मुद्रा होती है जहां streambed अवसादों के हिस्से hyporheic क्षेत्र 2,3 के रूप में जाना जाता है। कई पोषक तत्वों और प्रदूषण, संग्रहीत जमा, या hyporheic क्षेत्र 4-9 भीतर तब्दील कर रहे हैं क्योंकि इस क्षेत्र के लिए महत्वपूर्ण है। एक अनुरेखक तलछट में खर्च करता है समय की राशि एक निवास समय कहा जाता है। दोनों निवास बार और प्रवाह पथ के स्थानों परिवर्तन की प्रक्रिया प्रभावित करते हैं। तलछट के माध्यम से प्रवाह को प्रभावित करने की प्रक्रिया की बेहतर समझ नदियों में घुला हुआ पदार्थ परिवहन की भविष्यवाणी और इस तरह के पोषक तत्वों (जैसे, तटीय हाइपोक्सिया 10,11) के रूप में सामग्री के प्रचार-प्रसार से उत्पन्न बड़ी पर्यावरणीय समस्याओं का समाधान करने की जरूरत है। Hyporheic आदान-प्रदान के महत्व के बावजूद, यह अक्सर जल विज्ञान में स्नातक पाठ्यक्रम में वर्णित नहीं है,उनके पाठ्यक्रमों को hyporheic विनिमय जोड़ने के लिए बधाई देने के तरल पदार्थ आदि यांत्रिकी, हाइड्रोलिक्स, शिक्षकों के लिए यह उपयोगी स्पष्ट रूप से इस प्रक्रिया को बताते हैं कि प्रयोगात्मक और संख्यात्मक दृश्यावलोकन है करने के लिए मिल सकता है।

स्ट्रीम चैनल बल, आसपास के भूजल स्तर, और streambed स्थलाकृति (यानी, सलाखों, bedforms, और biogenic टीले) सभी डिग्री बदलती 12-17 को hyporheic विनिमय प्रभावित करते हैं। इस अध्ययन में इस तरह आम तौर पर hyporheic प्रवाह 14,15 प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण भू-आकृतिक विशेषताएं हैं जो टिब्बा और चर्चित, के रूप में bedforms, पर ध्यान केंद्रित किया। हम bedforms के एक नियमित श्रृंखला के माध्यम से प्रवाह कल्पना करने के लिए एक संख्यात्मक सिमुलेशन और प्रयोगशाला प्रयोग बनाया। इस अनुकरण hyporheic प्रवाह पथ के लिए आसानी से नमूदार प्रणाली विशेषताओं 15,18-21 संबंधित पिछले अनुसंधान की एक संस्था पर आधारित है। इस शोध के अनुकरण के लिए वैज्ञानिक पृष्ठभूमि रूपों के रूप में, सिद्धांत के प्रमुख पहलुओं का एक संक्षिप्त सारांश इस प्रकार है। Bedform स्थलाकृति, टी (x)द्वारा दिया गया है:

1 समीकरण:
1 समीकरण

एच दो बार bedform का आयाम है, जहां कश्मीर तरंग संख्या है, और एक्स औसत streambed सतह के लिए अनुदैर्ध्य आयाम समानांतर है। इस bedform स्थलाकृति का एक उदाहरण चित्र 1 में दिखाया गया है।

चित्र 1
चित्रा 1. पैरामीटर परिभाषाएँ और सेटिंग उपयोगकर्ता द्वारा नियंत्रित किया। इंटरफ़ेस में, ट्रेसर कणों पानी / तलछट इंटरफेस में एक प्रवाह भारित ढंग से जारी कर रहे हैं और तलछट के माध्यम से नज़र रखी। शो-रास्तों हैं? पानी ट्रेसर निशान "पर" वे, उनके रास्ते दिखा दिया गया है है, जहां। एक अनुरेखक सतह के पानी को रिटर्न, इस टी में परिवर्तनड्रॉप फिर से जब वह प्रणाली में ट्रेसर की कुल संख्या? "बंद" करने के लिए निर्धारित है। संचयी निवास समय वितरण साजिश समय के एक समारोह के रूप में प्रारंभिक संख्या के लिए तलछट बिस्तर में शेष ट्रेसर की संख्या के अनुपात साजिश रचने के द्वारा इस परिवर्तन को दर्शाता है। फिर से ड्रॉप है? फिर सिस्टम छोड़ कि ट्रेसर मूल कणों के रूप में एक ही प्रवाह भारित तरीके से प्रतिस्थापित कर रहे हैं, और संचयी साजिश अक्षम हो जाता है "पर" है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

मापदण्ड नाम इकाइयों परिभाषा इंटरफ़ेस Mousedrop
लैम्ब्डा (λ) से.मी Bedform की वेवलेंथ (चित्रा 1 देखें) </ टीडी> सही का निशानसही का निशान
BedformHeight (एच) से.मी दो बार bedform आयाम (चित्रा 1 देखें) सही का निशानसही का निशान
BedDepth (डी) से.मी अवसादों की गहराई (चित्रा 1 देखें) सही का निशानसही का निशान
HydrCond (कश्मीर) सेमी / एस द्रवचालित प्रवाहिता सही का निशानसही का निशान
Porosity (θ) Porosity सही का निशानसही का निशान
ChannelVelocity (यू) सेमी / एस सतह के पानी या चैनल में मतलब वेग सही का निशानसही का निशान
गहराई (घ) से.मी पानी की गहराई (चित्रा 1 देखें) सही का निशानसही का निशान
ढलान (एस) Bedforms और पानी की सतह की ढाल सही का निशान
NumParticles कणों की संख्या प्रणाली में जारी किया। सही का निशान
टाइमेक्स (समय 1, time2 ..) मिनट प्रत्येक रंग परिवर्तन होता है, जिस पर समय सही का निशान
सिमुलेशन बटन परिभाषा इंटरफ़ेस Mousedrop
सेट अप दिखाया मापदंडों का उपयोग कर अनुकरण का सेट अप सही का निशानसही का निशान
बंद करो / जाने शुरू होता है और अनुकरण बंद हो जाता है सही का निशानसही का निशान
चरण कदम क्लिक करने से पारित करने के लिए एक बार कदम का कारण बनता है। यह उपयोगकर्ताओं को कोड को धीमा और 100 सेकंड में वास्तव में क्या होता है देखने के लिए अनुमति देता है। सही का निशान
स्पष्ट पथ स्क्रीन से सभी वह नीले रंग कण रास्तों को साफ करता है सही का निशानसही का निशान
अगली बार के लिए अग्रिम यह अगले रंग बदलने तक समय (टाइमेक्स) चलाने के लिए कार्यक्रम का कारण बनता हैसही का निशान
माउस-बूंद कणों उपसतह में स्थानों पर क्लिक करके उपसतह में रखा जा सकता है इससे पहले कि यह बटन क्लिक किया जाना चाहिए। सही का निशान
शो-रास्तों? शो-रास्तों हैं? पानी के कणों वे किया गया है जहां नीले रंग दिखाने का एक निशान छोड़ "" पर है (चित्रा 1 देखें)। सही का निशानसही का निशान
फिर से ड्रॉप? फिर से ड्रॉप है? कणों सिस्टम से बाहर निकालता है, जो हर कण, के लिए एक प्रवाह भारित तरीके से प्रतिस्थापित कर रहे हैं, और संचयी साजिश काम नहीं करता "" पर है। जब एक गड्डCLE प्रणाली में कणों की संख्या फिर से ड्रॉप अगर कम हो जाती है hyporheic क्षेत्र से बाहर निकालता है? "बंद" है (चित्रा 1 देखें)। सही का निशान

उपयोगकर्ता द्वारा समायोजित किया जा सकता है कि तालिका 1. Hyporheic पैरामीटर्स और सिमुलेशन नियंत्रण। प्रत्येक पैरामीटर, बटन, और स्लाइडर एक परिभाषा के साथ-साथ इस तालिका में दी गई है।

इस अनुकरण में, दो प्रक्रियाओं रेत बिस्तर में द्रव वेग प्रेरित। पहले bedforms साथ धारा प्रवाह की बातचीत की वजह से है। bedforms से प्रेरित पानी / तलछट इंटरफेस में वेग सिर भी लगभग sinusoidal है, और bedform में ही 22 से एक चौथाई तरंगदैर्ध्य से स्थानांतरित कर दिया। सतह उपसतह इंटरफेस में वेग सिर समारोह के आयाम के रूप में 16 माप से approximated किया गया है:

जीई = "हमेशा"> 2 समीकरण:
2 समीकरण

यू मतलब सतही जल वेग है, जहां ग्राम गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है, और डी (चित्र 1 में दिखाया गया है) पानी की गहराई है। वेग सिर समारोह तब तक दिया जाता है:

3 समीकरण:
3 समीकरण

यह सिर समारोह तो एक निरंतर रेत बिस्तर गहराई 20 के साथ लाप्लास समीकरण को हल करके उपसतह वेग कार्यों की bedform आधारित घटक की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। porewater वेग के दूसरे घटक की पैदावार के लिए आनुपातिक नीचे की ओर दिशा में प्रवाह है कि एक गुरुत्वाकर्षण सिर ढाल से मेल खाती है, जो प्रणाली, एस, के ढलान से निर्धारित होता हैएस / ftp_upload / 53,285 / 53285eq_S_inline.jpg "/> porewater वेग के लिए अंतिम कार्य कर रहे हैं।:

4 समीकरण:
4 समीकरण

5 समीकरण:
5 समीकरण

यू अनुदैर्ध्य वेग घटक है, जहां वी वाई खड़ी समन्वय स्थापित है, ऊर्ध्वाधर वेग घटक, कश्मीर, तलछट की औसत हाइड्रोलिक चालकता है अवसादों की औसत सरंध्रता है, और डी अवसादों की गहराई है।

NetLogo मॉडलिंग भाषा और अनुकरण मंच 23 का उपयोग करें जो बनाए गए थे कण ट्रैकिंग सिमुलेशन,। दो कार्यान्वयन (Mousedrop.nlogo और Interface.nlogo) नितंब मॉडल करने के लिए इन समीकरणों का उपयोगएक ही अनुकरण कोर के साथ orheic प्रवाह। प्राथमिक अंतर दरियाफ्त कणों की प्रारंभिक स्थानों है। Mousedrop उपयोगकर्ता कहीं भी उपसतह भीतर नकली दरियाफ्त जगह के लिए अनुमति देता है। उपसतह वेग समीकरणों 4 और 5 डाई इंजेक्शन प्रयोगों अनुकरण करने के लिए दरियाफ्त स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किया जाता है। इंटरफ़ेस में, ट्रेसर हमेशा एक प्रवाह भारित ढंग से सतह / उपसतह सीमा के साथ रखा गया है। इस hyporheic विनिमय को समझने के लिए महत्वपूर्ण है जो porewater में सतह के पानी से भंग कर दिया और निलंबित सामग्री का वितरण mimics। इसे फिर से धारा पानी पहुंचता है जब तक दरियाफ्त तो उपसतह भीतर ले जाता है। नालिका में डाई रास्तों ट्रेसिंग और NetLogo का उपयोग करते हुए रास्तों का अनुकरण flowfield की सुव्यवस्थित पैदावार, के रूप में लंबे समय के प्रवाह की स्थिति और bedform आकृति विज्ञान अवलोकन की अवधि के दौरान स्थिर रहने के रूप में। Interface.nlogo पता चलता है जो एक संचयी निवास समय वितरण, बनाता है की संख्या के अनुपातसमय के एक समारोह के रूप में समय 0 पर रखा दरियाफ्त कणों की प्रारंभिक संख्या के अवसादों में शेष दरियाफ्त कणों।

हाल ही में एक साहित्य सर्वेक्षण 24 में चर्चा की, हाथ पर नकली प्रयोगशालाओं और कंप्यूटर मॉडल बनाम प्रयोगशाला प्रयोगों के रिश्तेदार गुण के बारे में शैक्षिक अनुसंधान समुदाय के भीतर काफी बहस बनी हुई है। एक तरफ, कुछ 25 "हाथों पर अनुभव सीखने के दिल में है", और लगता है कि लागत बचत तर्क की हानि के लिए, हाथों पर कंप्यूटर आधारित सिमुलेशन द्वारा प्रयोगशाला गतिविधियों के प्रतिस्थापन ईंधन भरने की जा सकती है कि सावधानी छात्र समझ 26। दूसरी ओर, साइंस / इंजीनियरिंग शिक्षा के क्षेत्र में कुछ शोधकर्ताओं सिमुलेशन पारंपरिक प्रयोगशालाओं 27 पर हाथ के रूप में कम से कम के रूप में प्रभावी रहे हैं कि लोगों का तर्क है, या छात्र केंद्रित "खोज" सीखने 28 को बढ़ावा देने में कंप्यूटर सिमुलेशन के लाभों पर चर्चा की। आम सहमति फिर से नहीं किया गया हैबैठ जाता है, कई शोधकर्ताओं आदर्श रूप में, कंप्यूटर सिमुलेशन प्रयोगशाला प्रयोगों 29,30 हाथों पर, पूरक, बजाय उखाड़ना चाहिए, कि यह निष्कर्ष निकाला है। यह भी विज्ञान और इंजीनियरिंग शिक्षा के भीतर की पहल किया गया है के लिए एक साथ जोड़े को भौतिक प्रयोग और घटना के कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ संवेदन वास्तविक दुनिया; देखते हैं, जैसे, "बाइफोकल मॉडलिंग" 31।

छात्रों को एक गहरे वैचारिक ज्ञान और एक शारीरिक प्रणाली, और उस व्यवस्था का एक कंप्यूटर आधारित सिमुलेशन दोनों के साथ बातचीत से वैज्ञानिक अनुसंधान की प्रक्रिया का एक बेहतर समझ हासिल कर सकते हैं। यह प्रक्रिया छात्रों के गुरुत्वाकर्षण और bedform प्रेरित hyporheic विनिमय प्रवाह को दर्शाता है कि एक घुला हुआ पदार्थ परिवहन प्रयोग होने शामिल है, और एक ही घटना के एक कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ अपने स्वयं के प्रयोगात्मक सेटअप और परिणाम मेल खाते हैं। इस तुलना महत्वपूर्ण छात्र-सीखने के परिणामों, और टी की एक गहरी चर्चा की सुविधावह वैज्ञानिक विधि, और मॉडल / सिद्धांत के निर्माण और डेटा संग्रह के माध्यम से अनुभवजन्य सत्यापन के बीच परस्पर क्रिया। इस तुलना के प्रदर्शन के बाद, छात्रों को भी जल्दी से मॉडल मापदंडों बदलकर वैकल्पिक परिदृश्यों की एक भीड़ का पता लगाने के लिए कंप्यूटर आधारित सिमुलेशन के लाभ का लाभ ले सकते हैं।

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Protocol

1. सिमुलेशन सॉफ्टवेयर

  1. इस खंड में वर्णित सॉफ्टवेयर का प्रयोग करें।
    1. (उपलब्ध मुक्त / खुला स्रोत बहु एजेंट मॉडलिंग भाषा और अनुकरण मंच, NetLogo डाउनलोड और स्थापित http://ccl.northwestern.edu/netlogo/ , संस्करण 5.1 या बाद में)।
      नोट: यह सॉफ्टवेयर किसी भी कीमत पर उपलब्ध है और सभी प्रमुख ऑपरेटिंग सिस्टम (विंडोज़ / मैक / लिनक्स) पर चलता है।
    2. इस प्रयोगशाला प्रक्रिया के साथ कि दो विशिष्ट अनुकरण स्क्रिप्ट फ़ाइलें (mousedrop.nlogo और interface.nlogo) डाउनलोड करें। (Available: http://modelingcommons.org/browse/one_model/4259 and http://modelingcommons.org/browse/one_model/4258 )
      नोट: सिमुलेशन मंच स्थापित किया गया है और इन फ़ाइलों को डाउनलोड किया गया है एक बार, डबल क्लिक करके इन फ़ाइलों को स्वचालित टी खोलता हैवह चलाने के लिए तैयार है, ऊपर सिमुलेशन।

2. Flume प्रदर्शन

  1. सभी मापदंडों (तालिका 1) mousedrop अनुकरण पैरामीटर रेंज की कमी के भीतर गिर तो यह है कि प्रयोगशाला नालिका सेट करें।
    नोट: स्लाइडर का संपादन करके शारीरिक प्रणाली के लिए आवश्यक है, तो बाधाओं, mousedrop में समायोजित किया जा सकता है।
    1. नालिका में रेत का लगभग 15-25 सेमी की एक परत डालो। उपाय और मानक तरीकों 32,33 निम्नलिखित रेत के हाइड्रोलिक चालकता और porosity रिकॉर्ड है।
    2. पानी की लगभग 20-30 सेमी के साथ नालिका भरें।
    3. नालिका शुरू और bedforms बनाने के लिए इस प्रकार रेत अनाज ले जाने के लिए काफी तेजी से है कि एक स्तर तक प्रवाह की दर में वृद्धि।
      नोट: प्रवाह की दर आगे अभ्यास के साथ bedform विशेषताओं को निखारने के लिए समायोजित किया जा सकता है। Bedform आकार प्रवाह की दर, पानी की गहराई और रेत गुण का परिणाम होते हैं।
    4. Bedforms के लिए विकसित करने की अनुमतिआर 12-24 घंटा प्राकृतिक टिब्बा / तरंग आकृति विज्ञान के रूप में। मैन्युअल, इस प्रक्रिया में तेजी लाने के लिए नियमित रूप से टिब्बा आकार, और उसके बाद 4-12 घंटे के लिए तलछट परिवहन की अनुमति है। वैकल्पिक रूप से, मैन्युअल नियमित त्रिकोणीय टिब्बा के रूप में।
      नोट: नियमित त्रिकोणीय टिब्बा hyporheic विनिमय की नियमित पैटर्न निकलेगा, लेकिन प्राकृतिक टिब्बा / तरंग bedforms के रूप में ज्यादा जटिलता नहीं दिखाया जाएगा।
    5. वांछित bedforms प्राप्त कर रहे हैं एक बार बिस्तर तलछट परिवहन और धीमा bedform विशेषताओं को बदलने रोक, जब तक पानी के प्रवाह की दर को कम।
      1. दिखने में बिस्तर शामिल तलछट अनाज की गति का निरीक्षण, और गति रहता है जब तक प्रवाह कम हो।
        नोट: इस प्रयोग की अवधि के लिए बिस्तर आकृति विज्ञान की रक्षा करेंगे।
      2. , कि धीमी गति से, प्रासंगिक गति से होने वाली नहीं है, इस बात की पुष्टि चिह्न या फोटोग्राफ bedform पदों और फिर एक बाद में समय पर निरीक्षण करने के लिए।
        यह bedforms प्रयोग की समय सीमा पर काफी कदम नहीं है कि केवल महत्वपूर्ण है, तो प्रावधान है कि ध्यान दें:एक पर्याप्त अवलोकन समय bedforms स्थिर रहे हैं कि इस बात की पुष्टि करने के लिए।
    6. कम हो प्रवाह की दर के तहत वर्दी प्रवाह प्राप्त करने के लिए नालिका ढलान और / या पानी की गहराई को समायोजित करें।
      1. उपकरण के माध्यम से नियंत्रण चैनल ढलान नालिका, आम तौर पर एक मोटर चालित जैक या एक हाथ क्रैंक में या तो निर्माण किया। जोड़ने या नालिका से पानी हटाने के द्वारा पानी की गहराई को समायोजित करें।
        नोट: यहां इस्तेमाल प्रयोगात्मक सेटअप में, पूरे नालिका बहाव के अंत पर एक धुरी पर मुहिम शुरू की है, और ढलान नदी के ऊपर अंत में एक मोटर चालित जैक द्वारा निर्धारित है।
      2. पंप चल रहा है, नालिका की तह तक सीधा लाइनों के साथ चिह्नित दो अनुदैर्ध्य स्थानों का चयन करें। इन स्थानों पर पानी की सतह और नालिका के नीचे के बीच, इन सीधा लाइनों के साथ दूरी मापने के लिए एक शासक का उपयोग करें।
        नोट: नालिका स्थापना पर निर्भर करता है, नालिका के नीचे नालिका के नीचे से एक बेहतर sloped संदर्भ लाइन के रूप में सेवा कर सकते हैं। एक लोकप्रिय चयनजीईआर अनुदैर्ध्य दूरी अधिक से अधिक सटीकता निकलेगा।
      3. ऊर्ध्वाधर दूरी माप समान प्रवाह प्राप्त करने के लिए ही कर रहे हैं जब तक नालिका और / या पानी की गहराई और फिर से उपाय की ढलान को समायोजित करें। इन दो अनुदैर्ध्य स्थानों के बीच नालिका के नीचे के साथ sloped क्षैतिज दूरी को मापने।
    7. पंप बंद करो और बढ़ रोकने के लिए पानी के लिए इंतजार करना; यह एक स्तर की सतह प्रदान करेगा। प्रत्येक अनुदैर्ध्य स्थान पर नालिका के शीर्ष और पानी की सतह के बीच की दूरी फिर से उपाय।
      नोट: चैनल ढलान उन दोनों के बीच sloped क्षैतिज दूरी से विभाजित इन मापों के बीच अंतर के बराबर है।
    8. पंप फिर से शुरू।
    9. टिब्बा एक नियमित पैटर्न का गठन किया है, जहां नालिका के मध्य या बहाव के अंत के निकट एक स्थान होना चाहिए जो एक परीक्षण खंड का चयन करें। इस खंड में कम से कम एक पूर्ण bedform शामिल हैं सुनिश्चित करें।
    10. उपाय और वीं में औसत तलछट की गहराई (डी) को रिकॉर्डकिसी के हाथ मापने वसीयत के साथ ई परीक्षण खंड (पारदर्शी शासकों आदर्श होते हैं)। सादगी के लिए, नालिका नीचे करने के लिए एक शिखा और गर्त की औसत दूरी का उपयोग करें।
    11. उपाय और एक शासक के साथ एक गर्त में एक शिखर पर तलछट गहराई और तलछट गहराई के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया परीक्षण खंड में औसत bedform ऊंचाई, रिकॉर्ड है। औसत का एक अच्छा अनुमान प्राप्त करने के लिए कई bedforms उपाय।
    12. फिर शासक, उपाय का प्रयोग और रेत के बिस्तर पर पानी की सतह से औसत दूरी के रूप में परिभाषित किया गया परीक्षण खंड में औसत पानी की गहराई (घ), रिकॉर्ड है। फिर, सादगी के लिए टिब्बा कंघी और troughs में औसत पानी की गहराई का उपयोग करें।
    13. फ्लो मीटर से चैनल flowrate (क्यू) के रिकॉर्ड, और डब्ल्यू नालिका की चौड़ाई है और डी पानी की गहराई है, जहां क्यू / (घ * डब्ल्यू), के रूप में औसत वेग की गणना।
      नोट: हमारी प्रवाहमापी नालिका की recirculation पाश में डाला जाता है।
    14. उपायऔर परीक्षण खंड में औसत bedform तरंगदैर्ध्य रिकॉर्ड है। आमतौर पर, लगातार टिब्बा कंघी के बीच की दूरी के रूप में तरंग दैर्ध्य को मापने।
    15. (NetLogo मंच में) Mousedrop अनुकरण खोलें और सभी मापन अनुकरण यूजर इंटरफेस में निर्दिष्ट चर सीमाओं के भीतर हो कि जाँच करें। एक मापा पैरामीटर बाधा सीमा के बाहर गिर जाता है, "संपादित करें" का चयन, और न्यूनतम / अधिकतम मूल्यों का समायोजन, पैरामीटर "स्लाइडर" पर राइट क्लिक करके अनुकरण पैरामीटर सीमा समायोजित।
  2. Hyporheic विनिमय कल्पना।
    1. (अधिमानतः एक तिपाई पर) एक निश्चित स्थान में कैमरा सेट तस्वीर में केंद्रित परीक्षण खंड में एक भी bedform साथ नालिका दीवार को orthogonally इशारा किया।
      नोट: इस तिरछी परिप्रेक्ष्य की समस्याओं से बचना होगा।
    2. की स्थिति को सत्यापित करने के लिए एक परीक्षण तस्वीर ले लो। प्रतिबिंब एक समस्या है, तो प्रकाश को समायोजित करें।
    3. सिरिंज और सुई का प्रयोग, 2-3 छोटे डाई मैं बनानानालिका दीवार के पास njections। इन इंजेक्शनों ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज स्थानों की एक किस्म पर रंग का porewater की ~ 2 सेमी दौर पैच फार्म कि सुनिश्चित करें। इंजेक्शन के दौरान रेत के बिस्तर पर अशांति को कम करने के लिए ध्यान का प्रयोग करें।
      नोट: डाई के छोटे संस्करणों के इंजेक्शन उपयोगकर्ता और अधिक विस्तार से देख सकते हैं और अलग-अलग धारा रास्तों को देखने की अनुमति है।
    4. डाई इंजेक्शन की शुरुआत के समय रिकॉर्ड और एक प्रारंभिक तस्वीर ले लो।
      वैकल्पिक: यह डाई आंदोलन प्रयोगशाला में आसानी से मानने योग्य है, इसलिए है कि पारदर्शिता कागज पर मार्कर के साथ प्रारंभिक डाई मोर्चों ट्रेस करने के लिए शैक्षिक जा सकता है, लेकिन इन रूपरेखा भी चित्रों में डाई मोर्चों के छोटे हिस्से रोकेंगे, तो एक व्यापार नहीं है बंद।
    5. उचित समय के अंतराल पर डाई सामने पदों पर कब्जा। समय चूक फोटोग्राफी के लिए, चिकनी परिणाम देने के लिए 30 सेकंड के अंतराल का उपयोग करें।

3. सिमुलेशन

  1. Mousedrop और मनाया डाई परिवहन के साथ तुलना: सिमुलेशन 1 चलाएँ।
    1. Mousedrop.nlogo नामित अनुकरण स्क्रिप्ट खोलें।
      चित्र तीन
      चित्रा 2. Mousedrop। यह ट्रेसर समय में 7 विभिन्न उदाहरणों कहाँ पर हैं। पता चलता है यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
    2. (: लैम्ब्डा, BedformHeight, BedDepth, HydrCond, porosity, ChannelVelocity, गहराई, और ढलान विशेष) नालिका प्रयोगात्मक शर्तों मैच तालिका 1 में दिखाया शारीरिक प्रणाली मानकों को समायोजित करें। इनपुट पैरामीटर दर्ज करते समय इकाइयों के लिए सावधान ध्यान देना सुनिश्चित हो।
    3. सिमुलेशन पर नज़र रखने के रंग बदल जाएगा जब बार इंगित करने के लिए स्लाइडर्स आदि समय 1, time2, समायोजित करें। टिप्पणियों के साथ सिमुलेशन परिणाम की तुलना की सुविधा के लिए अवलोकन बार मैच के लिए इन रंग में परिवर्तन के सेट करें।
      ध्यान दें: समय मापदंडों सभी 0 करने के लिए सेट कर रहे हैं, सिमुलेशन भर में एक ही रंग प्रदर्शित करेगा।
    4. सभी मापदंडों सेट कर रहे हैं के बाद, सेटअप बटन पर क्लिक करें।
      नोट: bedform अनुकरण दृश्य में दिखाई देनी चाहिए।
    5. आभासी ट्रेसर के शुरू स्थानों इंगित करने के लिए माउस-बूंद बटन पर क्लिक करें। बिस्तर में कई स्थानों पर क्लिक किया जा सकता है कि ध्यान दें। अधिक आभासी दरियाफ्त जारी करने के लिए माउस को दबाए रखें। डाई आंदोलन का अनुकरण करते हैं, डाई मोर्चों (डाई चारों ओर सीमा) का पता लगाने या रंगे क्षेत्र से भरा क्षेत्र में भरने के लिए या तो माउस का उपयोग करें।
      नोट: अधिक आभासी दरियाफ्त परिचय अनुकरण अधिक धीरे चलाने के लिए प्रेरित करेगा। सबसे अच्छा दृश्य परिणाम कंप्यूटर के प्रदर्शन के साथ अलग अलग होंगे।
    6. एक बार जब आभासी ट्रेसर के सभी रखा गया है, आप सिमुलेशन शुरू करने और फिर पहली बार में इसे रोकने के लिए या आप सिमुल शुरू करने के लिए गो / स्टॉप बटन क्लिक कर सकते हैं करेंगे, जो अगली बार बटन को एडवांस, क्लिक कर सकते हैं या तोअनिश्चित काल के लिए समझना। मत करो सेटअप बटन को फिर से क्लिक करें, या ट्रेसर फिर से रखा जाना पड़ेगा।
      नोट: सिमुलेशन चल रहा शुरू होने के बाद वेग 100 नकली सेकंड के लिए वेग क्षेत्र के लिए और फिर नए स्थान पर वेग गणना की जाती है अनुसार समीकरण 4 और 5 दरियाफ्त चालों में सिमुलेशन मापदंडों के आधार पर प्रत्येक दरियाफ्त के स्थान के लिए गणना की है दरियाफ्त सिस्टम को छोड़ देता है और जब तक प्रक्रिया को दोहराया है।
    7. वैकल्पिक रूप से, / थामने अनुकरण जारी रखने के लिए बार-बार जाने / स्टॉप बटन पर क्लिक करें। समय में विभिन्न बिंदुओं पर नकली और मापा डाई वितरण की तुलना करें।
  2. भागो सिमुलेशन 2: इंटरफ़ेस।
    1. इंटरफ़ेस शीर्षक स्क्रिप्ट खोलें।
      चित्र तीन
      चित्रा 3. इंटरफ़ेस। इस इंटरफ़ेस सिमुलेशन का उपयोग उपसतह के माध्यम से बह 370 ट्रेसर से पता चलता है। दरियाफ्त देहातths यह सतह पानी उपसतह इंटरफेस में शुरू किया गया था के बाद से प्रत्येक दरियाफ्त किया गया है जहां दिखा। अंततः सभी प्रवाह पथ की सतह के पानी के लिए वापस आ जाना चाहिए। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
      नोट: यह स्क्रिप्ट गणना की उपसतह वेग पर आधारित एक प्रवाह भारित ढंग से streambed सतह पर आभासी ट्रेसर का परिचय। इस पानी के रिश्तेदार मात्रा में बह रही है (और) से बाहर विभिन्न स्थानों पर streambed के एक दृश्य प्रतिनिधित्व प्रदान करता है।
    2. गो / स्टॉप के द्वारा पीछा सेटअप क्लिक करके शुरू करो।
      नोट: यह डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स के साथ सिमुलेशन चलेंगे। फिर से ड्रॉप? स्विच शुरू में बंद करने के लिए सेट किया गया है, ताकि समय गुजरता के रूप में संचयी निवास समय वितरण साजिश रची किया जाएगा।
    3. तयशुदा मापदंडों के साथ सिमुलेशन अवलोकन करने के बाद, सिमुलेशन को रोकने के लिए रोक / जाना क्लिक करें।
    4. जाएँ / स्टॉप के द्वारा पीछा सेटअप क्लिक करें।
      नोट: यह चयनित किया गया है कि मानकों के साथ अनुकरण पुनः आरंभ करेगा।

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Representative Results

प्रयोगों के साथ संयोजन के रूप में एक सिमुलेशन का उपयोग छात्रों। समानताएं और आर्दश गणितीय मॉडल और अधिक जटिल वास्तविक प्रणालियों के बीच मतभेद का निरीक्षण 4 Mousedrop सिमुलेशन के साथ डाई इंजेक्शन तस्वीरों की तुलना में एक उदाहरण से पता चलता है की अनुमति देता है। प्रारंभिक फोटोग्राफ बार शून्य पर नकली डाई दरियाफ्त की नियुक्ति को निर्धारित करने के लिए प्रयोग किया जाता है, और फिर अनुकरण है कि समय पर लिया एक तस्वीर के साथ तुलना में 34.2 मिनट के लिए चलाने के लिए और है। कुल मिलाकर मॉडल इस समय अंतराल पर रंगे पानी की गति पर कब्जा करने का एक बहुत अच्छा काम करता है। bedform की ली ओर स्थित पहले डाई बूँद, दोनों नकली और प्रायोगिक प्रणाली में अवसादों से बाहर निकालता है। दूसरी elongates और दरियाफ्त की कुछ नीचे की ओर मूल स्थान और कुछ अपस्ट्रीम से बाहर निकलता है, ताकि यह पता फैलता है के रूप में एक अर्द्ध चंद्राकार आकार के गठन नीचे यात्रा करता है। पिछले डाई बूँद नदी के ऊपर से प्रसारित और दरियाफ्त की कुछ गहरी यात्रा करता है अवसादों में। इस hyporheic विनिमय bedforms के तहत और hyporheic विनिमय प्रवाह के पैटर्न ज्यामिति bedform से संबंधित होता है कि यह दर्शाता है। सिमुलेशन और प्रयोग के बीच मजबूत समझौते के एक पहले के आदेश के स्तर को मॉडल समीकरणों पुष्टि की। यह प्रक्रिया भी स्पष्ट रूप से hyporheic विनिमय bedform आकार के साथ तराजू कि एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, और porewater की है कि लगभग आधे bedforms के तहत नदी के ऊपर से बहती है कि यह दर्शाता है। करीब निरीक्षण पर, तथापि, छोटे मतभेदों मनाया और नकली डाई परिवहन के बीच देखा जा सकता है। सिमुलेशन वास्तविक डाई पैटर्न से भी अधिक चिकनी है और तलछट में गहरी के रूप में विस्तार नहीं करता है। इन विसंगतियों तालिका 2 में वर्णित के रूप में, आदि अनियमित bedform ज्यामिति, तलछट पैकिंग में परिवर्तनशीलता से उत्पन्न माप त्रुटियों और दूसरे क्रम भौतिक प्रभाव का एक संयोजन से परिणाम।

4 "src =" / फ़ाइलें / ftp_upload / 53,285 / 53285fig4.jpg "/>
चित्रा 4. सिमुलेशन के नालिका डाई मोर्चों तुलना। डाई नालिका में इंजेक्ट किया गया था और एक तस्वीर 0. Tracers डाई के रूप में एक ही स्थान पर Mousedrop का उपयोग कर उपसतह में रखा गया समय पर लिया गया था। Tracers तो 34.2 अनुकरण मिनट के लिए ले जाया गया है और अनुकरण तो प्रारंभिक तस्वीर के बाद 34.2 मिनट लिया एक तस्वीर की तुलना में है। मनाया डाई पैटर्न और सिमुलेशन बाद में समय पर अच्छी तरह से तुलना करें। मॉडल के आधार पर कब्जा नहीं कर रहे हैं कि प्रवाह क्षेत्र में स्थानिक विविधताओं के कारण कुछ फ़र्क है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

विसंगतियों के आम सूत्रों का कहना है अपेक्षित परिणाम
वास्तविक सिर प्रोफ़ाइल रचनाकारनेताओं ग्रहण sinusoidal वक्र से Bedform तहत porewater प्रवाह में विषमता
Bedforms की अनियमित श्रृंखला अवलोकन के स्थान पर flowfield में संभावित विचलन
अपर्याप्त तलछट बिस्तर गहराई Porewater प्रोफ़ाइल के कार्यक्षेत्र संपीड़न
गैर वर्दी (यानी, समय-अलग) बिस्तर पर प्रवाह Porewater प्रवाह का एक अतिरिक्त घटक मिलाना कि अतिरिक्त ऊंचाई सिर घटक (जैसे, bedform तहत porewater परिसंचरण सेल की विषमता वृद्धि हुई है।)
अवसादों पैकिंग में विविधता Porewater प्रवाह में स्थानिक परिवर्तनशीलता (उच्च और निम्न वेग के साथ अवसादों के धब्बे)
अवसादों का महत्वपूर्ण विघटन डाई इंजेक्शन जब डाई रिहाई खड़ी througइंजेक्शन छेद ज
एक गैर-पानी में घुलनशील डाई या अपर्याप्त विघटन का उपयोग करें या इंजेक्शन से पहले डाई का मिश्रण Porewater, गैर वर्दी porewater परिवहन या इंजेक्शन स्थानों से डाई की धीमी गति से लामबंदी में डाई की पूलिंग।
गलत माप (अक्सर इकाइयों की वजह से) यह काफी गलत परिणामों में परिणाम कर सकते हैं
अनुकरण में फैलाव का ग्रहण कमी कुछ विस्तार डाई आकार है

अवलोकन और सिमुलेशन। त्रुटि के आम स्रोतों की एक सूची के बीच विसंगति की तालिका 2 सूत्रों का कहना है इस तालिका में उल्लिखित है।

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Discussion

संयोजन के रूप में, नालिका प्रदर्शन और कण ट्रैकिंग सिमुलेशन दर्शकों की एक श्रृंखला के लिए hyporheic प्रवाह करने के लिए एक व्यापक परिचय प्रदान करते हैं। सभी स्तरों के प्रतिभागियों bedforms से प्रेरित hyporheic विनिमय की घटना है, और bedforms तहत उपसतह प्रवाह पथ में मजबूत परिवर्तनशीलता के लिए दृश्य सबूत उपलब्ध कराए गए हैं। इन प्रक्रियाओं के स्नातक से नीचे या K-12 छात्रों के लिए porewater प्रवाह का एक साधारण प्रदर्शन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, या यह एक अधिक नदी हाइड्रोलिक्स का गहराई से प्रस्तुति, तलछट परिवहन, और hyporheic विनिमय के यांत्रिकी के साथ संयोजन के रूप में स्नातक पाठ्यक्रमों में इस्तेमाल किया जा सकता । स्तर की परवाह, इंटरैक्टिव प्रौद्योगिकी के रूप में इस साधारण दृश्य मॉडल के उपयोग छात्रों सार सिद्धांत और चर्चा के माध्यम से प्राप्त कर लिया जाएगा की तुलना में इन जटिल और महत्वपूर्ण घटनाओं में से एक गहरी समझ के रूप में करने की अनुमति देता है।

इन तरीकों, शारीरिक प्रणाली और simulati के बीच मतभेद का उपयोग करते समयपर "गलतियों 'के रूप में देखा जाता है, लेकिन नहीं किया जाना चाहिए बजाय यानी एक" मेहनती पल "के रूप में, अंत में अधिक से अधिक सीखने के लिए नेतृत्व करेंगे कि एक चर्चा के लिए प्रारंभिक बिंदु। छात्रों सहित अनेक प्रश्न पर विचार करने के लिए नेतृत्व किया जाना चाहिए: क्या त्रुटि के सूत्रों के सभी कर रहे हैं (मॉडल में, माप, और प्रयोगशाला प्रक्रिया)? इनमें से कौन सा संभावित सिमुलेशन और टिप्पणियों के बीच अंतर आ सकता है? सरल बनाने क्या मान्यताओं मॉडल के निर्माण में किए गए थे? कैसे महत्वपूर्ण छोटे विसंगतियों हैं, और वे मॉडल "गलत" कर सकता हूँ? सांख्यिकीविद् जॉर्ज बॉक्स प्रसिद्धि से कहा, "मूल रूप से, सभी मॉडलों गलत कर रहे हैं, लेकिन कुछ उपयोगी होते हैं।" 34 एक अच्छा वैज्ञानिक मॉडल एक प्रणाली के कुछ आवश्यक सुविधाओं को दर्शाता है, इस प्रकार एक बेहतर समझ के लिए अग्रणी है, यह कम प्रासंगिक जानकारी है कि neglects जबकि हाथ में इस मुद्दे को। इस नालिका प्रयोगशाला प्रयोग और साथ simulation शक्तियों और एक मॉडल का है और एक प्रयोगात्मक विधि की कमजोरियों दोनों को समझने में छात्रों के लिए एक उत्कृष्ट मामले का अध्ययन प्रदान करते हैं। इस प्रकार, छात्रों hyporheic मुद्रा और घुला हुआ पदार्थ परिवहन की मूल अवधारणाओं के साथ एक बड़ा प्रवाह हासिल करना ही नहीं है, लेकिन वे कंप्यूटर मॉडलिंग और प्रयोगशाला प्रयोगों के बीच, सिद्धांत के निर्माण और डेटा संग्रह के बीच पूरक संबंध (और कभी कभी जटिल बातचीत) के बारे में सीखा है। इसके अलावा, प्रयोगशाला और सिमुलेशन के इस युग्मन हम जानते हैं कि क्या पूछताछ और कैसे हम यह पता के माध्यम से महत्वपूर्ण metacognitive कौशल ज्ञान, वैज्ञानिक अनुसंधान की प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त की है के बारे में 35 के विकास को बढ़ावा। अनुसंधान के एक बढ़ती शरीर शिक्षण metacognitive की प्रभावशीलता (उर्फ उच्च क्रम सोच) कौशल 36-38 के लिए फाइलों।

मनाया और नकली दरियाफ्त प्रक्षेप पथ के बीच विचलन के लिए कई कारण होते हैं। के अत्यधिक पार्श्व आंदोलनएक इंजेक्शन के दौरान सुई डाई पानी कॉलम में सीधे बचने के लिए अनुमति देता है, रेत में एक तरजीही flowpath पैदा करेगा। हमारे वेग समीकरणों पार्श्व या अनुदैर्ध्य फैलाव शामिल नहीं हैं। एक नालिका में, bedform ज्यामिति सिमुलेशन में परिभाषित आर्दश sinusoid की तुलना में अधिक विषम है। निक्षेपों पूरी तरह सजातीय कभी नहीं कर रहे हैं; पैकिंग और तलछट आकार में बदलाव स्थानीय हाइड्रोलिक चालकता और porosity को प्रभावित करेगा। यह डाई इंजेक्शन लेने से पहले नालिका पंप की गति को कम करने से bedform पलायन को कम से कम करने के लिए सबसे अच्छा है, वहीं कुछ माइग्रेशन अभी भी हो सकता है। Bedform पलायन इंजेक्ट डाई करने के लिए bedform शिखा रिश्तेदार, जिससे उपसतह हाइड्रोइनेमिकस बदलने की स्थिति बदल। प्रायोगिक flowpaths इसलिए हमेशा सिमुलेशन से अलग होगा, लेकिन दरियाफ्त आंदोलन के सामान्य आदतों में बदलाव नहीं करना चाहिए। यहां इस्तेमाल प्रयोगात्मक शर्तों के तहत, मॉडल सिमुलेशन और मनाया डाई प्रवाह के बीच एक मजबूत समझौता नहीं है। Additio ऐसे तलछट विविधता, भग्न bedform स्थलाकृति, भूजल मुक्ति, तीन आयामी स्थलाकृति, पार चैनल प्रवाह, और धारा प्रवाह में अस्थायी बदलाव के रूप में एनएएल जटिलताओं, कई प्राकृतिक प्रणालियों में पाए जाते हैं। यहाँ वर्णित डाई अनुरेखक तरीकों नालिका प्रयोग की स्थापना के लिए उपयुक्त संशोधन के माध्यम से इन प्रक्रियाओं के प्रभाव का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। यह दृष्टिकोण प्रवाह दृश्य आमतौर पर प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने वाले के बारे में परीक्षण परिकल्पनाओं के लिए इस्तेमाल किया जाता है, के रूप में शोध के साथ ही शिक्षण उद्देश्यों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, और भी स्ट्रीम और तलछट बिस्तर के बीच उदाहरण hyporheic विनिमय अपशिष्टों के लिए, सामग्री अपशिष्टों और बड़े पैमाने पर शेष राशि की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता 21। यहाँ वर्णित उन लोगों के लिए इसी तरह की डाई अनुरेखक तरीकों streambed आकृति विज्ञान, तलछट विविधता, भूजल निर्वहन के प्रभाव का निर्धारण, और hyporheic एक्सचेंज पर पुनर्भरण, साथ ही porewater तरंगों 39-42 से प्रेरित प्रवाह इस तरह के रूप में संबंधित प्रक्रियाओं का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है।

यहां इस्तेमाल सरल प्रवाह मॉडल सावधानी से नियंत्रित प्रयोगशाला परिस्थितियों में hyporheic प्रवाह का एक यथोचित वफादार प्रजनन का प्रदर्शन किया, वहीं सामग्री ">, जटिल प्राकृतिक मॉडलिंग सिस्टम में इसके उपयोग सीमित है। हमारे लिपियों मुख्य रूप से एक शिक्षण उपकरण है क्योंकि यहाँ के रूप में NetLogo प्रोग्रामिंग भाषा में लिखा गया था यह एक सरल, मुक्त, और खुला स्रोत एजेंट आधारित सिमुलेशन मंच प्रदान करता है, और यह बहुत अच्छा visualizations और सीखने की सुविधा है, जो इनपुट पैरामीटर के आसान उपयोगकर्ता हेरफेर का समर्थन करता है। अन्य दृष्टिकोण और अधिक जटिल प्रणाली ज्यामिति के साथ 14 hyporheic विनिमय अनुकरण करने के लिए विकसित किया गया है 20 और तलछट संरचना 43,44। मुफ्त / खुला स्रोत उपकरण (जैसे, MODFLOW) और वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर संकुल की एक किस्म (जैसे, COMSOL) और अधिक जटिल तहत hyporheic प्रवाह मॉडलिंग में मददगार हो सकता है कि परिमित अंतर और परिमित तत्व तरीकों का उपयोग geometries और उपसतह विविधता 15,45-48 साथ।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Flume Engineering Laboratory Design Custom Laboratory flume with clear sides for 24-48 hours. Alternatively a small teaching flume can be constructed for under 300 dollars following the guidelines provided in our supplementary materials.
Flowmeter Rosemount  8800 vortex  This is located inside the recirculation loop of the flume
Sand US. Silica F30 Research-grade sand to form a layer 10-20 cm deep throughout the flume
Dye Samples from food companies Water-soluble food grade dye made into an aqueous solution. Dark colors like red, blue and green work best. (Avoid food dyes in propylene glycol.)
Syringe HSW 4100.000V0 5-10 ml, e.g. HSW Norm-Ject 2-part disposable syringe
Pipetting Needle Cadence Science 7942 14-gage, 6-in blunt end,  to inject the dye deep into the sand.
Digital Camera Any Digital camera with steady tripod. (Time lapse cameras can be used to collect rapid evenly spaced data.) We used a Nikon D7000.
Ruler Any Transparent is best.
Measuring Tape Any
Netlogo Software CCL http://ccl.northwestern.edu/netlogo/
Mousedrop.nlogo Netlogo Commons 4259 http://modelingcommons.org/browse/one_model/4259
Interface.nlogo Netlogo Commons 4258 http://modelingcommons.org/browse/one_model/4258

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References

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