لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

تعیین پارامترهای هیدرولیکی آبخوان پایه مطالعات هیدروژئولوژی در یک دشت می باشد. برای انجام این کار استفاده از داده های آزمون پمپاژ با کیفیت، یک مدل ریاضی مناسب و یک روش تحلیلی دقیق، ضروری است. هدف این تحقیق ارائه یک روش برای افزایش دقت تحلیل آزمونهای پمپاژ و تخمین پارامترهای آبخوان می باشد. در این پژوهش مدل صدقی-سامانی، که برای تخمین پارامترهای هیدرولیکی آبخوانهای دو لایه آزاد-درزه و شکاف دار ارائه شده، به نحوی اصلاح شده که بتوان از آن برای تخمین پارامترهای هیدرولیکی آبخوان با استفاده از داده های آزمون پمپاژ پله ای استفاده کرد. سپس با اتصال این مدل به کد تخمین پارامتر PEST، برای تخمین پارامترهای هیدرولیکی آزمون پمپاژ آبخوان پلنگان نیریز در استان فارس استفاده شده است. در این مقاله، برای اولین بار در هیدروژئولوژی، کاربرد الگوریتم دیکانولوشن (deconvolution) برای بررسی و صحت سنجی تغییرات دبی آزمون افت پله ای نشان داده شده است. کاربرد روش ارائه شده در این مقاله علاوه بر تخمین پارامترهای هیدرولیکی آبخوان با استفاده از داده های آزمون پمپاژ دبی ثابت و افت پله ای، تعیین نوع آبخوانی است که در زیر آبخوان اصلی قرار گرفته است.

این مقاله به بررسی آزمایشگاهی و عددی نحوه نفوذ شوری در یک آبخوان آزاد ساحلی در مقیاس آزمایشگاهی و در دو حالت دایمی و غیردایمی پرداخته است. از مدل عددی SEAWAT به منظور شبیه سازی نتایج آزمایشگاهی استفاده گردید و توانایی این مدل در پیش بینی میزان شوری مورد ارزیابی قرار گرفت. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و عددی نشان می دهد که اگرچه مدل عددی زبانه شوری را اندکی بیشتر از میزان نفوذ در آزمایشگاه نشان می دهد، اما می توان گفت که مدل عددی با دقت مناسبی قادر به شبیه سازی شرایط آزمایشگاهی است. همچنین مقایسه نتایج نشان می دهد که مدت زمان رسیدن به حالت دایمی در شبیه سازی عددی و آزمایشگاهی تقریبا برابر بوده است. به منظور مقایسه ضخامت ناحیه انتقالی در مدل و آزمایشگاه، خطوط هم غلظت %5 و %95نیز در مدل عددی به دست آمد. نتایج حاکی از ضخیم تر بودن ناحیه انتقالی در مدل عددی نسبت به نتایج آزمایشگاهی بوده که با واسنجی پارامتر پراکندگی هیدرودینامیکی در مدل، این اختلاف کاهش یافته است. در پایان، با ترسیم خطوط جریان، نحوه حرکت جریان های آب شور و شیرین در داخل آبخوان، وضعیت جریان در نزدیکی گوه شوری و همچنین نحوه خروج آن ها از محیط نشان داده شده است.

در این مقاله، یک شبکه ی عصبی مصنوعی جهت تعیین فراسنجهای آبخوان آزاد (قابلیت انتقال آبخوان، ضریب ذخیره، آبدهی ویژه و شاخص تاخیر) طراحی گردیده است. تابع چاه مربوط به آبخوانهای آزاد با روش پس انتشار خطا و به کارگیری الگوریتم بهینه سازی لونبرگ-مارکوآرت به این شبکه آموزش داده شده است. با اعمال روش تحلیل مولفه ی اصلی بر مجموعه داده های آموزش، ساختار شبکه با آرایش (3×6×3)، صرف نظر از تعداد داده های آزمون آبکشی، ثابت گردید و بازده ی آن بطور قابل ملاحظه ای افزایش داده شد. این شبکه با دریافت هر مجموعه داده آزمون آبکشی واقعی، مختصات نقطه انطباق بهینه را تولید می کند، سپس مختصات نقطه ی انطباق با حل تحلیلی بولتون (1963) ترکیب گردیده، و مقادیر فراسنجهای آبخوان محاسبه می شوند. توانایی تعمیم و عملکرد این شبکه با 100000 مجموعه ی داده مصنوعی ارزیابی گردید و دقت آن با استفاده از داده های دو آزمون آبکشی واقعی با روش انطباق منحنی نمونه ی کامل مقایسه شد. شبکه ی پیشنهادی به عنوان یک روش جایگزین ساده تر و دقیقتر نسبت به روش مرسوم انطباق منحنی نمونه ی کامل برای محاسبه فراسنجهای آبخوان آزاد توصیه می شود.

اعتبار قانون دارسی در محدوده جریان آرام است و برای جریان متلاطم بکار برده نمی شود. معادلات حاکم بر جریان های متلاطم با استفاده از روابط حاکم بر اصول هیدرودینامیک و اعمال اثر آشفتگی به دست می آیند. هدف از انجام این پژوهش استخراج رابطه بین دبی و پتانسیل هیدرولیکی در جریان شعاعی در آبخوان های آزاد در شرایط ماندگار می باشد. اساس این کار بر اساس مشتق کسری سرعت نسبت به گرادیان هیدرولیکی می باشد. جهت صحت سنجی معادلات استخراج شده از اطلاعات آزمایشگاهی تحقیقات قبلی استفاده شد. نیمرخ سطح آب در محیط های مختلف و به ازای دبی های متفاوت بر اساس قانون استخراج شده ترسیم و با نتایج مبتنی بر قانون دارسی مقایسه شد. نتایج نشان داد با افزایش دبی، بیشترین و کمترین افزایش در رقوم سطح آب نسبت به جریان دارسی به ترتیب 10 و 48/1 درصد و با افزایش هدایت هیدرولیکی نیز بیشترین و کمترین افزایش در رقوم سطح آب به ترتیب، 19 و 8/9 درصد می باشد. به طورکلی با افزایش دبی و هدایت هیدرولیکی ک و همچنین افزایش هردو پارامتر، میزان اختلاف بین دو جریان دارسی و غیردارسی در محاسبه رقوم سطح آب افزایش یافته است که در تمام حالات نیمرخ سطح آب در جریان غیر دارسی بالاتر از جریان دارسی است.

بهره برداری و حفاظت از منابع آب به ویژه منابع آب زیرزمینی بسیار حائز اهمیت است. مدیریت منابع آب، نیازمند شناخت دقیق خصوصیات آبخوان، تنش های وارده به آن و در نهایت بیلان آب زیرزمینی است. مدل های شبیه ساز کمک شایانی به مدیران برنامه ریز جهت تعیین میزان بهره برداری از آبخوان برای استفاده بلند مدت و پایدار می نمایند. بدین منظور تغییرات تراز آبی آبخوان دشت کاشان در دوره آماری 1387-1397 توسط مدل GMS برای 125 دوره تنش شبیه سازی شد. مدل در دو حالت دایمی و غیر دائمی برای دوره (1395-1387) واسنجی و برای دوره (1397-1395) صحت سنجی شد. نتیجه، افت آب زیرزمینی به میزان 4.4 متر در طول 10 ساله مطالعاتی بود. برای پیش بینی رفتار آبخوان در آینده نزدیک، سطح ایستابی تا سال 1407 شبیه سازی شد. به جهت واقع شدن این دشت در کمربند خشک اقلیمی و رخ داد تغییر اقلیم و نبود بارش مؤثر جهت تغذیه مناسب آبخوان، در این مطالعه تمرکز بر روی مدیریت برداشت از آبخوان بود و بدین جهت، سه سناریوی، برداشت با روند کنونی، 15 درصد افزایش و 15 درصد کاهش در برداشت تعریف و شبیه سازی انجام شد. نتایج به ترتیب افت 87/9 ، 90/11 و 99/6 متری در پایان سال 1407 را نشان داد.

اطلاع از بیلان آب زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک می تواند کارشناسان و مدیران را در جهت مدیریت بهینه منابع آب زیر زمینی کمک شایانی نماید. در این پژوهش با استفاده از روش عددی بدون شبکه محلی پتروو-گالرکین (MLPG) که از جمله روش های بدون شبکه در بحث مکانیک سیالاتی است برای محاسبه بیلان آبی یک آبخوان واقعی استفاده شده است. عدم وابستگی این روش نسبت به شبکه بندی میدان حل، خطاهای به وجود آمده ناشی از مش بندی ها را حذف می کند و دقت نتایج را بالا می برد. منطقه مورد مطالعه، آبخوان آزاد دشت بیرجند بوده که در استان خراسان جنوبی و شرق ایران قرار گرفته است. پس از مدل سازی جریان آب زیرزمینی و واسنجی مدل، در یک دوره یک ساله (91-90) با گام زمانی ماهانه، سطح آب زیرزمینی در انتهای هر ماه محاسبه شد و با نتایج روش عددی تفاضل محدود مقایسه گشت. معیار خطای جذر میانگین مربعات، مطلق میانگین و میانگین محاسبه شدند که این مقادیر برای روش بدون شبکه به ترتیب 757/0، 573/0، 08/0-متر و برای روش تفاضل محدود 197/1، 434/1، 159/0 متر می باشند. دقت بالاتر روش بدون شبکه، مطابقت بیشتر نتایج به دست آمده از آن را با شرایط واقعی نشان می دهد. در نهایت، با محاسبه عوامل ورودی و خروجی آب به آبخوان، بیلان آب زیرزمینی محاسبه شد به طوریکه حجم آب خروجی و ورودی به ترتیب 91 و 88 میلیون مترمکعب بودند که با محاسبه اختلاف این دو، تغییرات ذخیره در آبخوان 3 میلیون متر مکعب با علامت منفی بدست آمد. علامت منفی، نشان دهنده بزرگتر بودن مقادیر خروجی نسبت به ورودی است که باید مورد توجه کارشناسان آب قرار بگیرد.