abolfazl akbarpour
-
تغذیه مصنوعی می تواند نقش مهمی در تقویت و پایداری آب زیرزمینی داشته باشد. انتخاب روش مناسب برای تغذیه مصنوعی با توجه به شرایط، حائز اهمیت است. در پژوهش حاضر به بررسی تاثیر ابعاد ترانشه بر میزان ظرفیت نفوذ در محیط غیراشباع پرداخته شد. بدین منظور یک مدل فیزیکی ساخته شد. ابتدا آب با دبی 2/2 لیتر در دقیقه از لوله تراوا وارد ترانشه به عمق 10 سانتی متر، عرض 8 سانتی-متر و طول 80 سانتی متر شد. سپس عمق ترانشه ثابت در نظر گرفته شد و عرض ترانشه 5/0، 75/0، 25/1 و 5/1 برابر شد. در ادامه عرض ترانشه ثابت در نظر گرفته شد و عمق ترانشه 5/0، 75/0، 25/1 و 5/1 برابر شد. در همه مراحل ذکر شده دبی خروجی از مدل اندازه گیری شد. نتایج نشان داد تغییرات دبی خروجی از مدل به ازای تغییرات عمق ترانشه نسبت به تغییرات عرض ترانشه، میزان بیشتری است.. همچنین نتایج نشان داد روند تغییرات حجم ترانشه و سطح نفوذ ترانشه نسبت به روند تغییرات دبی خروچی از مدل بیشتر است. روند تغییرات حجم ترانشه نسبت روند تغییرات دبی خروجی از مدل به ازا تغییر عمق ترانشه و روند تغییرات دبی خروجی از مدل به ازا تغییر عرض ترانشه به ترتیب 7 و 25 برابر محاسبه شد. روند تغییرات سطح نفوذ ترانشه به ازا تغییر عمق ترانشه نسبت روند تغییرات دبی خروجی از مدل 5 برابر است. همچنین روند تغییرات سطح نفوذ ترانشه به ازا تغییر عرض ترانشه نسبت روند تغییرات دبی خروجی از مدل 7 برابر بدست آمد.
کلید واژگان: تغذیه مصنوعی, جریان خروجی, عرض ترانشه, عمق ترانشه, لوله تراواIntroductionThe urgent and increasing human need for water resources around the world, especially in arid and semi-arid regions, has focused more attention on researching new methods of storing and reusing groundwater and surface water (Karim, 2018). In order to design a suitable artificial recharge method, sufficient information about the distribution of water flow in the soil is required. On the other hand, researching water flow distribution in porous media without modeling field conditions is time-consuming and costly. The purpose of this research is to investigate the effect of trench dimensions on infiltration capacity in unsaturated environment and to introduce artificial recharge method suitable for desert areas
Materials and MethodsIn order to achieve the goals of this research, the physical model was built in the hydraulic laboratory of Birjand University. In the conducted tests, the depth and width of the trench (separately) were variable and other fixed factors were considered. Considering that the purpose of this research is to investigate the effect of trench dimensions on the amount of infiltration capacity in an unsaturated environment. Therefore, in the first stage, water with a flow rate of 2.2 liters per minute entered the trench with a depth of 10 cm, a width of 8 cm and a length of 80 cm (the length of the trench was constant in all the experiments) and the volume of water exiting from the measurement model became. In the next step, keeping the depth of the trench constant, the width of the trench was 0.5, 0.75, 1.25, and 1.5 times, and the volume of water coming out of the model was measured for different widths. Also, considering the width of the trench as fixed, the depth of the trench was changed with the mentioned ratios. After the water reached the stagnation level, the output water volume was measured at 5-minute intervals for 60 minutes for all the inlet flow rates of the model. Then, after 60 minutes, the output water volume (V_out) from the model was measured for another 30 minutes. Then the inlet flow was stopped and the output flow rate from the model was measured at 5 minute intervals for another 120 minutes.
Results and DiscussionThe amount of is directly affected by the changes in depth and width of the trench. In equal volumes, in cases where the ratio of depth to width is greater, the value of is greater.In Figure 1, the trend of changes in the volume of the trench with the trend of changes in the flow output from the model according to the changes in the depth of the trench and also the changes in the width of the trench are examined. The results have shown that the slope of changes in the volume of the trench is not proportional to the slope of the output flow and shows a higher value. The slope of changes in trench volume is 20%, while the slope of changes in output flow is 2.8%, and the slope of changes in output flow is 0.8%. This shows that depth changes are more effective than trench width changes in increasing the amount of infiltration.Also, the effects of the infiltration level on the output flow rate from the tank were investigated. Investigations show that the trend of changes in the trench level changes with a greater slope than the trend of the output flow rate from the model. The slope of the trench surface change trend was calculated as 14.29% for the trench depth change, while the slope of the model output flow rate change for the trench depth change is 2.8%. also . The slope of the trench surface changes was calculated as 5.7% per trench width change, while the slope of the model output flow rate changes was 0.8% per trench width changes.
ConclusionsThe results showed that in the conditions where the width of the trench was considered constant and its depth was considered variable, compared to the conditions where the depth of the trench was considered constant and its width was considered variable; The changes in the output current from the model are greater. For example, in the case where the width of the trench was considered fixed, for every 1.5 times the depth of the trench, the output water volume increased by 7%. 1.5 doubling of the width of the trench, the volume of the outflow water increased by 1.3 percent. Also, the results showed that the trend of changes in the volume of the trench and the infiltration level of the trench is more than the trend of the changes in the flow rate of the model. The trend of changes in trench volume is 7 times and 25 times the ratio of changes in flow rate output from the model per change in depth of the trench and the trend of changes in flow rate output from the model per change in width of the trench, respectively. The trend of changes in the infiltration level of the trench was calculated by the change of the depth of the trench, the ratio of the trend of the output flow rate changes was calculated 5 times from the model. Also, the change trend of the infiltration level of the trench for the change of the trench width, the ratio of the change trend of the output flow rate was obtained from the model 7 times
Keywords: Artificial Recharge, Outflow, Trench Width, Trench Depth, Permeable Pipe -
Accurate prediction of wastewater effluent parameters is crucial for evaluating the performance of wastewater treatment plants, as it significantly contributes to reducing time, energy, and costs. This study employed three machine learning algorithms such as Artificial Neural Network (ANN), Support Vector Machine (SVM), and Gaussian Process Regression (GPR) in order to forecast the output COD values of Wastewater Treatment Plant No. 1 in Parkand Abad, Mashhad, Iran. The input data for the models included BOD5, COD, TSS, Temprature, and pH of influent sewage, recorded daily from March 2018 to June 2019. The findings indicated that the SVM model surpassed the ANN and GPR models in predicting effluent COD parameters across all three phases, with GPR also performing better compared to ANN throughout the training, validation, and testing stages. The SVM model achieved values of r = 0.82, R2 = 0.67, RMSE = 19.02, MAPE = 0.069, and MAE = 13.26 during the training phase, and the model exhibits values of r= 0.74, R2= 0.45, RMSE=28.02, MAPE=0.080, and MAE=18.46 in the testing phase.Keywords: Chemical Oxygen Demand, Coefficient Of Determination, Machine Learning Algorithms, Wastewater Treatment Plant
-
In this research, modeling and estimation of dew point temperature values in eight meteorological stations located in the eastern regions of Iran were done. These stations, including Bam, Birjand, Iranshahr, Kerman, Mashhad, Tabas, Zabol and Zahan, are all characterized by a dry climate. First, the correlation of different weather parameters with dew point temperature was investigated and then the parameters of mean temperature, maximum temperature and minimum temperature were selected as the parameters with the highest correlation to dew point temperature. These selected parameters then incorporated into a VAR (Vector Autoregression) model as inputs for estimating dew point temperature values. This modeling approach allows us to capture the interdependencies between these variables and enhance our accuracy in predicting dew point temperature. Then the stability of the residual series of the VAR model was investigated and the residual series of this model was developed using the generalized ARCH model. The result of the development of the VAR model was the investigation of the dew point temperature in eight meteorological stations with the VAR-GARCH model. The results indicated that this combined model outperformed VAR model in both the train and test phases. Specifically, the VAR-GARCH model demonstrated higher accuracy and improved results compared to solely using a VAR model. The incorporation of GARCH allowed better modeling of the residual series, leading to an overall increase in accuracy ranging from 5% to 30% during the test phase. These findings suggest that considering both autoregressive dynamics and conditional heteroskedasticity is crucial for accurately predicting dew point temperatures. By incorporating GARCH into our modeling approach, we were able to capture additional information about volatility and further enhance our predictions.Keywords: VAR Model, Climate, Dew Point, Forecast, ARCH Model
-
The importance of the optimal and efficient use of all available water resources becomes noticeable when today due to successive droughts and a decrease in rainfall, the surface water resources are running out. Runoff and surface water resources are some of the primary and vital available water resources, and hence, modeling and predicting their behavior are especially critical. In the current research, the aim was to model the stream flow of the Chehel Chai watershed in Golestan province, Iran, using the data of the stream flow and precipitation for a period of 45 years. For this reason, 4 machine learning algorithms namely, Extreme Learning Machine (ELM), Random Forest (RF), Gaussian Process Regression (GPR), and Gene Expression Programming (GEP) were used. The data were entered into the modeling in the form of different scenarios consisting of the stream flow and precipitation with varying lags of time. The results showed that scenario M2 (using only stream flow data with two time lags) in the ELM (extreme learning machine) model with the values of RMSE (root mean square error) =0.984 (m3/s) and R2=0.613 had the most accurate performance and predictions among all the models and scenarios.
Keywords: Forecasting, Machine Learning, Modeling, Stream Flow -
آب زیرزمینی یک سیستم پیچیده و باز است که تحت تاثیر شرایط طبیعی و فعالیت های انسانی است. فرآیندهای هیدرولوژیکی طبیعی از طریق معادلات نسبتا ساده حاکم بر جریان در مدل های آب زیرزمینی مفهوم سازی می شوند. مدل های مبتنی بر شبیه سازی آب های زیرزمینی که در سال های اخیر رواج یافته است، به عنوان یک ابزار بسیار مفید برای درک سیستم های آب زیرزمینی منطقه ای، مدیریت منابع آب زیرزمینی و برنامه ریزی برای مصرف آب در آینده شناخته می شود. هدف از این پژوهش، آشکارسازی موضوعات پژوهشی در حوزه شبیه سازی عددی آب های زیرزمینی در پایگاه WoS طی بازه زمانی 1997 تا 2023 است که با بهره مندی از نرم افزارهای علم سنجی انجام شد. جامعه پژوهش حاضر شامل 2334 مقاله است. تحلیل داده ها و ترسیم ساختار فکری دانش نیز با استفاده از نرم افزارهای مجموعه R Biblioshiny و VOSviewer انجام شد. مطالعات پیرامون "آب زیرزمینی" و "شبیه سازی عددی" در 476 مجله منتشر شده است که JOURNAL OF HYDROLOGY با 141 سند منتشرشده بیش ترین مقالات و WATER RESOURCES RESEARCH از کشور امریکا بیش ترین استناد را داشت. تجزیه و تحلیل علم سنجی، مولدترین کشورها را مشخص کرد و چین با 1001 انتشارات تک کشوری (SCP)، 163 انتشارات چند کشوری (MCP) و فراوانی قابل توجه 499/0 در صدر قرار داشت. بر اساس یافته های این پژوهش، برخی کلمات کلیدی در زمینه کاربرد شبیه سازی عددی در آب زیرزمینی، اخیرا بیش از پیش روند شده و می تواند به عنوان مبنایی برای تحقیقات نویسندگان قرار گیرد که تعدادی از مهم ترین آن ها شامل (جریان) تهاجمی (inrush)، زهکشی (آب زیرزمینی)، الگوریتم، نفوذپذیری، مدیریت، حوضه، هدایت هیدرولیکی و حمل مواد محلول است.
کلید واژگان: بیبلیومتریک, Vosviewer, مدیریت دانش, BiblioshinyGroundwater resources are facing unprecedented pressures due to overexploitation and contamination. Effective management necessitates robust tools for understanding and predicting groundwater behavior. Numerical simulation models have emerged as indispensable instruments in this regard. This study employs a bibliometric analysis to explore research trends, influential authors, and journals within the field of numerical simulation and groundwater from 1997 to 2023. The analysis, based on the Web of Science Core Collection, reveals a substantial increase in research output over the past two decades. Journal of Hydrology, Water Resources Research, and Water emerged as the most prolific journals in the field. Wang Y was identified as the most productive author. While early research predominantly focused on spatial distribution and finite element methods, recent studies have shifted towards addressing complex hydrological processes such as inrush flow, drainage, and watershed management. The analysis also highlights the growing importance of computational advancements, including the integration of distributed parameters and isotopic analysis, in enhancing the accuracy and applicability of groundwater models. The findings underscore the need for continued research to address emerging challenges in groundwater management, with a particular emphasis on inrush currents and evolutionary algorithms as promising areas for future exploration.
Keywords: Bibliometrix, Coupling Map, Emerging Research, Knowledge Management -
امروزه آلودگی آب های زیرزمینی به یک مشکل جدی زیست محیطی تبدیل گردیده است. ازطرفی تغییرات اقلیم، کیفیت آبخوان ها را تحت تاثیر قرار می دهد. نتایج نشان دادند که کیفیت منابع آب زیرزمینی در طول زمان دچار تغییر شده و کاتیون های مانند آرسنیک و کروم و آنیون هایی چون جیوه، فلوراید و نیترات و غیره در منابع آب نفوذ پیداکردند. تحقیقات نشان می دهد روش های مختلفی برای از بین بردن آلودگی های موجود در آب زیرزمینی ازجمله تکنیک های سنتی و ارزان قیمت، روش رسوب شیمیایی، تبادل یونی، جذب، فیلتراسیون غشایی و غیره وجود دارد که در این میان کاربرد های گسترده ی نانوتکنولوژی درکاهش آلاینده ها در منابع آب شناخته شده است. از این رو در مطالعه ی حاضر، با بررسی تحلیلی و توصیفی، برخی از آلاینده های رایج موجود در آبخوان های آلوده و روش های مختلف در کاهش آلاینده ها از آب بیان شد. همچنین ازآن جایی که نانوتکنولوژی، دسترسی طولانی مدت به آب آشامیدنی سالم را تضمین می کند، بعضی از روش های سنتز نانوذرات و کاربردهای گسترده آن ها در کاهش آلودگی آبخوان بررسی شدند. نتایج این مطالعات نشان داد، نانومواد قابلیت افزایش سرعت واکنش شیمیایی، سازگاری با محیط زیست و گزینش پذیری در کاهش آلاینده ها از آب را دارند.
کلید واژگان: آب زیرزمینی, آلودگی, تصفیه, نانوفناوری, تغییر اقلیمToday, groundwater pollution has become a serious environmental problem. On the other hand, climate change affected the quality of aquifers. The results showed that the quality of groundwater resources changed over the time and some cations such as arsenic, chromium and some anions like mercury, fluoride, and nitrate penetrated into the water sources. Research showed that there were various methods to eliminate pollution in groundwater, including traditional and cheap techniques also, chemical precipitation methods, ion exchange, absorption, and membrane filtration. Therefore, in the present study, with analytical and descriptive investigation, some common pollutants in polluted aquifers and various methods to reduce pollutants from water were stated. Also, since nanotechnology guarantees long-term access to safe drinking water, some methods of nanoparticle synthesis and their wide applications in reducing aquifer pollution were investigated. The results of these studies showed that nanomaterials can increase the rate of chemical reaction, compatibility with the environment, and selectivity in reducing pollutants from water.
Keywords: Groundwater, Pollution, Purification, Nanotechnology, Climate Change -
سفره های آب زیرزمینی منبع اصلی آب برای میلیاردها نفر از مردم ساکن در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. تغییرات عمده در بارندگی، پمپاژ و تغذیه آب زیرزمینی و بروز فرسایش شدید خاک، سیل و خشک سالی، از محسوس ترین پیامدهای تغییرات اقلیمی به شمار می روند. همه این موارد، چالش حفظ منابع آب زیرزمینی را برای آینده قابل پیش بینی پیچیده می کند. این سناریوها نیاز به بازنگری در مورد استراتژی های فعلی مطالعات آب زیرزمینی را برجسته می کند. این مقاله به کاربرد اجزای محدود در مطالعات آب زیرزمینی می پردازد. این مقاله با استفاده از Biblioshiny -یک ابزار تجزیه و تحلیل کتاب سنجی قوی مبتنی بر نرم افزار R- داده های Web of Science را مورد بررسی قرار داد. مطالعه نشان می دهد دانشگاه ملی تحقیقات علمی کبک و موسسه فناوری هندوستان، فعال ترین مراکز تحقیقاتی پیرامون کاربرد اجزای محدود در مطالعات آب زیرزمینی بوده و همچنین چین، امریکا، کانادا، آلمان، ایتالیا، فرانسه، بریتانیا و ایران از نظر کشورهای فعال در این زمینه پیشتاز می باشند. این توزیع نشان دهنده علاقه و مشارکت جهانی در تحقیقات مربوط به کاربرد اجزای محدود در مسائل آب زیرزمینی است. بر اساس این پژوهش، موضوعات پرطرفدار حال حاضر در دنیا پیرامون کاربرد روش اجزای محدود در مطالعات آب زیرزمینی عبارت اند از: "تراوش (seepage)"، "دگردیسی (deformation)" و "تحلیل پایداری". مطالعه حاضر، نه تنها ارتباط بین همکاری ها و پیشرفت های علمی و روندهای همکاری علمی را برجسته می سازد، بلکه به عنوان یک الگو برای نمایش جهت های تحقیقاتی جدید در زمینه کاربرد اجزای محدود در آب های زیرزمینی عمل می کند.
کلید واژگان: آنالیز بیبلیومتریک, آبخوان, تحلیل استنادات, مدل سازی عددیGroundwater aquifers are the main source of water for billions of people living in arid and semi-arid regions. Major changes in rainfall, groundwater pumping and feeding, and severe soil erosion, floods, and droughts are among the most noticeable consequences of climate change. All this complicates the challenge of conserving groundwater resources for the foreseeable future. These scenarios highlight the need to rethink current strategies for groundwater studies. This paper deals with the application of finite elements in groundwater studies. This paper analyzed Web of Science data using Biblioshiny - a powerful bibliometric analysis tool based on R software. The study shows that the Quebec National University of Scientific Research and the Indian Institute of Technology are the most active research centers on the use of finite elements in groundwater studies, and China, America, Canada, Germany, Italy, France, Great Britain, and Iran are the leading countries in this field. Are. This distribution reflects the worldwide interest and participation in research related to the application of finite elements to groundwater problems. Based on this research, the current popular topics in the world regarding the application of the finite element method in groundwater studies are: "seepage", "deformation" and "stability analysis". The present study not only highlights the relationship between collaborations and scientific advances and trends in scientific collaboration but also serves as a model to show new research directions in the field of finite element applications in groundwater.
Keywords: Bibliometric Analysis, Aquifer, Citation Analysis, Numerical Modeling -
از مشکلات پیش رو روش های تغذیه مصنوعی مناطق کویری می توان به بارش کم، منابع آبی محدود، دمای بالا و تبخیر زیاد، آورد رسوب بالا به علت پوشش گیاهی فقیر و غیره اشاره نمود. روش های تغذیه مصنوعی در این مناطق باید به گونه ای طراحی گردد که حداکثر بهره وری را از منابع آب موجود داشته باشد. در این پژوهش سعی شده است با ارائه یک روش جدید تغذیه مصنوعی متناسب با مناطق کویری، مشکلات فوق الذکر کاهش یابد. برای طراحی یک روش مناسب تغذیه مصنوعی نیاز به اطلاعات کافی از نحوه توزیع جریان آب در خاک می باشد. از طرفی پژوهش در مورد نحوه توزیع جریان آب در محیط متخلخل بدون مدل سازی شرایط میدانی، وقت گیر و هزینه بر است. در پژوهش حاضر به موضوع تعیین ظرفیت نفوذ در محیط غیراشباع با استفاده از تلفیق ترانشه نفوذ و لوله تراوا در محیط آزمایشگاهی پرداخته شد. برای این منظور مدل فیزیکی ساخته شد که در آن آب از طریق لوله تراوا و ترانشه به محیط غیراشباع تزریق گردید. دبی ورودی به مدل فیزیکی شامل 5 دبی 1، 5/1، 2، 5/2 و 3 لیتر در دقیقه تنظیم گردید. با شروع آزمایش که با دبی های ذکرشده وارد مدل فیزیکی شد، هر 5 دقیقه مقدار پیشرفت جبهه رطوبتی مشخص گردید. این عمل تا زمان رسیدن جبهه رطوبتی به سطح ایستابی ادامه یافت. همزمان با خارج شدن آب از مدل فیزیکی، دبی های خروجی هر 5 دقیقه اندازه گیری شد. بیشترین میزان ظرفیت نفوذ مدل فیزیکی، 049/2 لیتر در دقیقه تعیین شد. عملکرد مدل فیزیکی بر اساسV_out در مدت زمان مدت آزمایش در دو حالت مورد بررسی گرفت. بهترین عملکرد مدل فیزیکی به دبی 2 لیتر در دقیقه مربوط شد که نزدیک ترین دبی به دبی متناسب با ظرفیت نفوذ مدل فیزیکی است. نتایج نشان داد عملکرد در دبی 2 لیتر در دقیقه در حالتی که V_out نسبت به V_(out max)سنجیده شد (آب ورودی به مدل فیزیکی کمتر از ظرفیت نفوذ مدل فیزیکی)، 96 درصد و در حالتی که V_out نسبت به V_in مدنظر قرار گرفت (دبی آب ورودی به مدل فیزیکی بیشتر از ظرفیت نفوذ مدل فیزیکی)، عملکرد آن 98 درصد تعیین گردید. در روش تغذیه مصنوعی ارائه شده نیز بایستی دبی ورودی از طریق لوله تراوا متناسب با ظرفیت نفوذ ترانشه طراحی شود تا از بیشینه ظرفیت ترانشه استفاده شده و هدررفت آب به کمینه برسد.
کلید واژگان: آب زیرزمینی, تغذیه مصنوعی, جبهه رطوبتی, مدل فیزیکیIntroductionAmong the problems faced by artificial feeding methods, we can mention low rainfall, limited water resources, high temperature and high evaporation, high sediment yield due to poor vegetation cover, etc. Artificial feeding methods in these areas should be designed in such a way that it has maximum efficiency from the available water resources. In this research, it has been tried to reduce the aforementioned problems by presenting a new method of artificial nutrition suitable for desert areas. In order to design a suitable method of artificial nutrition, sufficient information about the distribution of water flow in the soil is needed. On the other hand, research on the distribution of water flow in porous media without modeling the field conditions is time-consuming and expensive. In the current research, the issue of determining the infiltration capacity in the unsaturated environment was discussed using the integration of the infiltration trench and the permeable pipe in the laboratory environment.
MethodFor this purpose, a physical model was built in which water was injected into the unsaturated environment through a permeable pipe and a trench. The input flow to the model included 5 flow rates of 1, 1.5, 2, 2.5 and 3 liters per minute. With the beginning of the experiment, which was entered into the model with the mentioned flow rates, the amount of progress of the moisture front was determined every 5 minutes. This process continued until the moisture front reached the water level. At the same time as the water was removed from the model, the output flows were measured every 5 minutes. The way water moves in the unsaturated environment and the formation of the moisture front was photographed and the images were analyzed using Plot Digitize and AutoCAD software. In the next step, after creating a flow in the porous medium, the volume of passing water was measured in different conditions at a certain time. The amount of water output from the model depends on factors such as the flow rate entering the model, the dimensions of the model, the slope of the ponding surface, the distance between the bottom of the trench and the ponding surface, the texture of the soil, the length of the trench, the width of the trench, the height of the permeable pipe to the bottom of the trench, the average diameter of the permeable material, and the entry time. The water depends on the model until it reaches the stagnation level and the time it takes for the water to reach the stagnation level until the end of the test. In the experiments, the input flow to the model was variable and other factors were considered fixed. After the water reaches the stagnation level in time intervals of 5 minutes for 60 minutes (a fixed time, the duration of which is obtained according to reaching the peak output flow rate from the model and preliminary tests for the lowest flow rate) It was measured for all model inlet flow rates. Next, after the completion of 60 minutes, the amount of water output from the model was measured for another 30 minutes. In flow rates of 2.5 liters per minute and 3 liters per minute, due to the fact that the inlet flow rate was higher than the capacity of the model, the excess water volume overflowed from the model. Then the inlet was cut off and for another 120 minutes, the output flow rate from the model was measured in 5 minute intervals. Then, the volume of water entering the tank (V_in) and the volume of water leaving without calculating the base flow that was mentioned earlier was measured to simulate the static level, V_out=(V_B-V_A). V_A is the volume of water input to simulate the static surface and V_B is the volume of water output from the model. The performance of the model was calculated based on V_out in relation to the volume of water coming out of the model without calculating the base flow rate as maximum 〖(V〗_(out max)) and also V_out was calculated in relation to V_in.
ResultsThe highest penetration capacity of the model was determined to be 2.049 liters per minute. The results showed the trend of changes in the output flow from the model, the time the moisture front reached from the trench to the reservoir surface, the average infiltration velocity, V_out, the time to reach the maximum output flow from the model, and the slope of the water discharge line from the model after approaching the flow rate proportional to the capacity. The influence of the model has decreased. The performance of the model was evaluated based on V_out during the duration of the experiment in two modes. The best performance of the model was related to the flow rate of 2 liters per minute, which is the closest flow rate to the flow rate corresponding to the infiltration capacity of the model. The results showed that the performance at a flow rate of 2 liters per minute in the case where V_out was measured in relation to V_(out max) (water entering the model is less than the infiltration capacity of the model), 96% and in the case where V_(out max) was compared to V_in was taken into consideration (water flow entering the model is greater than the infiltration capacity of the model), its performance was determined to be 98%. In the presented artificial feeding method, the inlet flow rate through the permeable pipe should be designed according to the infiltration capacity of the trench so that the maximum capacity of the trench is used and water loss is minimized.
Keywords: Artificial nutrition, Groundwater, moisture front, physical Model -
Aquifer regeneration is one of the essential primary solutions to better the crisis of these resources. Optimum locating of injection and considering the influencing factors of the aquifer's features are the most critical issues that have always been challenging for researchers. Hence, this study addressed the efficiency of two developed numerical methods in simulating artificial recharge. For this purpose, three scenarios were defined to evaluate the performance of numerical methods (comparison of analytical and numerical solutions), simulating the rise of the groundwater level, and analyzing the sensitivity of the hydrodynamic features of the aquifer. The concept of two numerical methods (i.e., Finite Difference 'FD' and Finite Element' FE') was performed as open-source coded in MATrix LABoratory (MATLAB), and their efficiency was examined. Results indicated that the simulated groundwater drawdown due to extraction wells is compatible with the analytical solutions regarding RMSE and NSE. Also, the performance evaluation results showed that the accuracy of the FE method is better than the FD. The experiment's results of artificial recharge into the aquifer through the injection well also showed that the groundwater level rise in the FE method is faster than in the finite difference method. Also, after 1500 days of recharge, the height of the groundwater level is up to about 90 cm.Keywords: Anisotropy, Heterogeneity, Specific yield, Transmissivity, Weighted Residual Methods
-
Today, quality monitoring of water resources played an influential role in its exploitation and use. Water sources usually contain heavy metals in minor concentrations. The research showed various methods of removing heavy metals in aqueous solutions, such as chemical reduction, ion exchange, adsorption, etc. Hence, the widespread applications of nanotechnology to remove toxic pollutants from different contaminated water sources are known. In this study, while the existence of other methods for pollutants elimination from water, the use of iron nanoparticles was investigated. Eco-friendly and cost-effective nanomaterials are vital to ultimately removing contaminants from water. Meanwhile, iron nanoparticles are available, cheap, and practical in water and wastewater treatment. Therefore, Nano Zero-Valeant Iron (nZVI) with high surface area, nanoscale particle size, unique catalytic activity, more reactivity than bulk iron, and mobility in the underground has attracted significant consideration due to their performance in removing pollutants from aqueous solutions. Since nZVI could have aggregated, various linkers have been used to stabilize these particles on the substrate, and the use of some linkers to support these nanoparticles was examined. The results showed that hydrophilic and biodegradable linkers such as Starch, Carboxymethyl cellulose (CMC), Polyethylene glycol (PEG), Polyacrylamide (PAM), and Polyvinylpyrrolidone (PVP) could increase the speed of chemical reaction in reducing pollutants from water. Because linkers often had different functional groups that could enhance the stabilizing of these particles on the substrate. Among these linkers, PVP, as a hydrophilic, cheap, and biodegradable polymer, has performed an excellent function in supporting nZVI.Keywords: Heavy metals, Linker, Pollution, Water, Zero-valent iron nanoparticles
-
مدیریت منابع آب زیرزمینی جهت تامین نیاز آبی بشر و کاهش افت سطح آب زیرزمینی ناشی از برداشت بی رویه، یکی از مسایل مهم کشور است. لذا در این مطالعه جهت مدیریت بهره برداری از آبخوان از مدل شبیه ساز-بهینه ساز (FEM-IPO) استفاده شد. مدل ریاضی جریان آب زیرزمینی آبخوان با استفاده از شبیه سازی عددی اجزای محدود صورت گرفت. با اهداف یافتن بهینه ی مکان چاه ها و کاهش سطح افت، مدل بهینه آبخوان با استفاده از الگوریتم سطوح شیبدار تهیه شد. نتایج نشان می دهد مناطق غربی و شمال غربی دشت پتانسیل بیش تری جهت حفر چاه های پمپاژ دارد. همچنین در آبخوان مورد مطالعه و با توجه به نیاز آبی تعریف شده، 5 چاه که در ضلع غربی و شمال غربی قرارگرفته اند با افت حداکثر 49/28 متر بهینه ترین مدل جهت بهره برداری از آبخوان بوده است. در این مطالعه سطح آب محاسبه شده توسط مدل اجزاء محدود با سطح آب مشاهداتی مدل مقایسه شدند به طوری که خطای نسبی و خطای جذر میانگین مربعات به ترتیب 00024/0 و 224/0 بودکه نشان دهنده ی دقت بالای مدل است. همچنین با توجه به دقت بالا، کارایی و صرفه جویی زمانی در مدل سازی، مدل FEM-IPO می تواند به عنوان یک مدل جهت بهره برداری بهینه از آبخوان استفاده گردد.کلید واژگان: مدل عددی, افت سطح آب زیرزمینی, الگوریتم فرا ابتکاریGroundwater resource management to meet human water needs and reduce the drop in groundwater levels due to uncontrolled abstraction, is one of the important issues of the country. Therefore, in this study, the simulation-optimization model (FEM-IPO) was used to manage the operation of the aquifer. The mathematical model of the aquifer groundwater flow was performed using finite element numerical simulation. In order to find the optimal location of wells and reduce the drop level, the optimal model of the aquifer was prepared using the slope algorithm. The results show that the western and northwestern areas of the plain have more potential for digging pumping wells. Also in the studied aquifer and according to the defined water requirement, 5 wells located on the west and northwest sides with a maximum drop of 28.49 meters has been the most optimal model for exploiting the aquifer. In this study, the water level calculated by the finite element model was compared with the observational water level of the model, so that the relative error and the root mean square error were 0.00024 and 0.224, respectively, which indicates the high accuracy of the model. Also, due to high accuracy, efficiency and time saving in modeling, FEM-IPO model can be used as a model for optimal operation of the aquifer.Keywords: Numerical Model, groundwater level, Ultra-innovative algorithm
-
در حال حاضر برداشت های بی رویه از منابع آب زیرزمینی، سبب افت تراز آبخوان ها به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک گردیده است. امروزه یکی از راهکارهای بهبود تراز آبخوان ها استفاده از طرح های تغذیه مصنوعی می باشد. این مطالعه با هدف شبیه سازی عددی طرح تغذیه مصنوعی دشت بیرجند از طریق احداث چاه های تزریق با استفاده از مدل عددی تحلیل هم هندسی انجام گردید. در این راستا ابتدا از یک مثال استاندارد با دو حلقه چاه برداشت با دبی 85/1142 و 57/1428 مترمکعب بر روز جهت شبیه سازی تراز سطح ایستابی در مدت 210 روز استفاده گردید. پس از ارزیابی صحت مدل، تراز سطح ایستابی قبل از تزریق براساس شرایط موجود و پس از تزریق با استفاده از 20 حلقه چاه تزریق با دبی ثابت 44/7638 مترمکعب بر روز در 12 گام زمانی ماهانه در آبخوان آزاد دشت بیرجند شبیه سازی شد. مقایسه ی نتایج مدل تحلیل هم هندسی و حل تحلیلی در آبخوان استاندارد با معیارهای ارزیابی برآورد شده معادل 0096/0-ME=، 0111/0MAE= و 0146/0RMSE= و نیز در آبخوان آزاد دشت بیرجند با معیارهای ارزیابی 033/0-ME=، 372/0MAE= و 229/0=RMSE بر صحت مدل در شبیه سازی تراز سطح ایستابی قبل از تزریق دلالت دارد. همچنین پس از شبیه سازی طرح احداث چاه های تزریق، با درون یابی تراز به دست آمده در نقاط کنترلی در محل 10 حلقه چاه مشاهده ای موجود در آبخوان، نتایج در پایان دوره ی شبیه سازی افزایش تراز سطح ایستابی را حداکثر به میزان 53/60 سانتی متر در چاه مشاهده ای شماره 2 و حداقل به میزان 25/1 سانتی متر در چاه مشاهده ای شماره 9 نشان می دهد.
کلید واژگان: تحلیل هم هندسی, چاه تزریق, شبیه سازی عددی, طرح تغذیه مصنوعی, منابع آب زیرزمینیNumerical modeling of unconfined aquifer artificial recharge plan using Isogeometric analysis methodCurrently, uncontrolled extraction of groundwater resources has led to a decline in the water table of aquifers, especially in arid and semi-arid regions. Today, one of the ways to improve the water table of aquifers is the use of artificial recharge plans. This study has been done to numerically simulate the artificial recharge plan of Birjand plain through the construction of injection wells using the numerical model of Isogeometric analysis. In this regard, first a standard example with two wells with discharges of 1142.85 and 1428.57 m3/day was used to simulate the water table for 210 days. After evaluating the accuracy of the model, the water table before injection was simulated based on the existing conditions and after injection using 20 injection wells with a constant flow of 7638.44 m3/day in 12 time steps in the unconfined aquifer of Birjand plain. Comparison of the results of Isogeometric analysis and analytical solution model in standard aquifer with estimated evaluation criteria equal to ME=-0.0096, MAE=0.0111 and RMSE=0.0146 and also in Birjand plain unconfined aquifer with evaluation criteria of ME=-0.033, MAE=0.372 and RMSE=0.229 shows the model accuracy in simulating the water table before injection. Also, after running the numerical code of the injection wells construction plan, by interpolating the water table obtained at the control points in the location of 10 existing observation wells, the results at the end of the simulation period shows increasing the water table maximum 60.53 cm in observation well number 2 and minimum 1.25 cm in observation well number 9.
Keywords: Artificial recharge plans, Groundwater resources, Injection Well, Isogeometric Analysis, Numerical simulation -
یکی از راهکارهای مقابله با مسایل مربوط به توزیع زمانی و مکانی نامناسب منابع آبی، استفاده بهینه از مخازن سدها است. سیستم های مخزنی به تحلیل، مدیریت صحیح و بهره برداری مناسب از منابع آب می پردازد و سعی دارد که سیستم های منابع آب را به گونه ای طراحی نماید که اهداف خاصی همچون تولید انرژی برقابی، تامین آب شرب و کشاورزی، کنترل سیلاب های مخرب و غیره را با توجه به مجموعه ای از محدودیت ها، به صورت بهینه تحقق بخشد. به همین منظور در این تحقیق تابع هدف کمینه سازی مجموع توان دوم اختلاف نیاز کشاورزی از رهاسازی برای حل مسیله بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد امیرکبیر مورد استفاده قرار گرفته است. هدف از این تحقیق بررسی کارایی نسخه تک هدفه الگوریتم هایی مانند الگوریتم چندجهانی و ژنتیک بوده و همچنین کارایی ترکیبی از این دو الگوریتم (MVGA) نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی الگوریتم های چندجهانی، ژنتیک و MVGA نشان داد که الگوریتم MVGA مشابه با GA در تعداد تکرار کمتر به ترتیب با مقادیر تابع هدف 29/24 و 22/24 جواب بهتری نسبت به الگوریتم MVO با مقدار تابع هدف 14/29 پیدا می نماید. نتایج این تحقیق نشان داد که برای افزایش کارایی یک الگوریتم می توان آن را با الگوریتم دیگری ترکیب نمود. در این تحقیق ترکیب الگوریتم ژنتیک با الگوریتم چندجهانی باعث بهبود عملکرد الگوریتم چندجهانی به میزان 64/16 درصد شده است.
کلید واژگان: الگوریتم چند هدفه, الگوریتم ژنتیک, الگوریتم چندجهانی, الگوریتم ترکیبی, معیارهای عملکردOne of the solutions to deal with improper temporal and spatial distribution of water resources problems is the optimal use of dam reservoirs. Reservoir systems analyze, properly, manages and properly utilizes water resources and tries to design water resources systems in such a way that specific purpose such as hydropower generation, drinking water supply and agriculture, control of destructive floods, according to a set of Implement the constraints optimally. For this purpose, in this study, the objective function of minimizing the total power of the difference between the demand of agriculture and release has been used to solve the problem of optimizing the operation of the Amirkabir reservoir. The purpose of this study was to evaluate the performance of single-objective versions of algorithms such as multi-verse optimizer and genetic algorithm, as well as the performance of a combination of these two algorithms (MVGA). The results of the study of meta-heuristic algorithms indicated that among the multi-verse, genetic algorithm and MVGA algorithm, the MVGA algorithm similar to GA has a lower number of iterations with objective function values of 24.29 and 24.22, respectively, better than the MVO algorithm with objective function values 29.14. The results of this study showed that to increase the efficiency of one algorithm, it can be combined with another algorithm. In this study, the combination of genetic algorithm with multi-world algorithm has improved the performance of multi-world algorithm by 16.64%.
Keywords: Multi-objective Algorithm, genetic algorithm, Multiverse Algorithm, Hybrid Algorithm, Performance Criteria -
Due to the difficulty in measurement of transverse velocity in floods, it is necessary to use appropriate models for this aim. Hydrodynamic complexity of the flow in the middle of the flood is another reason for usage of precise models. Accurate prediction of flows is very difficult due to the complexity of its nature and the lack of accurate data. Here, two-dimensional modeling of the flood has been done using the finite element method (FEM). The case study is a real field river. The achieved results from the finite element model are compared with the observational data at three stations. In order to evaluate the model performance, the root mean square error (RMSE) is calculated. The relative error and the RMSE are 0.143 and 0.229 m, respectively. This amount of value indicates the high accuracy of the proposed model. In addition, computational cost including time spending and efficiency of FEM is satisfactory and this model can be used as a good tool for flow simulation.Keywords: Finite Elements, Flood, River, Simulation, Shallow Water Equations
-
Due to the fact that ecosystems are more fragile and sensitive in arid and semi-arid regions of the world, the phenomenon of floods and the resulting damage and loss will be more severe in these areas. The subject of river canals and their morphology is one of the key topics in engineering and river management, which can be used to obtain a useful set of information about the geometric shape, bed shape, longitudinal profile, cross sections, over time. Default geometric relationships in hydrological models such as Kineros2 are based on field measurements in US watersheds and cause uncertainty in model results. Therefore, the purpose of this study is to determine the regional statistical relationships between the width and depth of the canal with the area of the upstream watersheds for employing in hydrological models such as Kineros2, and the width and depth of the canal with other basin characteristics. The data in this research are mainly topographic maps of Neishabour Bar watershed. Thus, according to topographic maps, preliminary studies were carried out to identify sub-basins. In this study, the basin is divided into 34 sub-basins that involve Lar Formation (in 16 sub-basins), and marl (in 18 sub-basins), where, 27 sub-basins in upstream are non-orchard lands. The linear and nonlinear regressions and equations were studied and evaluated using the software such as Excel, SPSS, Curve Expert, and XLSTAT. The results of correlation of physical parameters with canal width and depth, nonlinear regression analysis and analysis of variance in the relationships between canal depth/width with upstream area in the whole basin (R2=0.58 for canal depth and R2=0.14 for canal width), in upstream Lar formation, in downstream and non-orchard lands, showed a greater impact of the upstream acreage on the canal depth relative to the width (due to the higher coefficient of determination and less error). Furthermore, the separation of sub-basins in terms of geological formation and the presence of orchards had a significant effect on improving equations and reducing errors. The greater impact of the canal depth than the width from the upstream area is mostly related to successive droughts and the absence of flash floods in the area to change the canal depth, while the width of the canals has been mainly a function of human manipulations on the river bed. Stepwise linear regression analysis also showed a higher correlation between canal depth than the canal width with the physical parameters of the basin (R2=0.85 and R2=0.77, respectively).
Keywords: Canal width, depth, Regression analysis, River morphology, Semi-arid region, Statistical equations, Regional equations, watershed -
آلوده شدن آب های سطحی به ویژه رودخانه ها، مشکلات جدی را در رابطه با سلامت انسان و محیط زیست به وجود آورده است. یافتن راه حل هایی کارآمد جهت کنترل آلودگی رودخانه ها به منظور کاهش آسیب بر مصرف کننده و محافظت از محیط زیست، بسیار ضروری می باشد. در این تحقیق، برنامه مدیریت کیفی رودخانه، راهکاری را به منظور کاهش آسیب آلودگی به مصرف کننده با استفاده از الگوریتم PSO می دهد. منطقه مورد مطالعه، رودخانه قشلاق در کردستان ایران می باشد. برنامه تخصیص ورود بار آلودگی در ساعت های مختلف شبانه روز بوده و 8 منبع نقطه ای، آلودگی را وارد رودخانه قشلاق می کنند. همچنین در تمام ساعت های شبانه روز، برداشت آب از رودخانه قشلاق توسط مصرف کننده پایین دست انجام می شود. 192 متغیر از متغیرهای تصمیم این تحقیق، متناظر با مقدار جرم آلودگی ورودی از این منابع در ساعت های مختلف شبانه روز می باشند و 8 متغیر تصمیم دیگر مربوط به موقعیت مکانی بهینه ورود آلودگی به رودخانه است. نتایج نشان داد که در حالت مدیریت شده غلظت آلودگی از حد مجاز بالاتر نرفت، در حالی که در حالت مدیریت نشده غلظت آلودگی در بسیاری از دقایق در طول رودخانه قشلاق، از حد مجاز بالاتر می رود. برنامه مدیریت کیفی رودخانه که موقعیت مکانی بهینه و برنامه زمانی را برای ورود آلودگی به رودخانه تعیین می کند، به میزان قابل توجهی آسیب به مصرف کننده را کاهش داد، به گونه ای که تابع هدف مسیله به میزان 7/97% کاهش یافت.
کلید واژگان: کنترل آلودگی, موقعیت مکانی بهینه منبع آلودگی, برنامه زمانی, برداشت آب, آسیب مصرف کنندهPollution of surface water especially rivers has created serious problems for both human health and environment. Finding efficient solutions for controlling river pollution is essential in order to reduce damage for the consumer to protect the environment. In this research, river quality management planning is determined in a way that minimized the rate of pollution damage with using particle swarm optimization. The case study is Gheshlagh River in Iran, Kurdistan province. The timetable for entering contamination is at different hours of the day, and eight source points enter contamination to the Gheshlagh River. Also in all hours of the day, water harvesting from the Gheshlagh River is carried out by the downstream consumers. The 192 of decision variables of this research are corresponding to the amount of contamination entering from these sources at different times. Also, 8 decision variables are corresponding to the optimal location of contamination entering to the river. The results indicate that in the optimal condition the value of contamination does not exceed from the allowable limited. However in the unmanaged condition, the contamination value exceeds the allowable limit. The river quality management planning which determines the optimal location and the timetable of pollution discharge, reduced significantly consumer's damages. So that the objective function of this study was reduced by 97.7%.
Keywords: Pollution control, Optimal Location of Pollution Source, timetable, water harvesting, Damage for the Consumer -
سابقه و هدف
ذخایر آب زیرزمینی در ایران یکی از اصلی ترین منابع تامین آب می باشد که در چند دهه اخیر بروز عواملی همچون توسعه، افزایش استحصال از آب زیرزمینی و خشکسالی موجب کاهش کمیت و کیفیت این منابع شده است. از این رو باید مدیریت صحیحی برای حفاظت و پایداری از این ذخایر ارزشمند صورت گیرد و تا حد ممکن از بروز پیامدهای منفی بیشتر جلوگیری شود. عدم مدیریت درست در بهره برداری از آبخوان بیرجند، شرایط لازم برای فرونشت، حادثه ای غیر قابل اصلاح، این دشت را فراهم می کند. از این رو با توجه به اهمیت این ذخایر ارزشمند باید راهبردهای مناسبی در جهت پایداری این منابع مورد بررسی قرار گیرد. با افزایش آگاهی در مورد کیفیت آب های زیرزمینی این منطقه و شبیه سازی انتقال آلودگی های احتمالی موجود در این آب ها می توان به جهت و سرعت انتقال آلودگی پی برده، مناطقی را که در سال های آینده با خطر آلودگی آب های زیرزمینی مواجه می شوند، تعیین کرد. شناسایی و تحلیل وضعیت آبخوان در جهت ارزیابی اثرات اجرای سناریوهای مدیریتی مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش هادر ابتدا مدل سازی عددی آبخوان بیرجند اجرا شد. شبیه سازی عددی MODFLOW محدوده آبخوان بیرجند در دو حالت ماندگار و غیرماندگار در سال 1390 اجرا شد. سپس واسنجی هدایت هیدرولیکی در تاریخ مذکور انجام گردید و برای دو سال 1391 و 1392 صحت سنجی شد. سپس سناریو های لازم جهت اجرا پروژه، در نظر گرفتن نقاط مختلف به منظور تخلیه فاضلاب و تغذیه مصنوعی، تعریف شد. در آخر اثرات احیا، افزایش و کاهش 20 درصدی برداشت بر حرکت آلاینده با استفاده از MODPATH بررسی شد.
یافته هانتایج حاصل از کالیبراسیون نشان می دهد که خطای میان تراز (RMSE) مشاهده شده و محاسبه شده 071/1 متر است که مطلوب می باشد. همچنین تراز محاسبه شده توسط مدل نشان دهنده حرکت آب های زیرزمینی در جهت شیب غالب منطقه یعنی از شرق و شمال شرقی به غرب و جنوب غربی است. همچنین نحوه حرکت ذرات منطبق بر گرادیان آب های زیرزمینی و در جهت کلی شرق به غرب است. طول حرکت ذره در زمان معین در قسمت شرقی آبخوان کمتر از قسمت غربی آن است.
نتیجه گیریبا توجه به سناریوهای اعمالی می توان نتیجه گرفت افزایش و کاهش 20 درصدی برداشت از آب زیرزمینی بیرجند تفاوت قابل توجهی در مدت 10000 روز در جهت و مسیر انتقال ذرات آلاینده ایجاد نمی کند اما طرح تغذیه مصنوعی تاثیر قابل ملاحظه ای در نحوه انتقال ذرات آلاینده می گذارد. لذا با توجه به مشکلات موجود در آب زیرزمینی بیرجند اجرای طرح تغذیه مصنوعی برای این شهر الزامی است
کلید واژگان: انتقال آلودگی, جریان آب زیرزمینی, GMS, MODFLOW, MODPATHBackground and objectivesGroundwater reserves in Iran is one of the main sources of water supply that in recent decades, the emergence of factors such as development, increased groundwater extraction and drought has reduced the quantity and quality of these resources. Therefore, proper management should be done to protect and sustain these valuable reserves and to avoid further negative consequences as much as possible. Lack of proper management in the operation of Birjand aquifer, the necessary conditions for subsidence, an irreparable accident, provides this plain. Therefore, given the importance of these valuable reserves, appropriate strategies for the sustainability of these resources should be considered. By increasing awareness about the quality of groundwater in this area and simulating the transfer of potential contaminants in these waters, we can understand the direction and speed of contamination transfer, determine the areas that are at risk of groundwater pollution in the coming years. Identification and analysis of aquifer status were evaluated in order to evaluate the effects of management scenarios.
Materials and methodsAt first, numerical modeling of Birjand aquifer was performed. MODFLOW numerical simulation of Birjand aquifer area was performed in two permanent and non-permanent modes in 2011. Then the hydraulic conductivity calibration was performed on the mentioned date and validated for two years 1391 and 1392. Then, the necessary scenarios for the project, considering different points for wastewater discharge and artificial feeding, were defined. Finally, the effects of reduction, increase and decrease of 20% harvest on pollutant movement were investigated using MODPATH.
ResultsThe calibration results show that the observed and calculated mid-level error (RMSE) is 1.071 meters, which is desirable. Also, the level calculated by the model indicates the movement of groundwater in the direction of the dominant slope of the region, ie from east and northeast to west and southwest. Also, the way particles move corresponds to the groundwater gradient and in the general direction from east to west. The length of motion of the particle at a given time in the eastern part of the aquifer is less than the western part.
ConclusionAccording to the applied scenarios, it can be concluded that increasing and decreasing the withdrawal of Birjand groundwater by 20% does not make a significant difference in the direction and route of pollutant transfer during 10,000 days, but the artificial feeding scheme has a significant effect on the transfer Leaves pollutant particles. Therefore, due to the problems in the groundwater of Birjand, the implementation of artificial nutrition plan for this city is necessary.
Keywords: Contamination transfer, Groundwater flow, GMS, MODFLOW, MODPATH -
در این مطالعه به کمک روش فیلترذره ای و مدل عددی بدون شبکه جریان آب زیرزمینی، مقادیر دقیق سطح آب در مرزهای هد ثابت آبخوان بیرجند تعیین شدند. فیلتر ذره ای یکی از روش های همگون سازی داده ها بوده که در جهت کالیبراسیون آنلاین و بهبود عملکرد مدل های عددی دینامیکی کمک شایانی می کند. همچنین مدل عددی بدون شبکه، از جمله مدل هایی است دامنه محاسباتی را شبکه بندی نمی کند و معادلات را تنها بر روی گره ها اعمال می کند. در این آبخوان نه جبهه ورودی و یک جبهه خروجی هد ثابت وجود دارد که این جبهه ها در مدل بدون شبکه، تعداد 105 گره مرزی را شامل می شوند. پس از تعیین حدود بالا و پایین سطح آب برای هر یک از این گره ها در الگوریتم فیلتر ذره ای مقادیر دقیق هد در نقاط مرزی تعیین شد و سپس به کمک مدل شبیه ساز، سطح آب زیرزمینی بدست آمده با مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. نزدیکی نتایج به مقادیر مشاهداتی، قدرت این روش در جهت تخمین مقادیر دقیق مرزی را نشان داد، به طوریکه، با اتصال این روش کالیبراسیون به مدل بدون شبکه، خطای جذر میانگین مربعات از 757/0 به 386/0 متر رسید. این مقدار کاهش در مقدار خطا، ضرورت اضافه شدن این روش، به تمامی مدل های آب زیرزمینی را نشان می دهد. همچنین نتایج نشان دادند که با افزایش تعداد ذرات، در روش فیلتر ذره ای، دقت نتایج بالاتر می رود، به طوریکه خطای جذر میانگین مربعات با در نظرگرفتن 500، 700 و 1000 ذره به ترتیب 484/0، 401/0 و 386/0 متر می باشند.
کلید واژگان: آبخوان بیرجند, خطای جذر میانگین مربعات, شرایط مرزی هد ثابت, فیلتر ذره ای, مدل بدون شبکه جریان آب زیرزمینیHaving the exact values of boundary conditions is one of the effective way to accurate groundwater models. In the present study, the exact value of constant head boundaries in Birjand aquifer is specified with the usage of particle filter linked to meshless groundwater model. Particle filter known as one of the data assimilation methods applies to dynamic systems in order to improve their performance. Meshless model, one of the numerical models that do not mesh the problem domain, enforces the governed equation to nodes. Birjand aquifer with almost 269 km2 area, has 190 extraction and 10 observation wells. There are also nine inflow and one outflow regions with constant head boundary conditions, which include 105 boundary nodes. After determination of the lower and upper bounds of groundwater head for each node, the exact values of this parameter is computed. Finally, the simulated groundwater head compared with observation data. The closeness of the achieved results to the observation data showed the performance of the engaged method, as the results indicated a significant decrease in RMSE occurs just with the usage of particle filter linked to meshless model. RMSE value reduced to 0.386 m as its previous value was 0.757 m. The results also showed that the model was more accurate when the number of particles in particle filter increased. The RMSE value for 500, 700 and 1000 particles were 0.484, 0.401 and 0.386m respectively.
Keywords: Birjand aquifer, RMSE, Constant Head Boundary Condition, Particle Filter, Meshless Groundwater Flow Model -
هدف
ابداع فن آوری های نو و بهره گیری از روش های پیشرفته و نرم افزارها در محیط متخلخل کمک زیادی در حل مسایل مرتبط با آبهای زیرزمینی و بهینه سازی آن کرده است. در مناطقی که آب شرب از طریق ذخایر آب زیرزمینی تامین میشود استفاده روش های نوین در جهت بهینه سازی اقتصادی کمک زیادی خواهد کرد. هزینه های پمپاژ و میزان مصرف آب باید کنترل و بهینه شده و اثرات متقابل آنها بررسی می شود. تامین اب شرب از منابع آب زیرزمینی باید بر طبق یک برنامه دقیق از پیش طراحی شده انجام گیرد تا هم از نقطه نظر هزینه پمپاژ و هم از نظر انرژی بهینه شده و آب با قیمت مناسب و صرف انرژی بهینه به مصرف کننده تحویل شود.
روشدر این مطالعه از الگوریتم فراابتکاری ازدحام ذرات (PSO) به منظوره بهینه سازی پمپاژ چاه های آب زیرزمینی که تامین کننده آب شرب هستند استفاده شد. از داده های میزان افت سطح ایستابی و هزینه ی مورد نیاز برای پمپاژ در چاه های طرح تامین اب شرب شهر مشهد استفاده شد. نتایج نشان می دهد که با بهره گیری از الگوریتمPSO علاوه بر تامین قیود مسئله ، میتوان هرینه استحصال آب را کم کرد.
یافته هانتایج نشان میدهد که با یکسان نگه داشتن تعداد چاه در طرح موجود و با اعمال این الگوریتم هزینه پمپاژ4.3 درصد کاهش می یابد. همچنین نتایح تحلیل حساسیت نشان می دهد برای یک مقدار مشخص و ثابت آب، با افزایش 100 درصدی نرخ پمپاژ با دو حلقه چاه نیاز آبی مورد نظر تامین می شود و هزینه های کل حدود 56 درصد کاهش می یابد. همچنین با کاهش نرخ پمپاژ، تعداد چاه مورد نیاز برای تامین نیاز آبی مشخص به 7 حلقه افزایش یافته و هزینه های کل 26 درصد افزایش می یابد.
کلید واژگان: آب زیرزمینی, الگوریتم بهینه سازی دسته ذرات, پمپاژ, PSOThe interaction effect of pumping costs and water consumption must be controlled and optimized. Supplying drinking water from underground water resources must be done according to a precise pre-designed plan so that It is optimized for both pumping and energy costs and Water should be delivered to the consumer at a reasonable price and with optimal energy consumption. In this study particle swarm metaheuristic algorithm (PSO) was used to optimize the pumping of groundwater wells that supply drinking water. The data of rate of shortage of statistic surface and the required cost were used for pumping in the Mashhad drinking water supply wells. The results show that by using the PSO algorithm, in addition to providing problem constraints, water extraction could be reduced. Results show that by keeping the number of wells the same in the current design and by applying this algorithm the cost of pumping is reduced by 4.3%. The results of sensitivity analysis also show that for a certain amount of water With a 100% increase in pumping rates with two wells, the water demand will be provided and the total costs will be reduced by about 56 percent. Also by reducing the pumping rate the number of required wells for supplying certain water needs has increased to seven and the total costs will be increased by 26 percent.
Keywords: Groundwater, Particle Optimization Algorithm, pumping, PSO -
The present study employs a mathematical method, i.e. Particle Filter (PF), to accurately estimate the parameters of three standard aquifers. The method is linked to a new developed numerical method, i.e. meshless local Petrov-Galerkin based on the moving kriging method (PF-MLPG-MK), to determine the aquifer parameters such as hydraulic conductivity coefficient, transmissivity coefficient, and storage coefficient or specific yield appropriately. For this purpose, a set of particles scattered in the state space. Each particle has two features: location and weight. Particles with greater weight values have the closer location to the estimation. Weight values which are assigned to each particle is computed based on the maximum likelihood function. This function is calculated in MLPG-MK simulation model. Overall, by linking particle filter model to the accurate simulation model, an efficient estimation method for aquifer parameters is obtained. This model applied to three standard aquifers. In the first standard aquifer, the estimated parameters of hydraulic conductivity and specific yield were 30.21 and 0.143, respectively. However, the exact values are 30 and 0.15. Also, in the second standard aquifer, the predicted transmissivity and storage coefficients were 99.7038 and 0.001057 whereas their true values are 100 and 0.001. In the third aquifer, the exact value of six parameters were achieved. The sensitivity analysis of the number of particles was carried out. Results revealed that with increasing the particles more accuracy will be achieved. 60, 80 and 100 particles were considered in the model. Results for 100 particles showed more accuracy.Keywords: Aquifer Hydrodynamic Parameters, Groundwater modelling, Particle Filter, Meshless Local Petrov-Galerkin
-
ترسیم و تعیین حریم کمی چاه ها از جمله اقداماتی است که باید در هر آبخوان صورت بگیرد. روش های مورد استفاده به منظور رسم این محدوده در دو بخش ساده و پیچیده قرار می گیرند. در بخش ساده از چندین رابطه ریاضی و در بخش پیچیده از مدل های عددی استفاده می شود. در این پژوهش برای اولین بار با استفاده از الگوریتم گام تصادفی و مدل عددی اجزاء محدود، حریم کمی چاه های موجود در یک آبخوان استاندارد محصور و آبخوان آزاد بیرجند تعیین و ترسیم شدند. پس از مدل سازی سطح آب زیرزمینی در دوره 12 ماهه 1390-1391 به کمک شبیه ساز FeFlow، حریم کمی برای چاه ها ترسیم شدند. در آبخوان استاندارد حریم کمی برای هر سه چاه بهره برداری به صورت جداگانه در دو دوره 50 و 180 روزه ترسیم شدند. نتایج نشان دادند که کشیدگی حریم برای هر سه چاه به سمت قسمتی از آبخوان می باشد که سطح آب زیرزمینی بالاتری نسبت به بقیه مناطق دارد. همچنین در مناطقی از آبخوان که قابلیت انتقال بیشتری دارند، حریم عریض تر بوده و با ورود به مناطقی با قابلیت انتقال کمتر، از عرض آن کاسته و باریک تر می شود به طوریکه در چاه شماره دو عرض حریم در منطقه 3، 86/302 متر بوده و این در حالی است که در منطقه 2 که قابلیت انتقال کمتری دارد، 46/267 متر می باشد. در آبخوان بیرجند که شامل 190 حلقه چاه است، 5 چاه به طور دلخواه انتخاب شدند و حریم کمی برای آن ها در دو دوره پنج و سی ساله ترسیم شدند. نتایج نشان دادند که کشیدگی حریم به سمت مرزهای هد ثابت مطابق با الگوی جریان بوده و دو پارامتر دبی و هدایت هیدرولیکی نقش بسزایی در شکل آن دارد. به طوریکه در چاه شماره 5، که کمترین دبی برداشت را دارد، طول حریم در دوره 5 ساله حداقل مقدار یعنی 62/364 متر داشته است.کلید واژگان: آبخوان محصور و آزاد, الگوریتم گام تصادفی, ترسیم حریم کمی, مدل عددی اجزاء محدود(FeFlow)Determination of wells' capture zones are one of the important issues which must be considered in every aquifers. Methods used for depicting this area divides into two simple and complex methods. Through the simple one several mathematical equations utilized and in the complex method, numerical models are applied. In this study, for the first time, the capture zone of the extraction wells in a standard confined aquifer and Birjand unconfined aquifer was determined using Feflow simulation model. After the simulation procedure in the period of 1390-1391 with monthly time step, the groundwater head is obtained, then the capture zone for each well was depicted. In confined aquifer this area individually determined for 3 extraction wells in two periods of 50 and 180 days. The results showed that the extension of the capture zone for all three wells is toward the part of the aquifer with higher groundwater level. Also, the results revealed that, in areas of the aquifer with higher transmissivity coefficient, the zone is more extended and for the areas with lower transmissivity coefficient, its width decreases and becomes narrower. For instance in second well the width of capture zone in the third zone is 302.86 m, however, it is 267.46 m in the second zone. In Birjand aquifer which consists of 190 extraction wells, 5 wells were chosen randomly to depict capture zone for them in five years and thirty years period. The results revealed that the extension of the capture zones were corresponded to the flow direction. Also, extraction rate of wells and hydraulic conductivity coefficient were two effective parameters in the shape of these zones. As the fifth well in Birjand aquifer with the least value of discharge rate had the smallest length of capture zones among all the wells.Keywords: Confined, Unconfined Aquifer, Depiction of the Capture Zone, Finite Element Numerical Model, Random Walk Algorithm
-
اصلاح کنتورها و افزایش دقت در آنها موجب افزایش بهره وری شبکه توزیع آب، استفاده بهینه از منابع آب و کاهش میزان آب بدون درآمد می شود.تحقیق حاضر با هدف شناسایی مقدار آب بدون درآمد ناشی از عدم دقت کنتورهای مشترکین روستاهای شهرستان بیرجند انجام گرفت. در این تحقیق با روش نمونه گیری تصادفی سیستماتیک 1007 کنتور معادل 5 درصد مشترکین خانگی روستاهای شهرستان بیرجند انتخاب شده و با در نظر گرفتن پارامتر عمر کنتور به شش طبقه با عمر 3-1 سال، 6-4 سال، 9-7 سال، 12-10 سال، 15-13 سال و 18-16 سال تقسیم بندی شدند. نتایج تحقیق نشان داد که 3/75 درصد کنتورها دارای خطای در محدوده مجاز و 7/24 درصد دارای خطای بیشتر از محدوده مجاز بوده که 5/19 درصد آنها دارای خطای مثبت و 2/5 درصد دارای خطای منفی بودند. با افزایش عمر کنتور از دقت کنتور کاسته شده و عمدتا حجم آب واقعی عبوری را بیشتر ثبت می گردد. با توجه به مصارف سال 1396، متوسط وزنی ضریب تصحیح کنتورهای تست شده 049/1 بدست آمد و اعمال این ضریب در مصرف سال مشترکین مورد مطالعه و محاسبه مجدد آب بها قبوض، باعث افزایش 7/4 درصدی میزان مصارف و 89/16 درصدی درآمد این شرکت شد. همچنین با این اعمال ضریب تصحیح در آب مصرفی سال 1396 کل مشترکین استان، مشخص شد که سهم آب بدون درآمد ناشی از عدم دقت کنتور مشترکین 97/2 درصد حجم آب تولیدی و 9/4 درصد حجم مصارف مجاز با درآمد این شرکت است.کلید واژگان: دقت کنتور, آب بدون درآمد, شهرستان بیرجندChecking of flow meters and increasing their accuracy will increase the efficiency of the water distribution network, optimal use of water resources and decrease the amount of Non-Revenue water. This study was carried out to identify the amount of Non-Revenue water due to the inaccuracy of the flow meters of subscribers in the villages of Birjand. In this research, a systematic random sampling method of 1007 flow meters was used. This is equivalent to 5% of household subscribers in the villages of Birjand. Taking into account the lifetime of the flow meter, the flow meters were divided into six groups of 1-3 years, 6-4 years, 9-7 years, 10-12 years, 13-15 years and 16-18 years. The results of this study showed that 75.3% of the flow meters had an error in the allowed range and 24.7% had a higher error than the permitted range, 19.5% of them had a positive error and 5.2% had a negative error. By increasing the life of the flow meter, the precision of the flow meter is reduced and the volume of the actual flow of water is mostly recorded. According to the expenditures of 1396, the average weight of the corrected coefficient of the tested meters was 1.049 and the application of this coefficient in the consumption of the year studied subscribers and the recalculation of water bills, increased by 4.7 percent of the cost and 16.98 percent of revenue It was a company. Also, with these correction coefficients in total water consumption in 1396, the total subscribers of the province, it was found that the volume of Non Revenue water due to the lack of precision of the meter consumed 2.97% of the volume of producing water and 4.9% of the volume of allowable consumption of the company's revenue.Keywords: : Accuracy of flow meter, Non-revenue Water, Birjand City
-
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.
کلید واژگان: آبخوان بیرجند, روش عددی MLPG, محاسبه بیلان, مدلسازی جریان آب زیرزمینیHaving a pervasive knowledge about the groundwater balance conducts the engineers and managers to have an optimal management about these resources. In the present study, with using meshless local Petrov-Galerkin, one of the meshless methods in the field of fluid dynamic, groundwater balance is computed for a real field aquifer. The independency of this method from meshing the domain, removes the drawbacks and errors come from meshing state and improves the accuracy of results. The case study is Birjand unconfined aquifer located in South Khorasan province, east of Iran. After groundwater flow simulation and model calibration in one year 2011-2012 with monthly time step, the groundwater head is computed for each month and compared with the results of finite difference method (FDM). RMSE, MAE and ME criterion are calculated for both methods. They are 0.757m, 0.573m, -0.08m for MLPG method and 1.197m, 1.434m, 0.159m for FDM, respectively. The higher results of MLPG shows more correspondence of this method to real condition of aquifer. Finally, the input and output volume of water are computed for the aquifer. They are almost 91 and 88 MCM respectively. Therefore, the value of groundwater balance is computed. It was 3 MCM with minus sign which indicated the higher amount of output regarding to inputs.
Keywords: Balance Computation, Groundwater flow Simulation, MLPG numerical method, unconfined aquifer -
در این تحقیق دو تابع هدف متضاد برای حل مسئله بهینه سازی بهره برداری از مخازن چاه نیمه مورد استفاده قرار گرفت. تابع هدف اول کمینه سازی مجموع توان دوم اختلاف تقاضای کشاورزی از رهاسازی و تابع هدف دوم بیشینه سازی شاخص اعتمادپذیری تعریف گردید. در این مطالعه برای مقایسه الگوریتم های مورد بررسی از معیارهای زمان اجرای الگوریتم، تعداد راه حل های واقع در جبهه بهینه پارتو و معیارهای فاصله، پراکندگی، همگرایی و فاصله نسلی بهره برده شد. نتایج حاصل از بررسی الگوریتم های فرا ابتکاری نشان داد که از بین الگوریتم های MOPSO، MOGOA و MOALO، الگوریتم های MOALO و MOGOA از کارایی بالاتری نسبت به الگوریتم MOPSO برخوردار بودند. بر اساس معیارهای عملکرد زمان اجرای الگوریتم و معیار پراکندگی الگوریتم MOPSO کارایی بالایی را از خود نشان داد و بر اساس معیارهای فاصله، همگرایی و فاصله نسلی الگوریتم MOGOA کارایی بالایی را از خود نشان داد. با توجه به معیار تعداد راه حل های واقع در جبهه بهینه پارتو الگوریتم MOALO کارایی بالاتری را نسبت به دیگر الگوریتم ها از خود نشان داده است. همچنین الگوریتم های MOALO و MOGOA جبهه بهینه پارتو را به نحو موثری پوشش داده اند و می توان گفت راه حل هایی که این دو الگوریتم در جبهه بهینه خود یافته اند یک مجموعه غنی از راه حل های بهینه را ایجاد نموده که نه تنها جبهه بهینه پارتو را به نحو موثری پوشش داده بلکه بر راه حل های الگوریتم دیگر نیز غلبه دارد. بنابراین به نظر می رسد هیچ یک از معیارهای مذکور نمی تواند به تنهایی ملاک برتری یک الگوریتم نسبت به دیگر الگوریتم ها در حل یک مسئله بهینه سازی باشد.
کلید واژگان: الگوریتم ازدحام ذرات, الگوریتم ملخ, الگوریتم مورچه گیر, معیار عملکرد, همگراییin this research, two conflicting objective functions used to solve the problem of optimization operation of Sistan's Chah Nimeh reservoirs. The first objective function defined minimizing the total of second power of difference between agricultural demand and release and the second objective function defined maximizing the reliability index. In this study, to compare the studied algorithms, the criteria of the algorithm's run time, the number of solutions in the optimal Pareto front, and distance, dispersion, convergence and generation distance were taken. The results of the study of Meta-Heuristic algorithms indicated that among MOPSO, MOGOA and MOALO algorithms, MOALO and MOGOA algorithms were more efficient than MOPSO algorithm. According to the performance criteria of the algorithm's run time and the dispersion criteria, the MOPSO algorithm showed high efficiency and according to the performance criteria of the distance, convergence and generation distance criteria, the MOGOA showed high efficiency. According to the performance criteria of the number of solutions on the optimal Pareto front MOALO algorithm showed high efficiency. Also, MOALO and MOGOA algorithms effectively covered optimal pareto front. It can be said, the solutions of these algorithms find in themselves optimal pareto front, create a rich set of optimal solutions that not only effectively cover the optimal Pareto front, but also dominate the solutions of the other two algorithms. Therefore, it seems that none of these performance criteria can alone determine the superiority of an algorithm than other algorithms in solving an optimization problem.
Keywords: Antlion Algorithm, Convergence, Grasshopper Algorithm, Particle swarm algorithm, Performance Ceriteria -
با توجه به افت تراز سطح ایستابی در بسیاری از آبخوان های ایران به دلیل برداشت های بی رویه از این منابع، اجرای طرح احیاء و تعادل بخشی جهت مدیریت آبخوان ها به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک حایز اهمیت است. از جمله راهکارهای مدیریتی موجود در این طرح که سبب ذخیره آب به صورت مستقیم در آبخوان ها می گردد تغذیه ی مصنوعی به روش چاه تزریق می باشد. هدف از تحقیق حاضر بررسی اثر چاه های تزریق بر تراز آبخوان آزاد دشت بیرجند در شرایط غیرماندگار با استفاده از مدل عددی MODFLOW-2000 و براساس تزریق حجم رواناب سالانه ی دشت می باشد. در این راستا ابتدا اطلاعات مربوط به مشخصات هیدرودینامیکی آبخوان شامل هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه، چاه های مشاهده ای، چاه های برداشت، تغذیه از سطح، رقوم ارتفاعی آبخوان، سنگ کف و زهکش تهیه گردید. سپس تراز سطح ایستابی آبخوان با مدل MODFLOW-2000 در نرم افزار GMS 7.1 در حالت ماندگار و در محیط اشباع در طول سال آبی90-89 شبیه سازی شد. پس از شبیه سازی، مدل ایجاد شده با روش کالیبراسیون دستی واسنجی و نتایج حاصل از حالت ماندگار به عنوان ورودی به مدل غیرماندگار وارد و سپس واسنجی شد. همچنین تحلیل حساسیت مدل نسبت به پارامترهای هدایت هیدرولیکی و ضریب آبدهی ویژه بررسی و صحت مدل در بازه ی زمانی 91-90 مورد ارزیابی قرار گرفت. در انتها سناریوی مدیریتی تغذیه ی مصنوعی با استفاده از روش چاه تزریق با در نظر گرفتن 20 چاه با دبی معادل 61/1909 مترمکعب بر روز به ازای هر چاه در مدت زمان یک سال به مدل اضافه گردید. نتایج صحت سنجی توانایی مدل در شبیه سازی تراز سطح ایستابی را در شرایط غیرماندگار نشان می دهد. همچنین شبیه سازی طرح تغذیه ی مصنوعی به روش چاه تزرق نشان داد که با اجرای این سناریو تراز سطح ایستابی در تمامی چاه های مشاهده ای به طور میانگین به میزان 77 سانتی متر افزایش می یابد.
کلید واژگان: چاه تزریق, سطح ایستابی, طرح احیاء و تعادلبخشی, مدل MODFLOW-2000, نرم افزار GMS 7, 1According to the reduction of water level in many aquifers of Iran due to irregular extractions from these sources, implementation of the restoration and balancing plan for aquifer management is important particularly in arid and semi-arid regions. Artificial recharge by injection well is one of the management strategies available in this project that directly stores water in aquifers. The purpose of this study was to investigate the effect of injection wells on the unconfined aquifer of Birjand plain using MODFLOW-2000 numerical model in unsteady state conditions and based on injection of the annual runoff volume of the plain. In this regard, information about hydrodynamic characteristics of aquifer including hydraulic conductivity and specific yield, observation wells, extraction wells, aquifer surface recharge, top elevation of aquifer, bedrock and drainage was prepared then level of aquifer with The MODFLOW-2000 model was simulated in GMS 7.1 in steady state and saturated environment during 2010-2011. After simulation, the model was calibrated by manual calibration method and the results of steady state was entered as input of unsteady model and was validated in the 2011-2012 period. At the end, Artificial recharge management scenario was added to the model by injection well method with using 20 wells with discharge equal to 1909.61 m3/day for each well in one year. The validation results show the model's ability to simulate water level under unsteady conditions. Also, simulation of artificial recharge plan with injection wells showed that by applying this scenario, the level of water in all observation wells will increase on average 77 cm.
Keywords: GMS 7.1 Software, Injection Well, MODFLOW-2000 Model, Reconstruction, Balance Production Plan, Water Table
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.