فهرست مطالب

مجله هیدروژیولوژی
سال هفتم شماره 1 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/06
  • تعداد عناوین: 13
|
  • هادی رمضانی اعتدالی*، شیما کریمی، محدثه السادات فخار صفحات 1-10
    یکی از اهداف اصلی بخش کشاورزی در مناطق خشک و نیمه خشک، حفظ رطوبت و بهبود بهره وری مصرف آب است. تبخیر از سطح خاک یک مهم ترین عوامل تلفات غیرمفید در آبیاری است. مالچ پاشی یکی از مهم ترین اقدامات زراعی در کاهش تبخیر و حفظ رطوبت و اصلاح محیط فیزیکی خاک است. استفاده از مالچ در خارج از فصل کشت، مانع شوری لایه سطحی خاک می شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر مالچ گیاهی بر انتقال املاح، رطوبت، دما و شوری خاک در خارج از فصل کشت است که با استفاده از دو لایسی متر آزمایشگاهی به طول 1 متر و عرض 5/0 متر و ارتفاع 1 متر مورد بررسی قرار گرفت. طی دوره شبیه سازی 122 روزه، مقادیر رطوبت و شوری از 5 عمق پروفیل خاک (10، 20، 30، 40 و 50 سانتی متر) اندازه گیری شده است. برای مقایسه میانگین هر تیمار با یکدیگر از آزمون t در دو مدل نرم افزار HYDRUS-2D و  AquaCropاستفاده شد. به منظور بررسی هر یک از مدل ها از شاخص آماری RMSE، MBE، MAE و R2 استفاده شده است. نتایج حاصل از پژوهش نشان می دهد که مدل HYDRUS-2D توانایی خوبی در مدل سازی رطوبت در عمق 10 تا 40 سانتی متری داشته اما برای عمق 0 تا 10 و 40 تا 50 سانتی متری عملکرد خوبی در شبیه سازی ایجادشده نداشته است. همچنین نتایج مدل AquaCrop نشان می دهد که این مدل توانایی خوبی در مدل سازی رطوبت در عمق های انجام شده نداشته و مدل HYDRUS-2D نسبت به مدل AquaCrop توانایی تخمین بهتر و دقت نسبی قابل قبول تری از رطوبت را در عمق های 10 تا 40 سانتی متری برای شبیه سازی انتقال املاح دارد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، تیمار کنترل، شوری، مالچ، مدل سازی
  • نصرالله کلانتری*، الهه ایرانی اصل، هادی محمدی صفحات 11-24

    بسیاری از آبخوان ها در نقاط مختلف کشور با کاهش ذخیره مواجه هستند. این کاهش حجم ذخیره به علت افزایش تقاضای آب و افزایش تعداد چاه های بهره برداری است. کاهش بارش و ریزش نامناسب مکانی و زمانی نیز از دیگر عوامل تغییر در حجم آبخوان است. آبخوان آبرفتی باغملک با مساحت 34/49 کیلومتر مربع یکی از آبخوان های مهم استان خوزستان است که آب موردنیاز برای کشاورزی و دیگر فعالیت ها را در منطقه تامین می کند. در این پژوهش وضعیت آبخوان آبرفتی باغملک ازلحاظ کمی و کیفی در طول دوره ده ساله (1396-1386) با استفاده از روش های آماری و زمین آمار مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت بررسی تغییرات بارش و تاثیر آن بر آب زیرزمینی در طول دوره آماری از روش SPI استفاده گردید. هیدروگراف معرف دشت، نقشه سطح آب زیرزمینی و نقشه افت وخیز برای دوره ده ساله ترسیم گردید. نتایج نشان داد که میزان افت آب زیرزمینی در طول دوره مذکور برابر با 79/13 متر است، ولی بیشترین افت در بخش شرقی و مرکزی دشت در حدود 19 متر مشاهده شده است. بررسی PCA و HCA برای داده های کیفی در بازه زمانی 1386-1396 نشان داد که چاه های موجود در منطقه سه گروه قرار می گیرند و هدایت الکتریکی با سولفات و کلسیم بیشترین همبستگی را دارد. همچنین تحلیل مولفه اصلی بیان می کند دو عامل اصلی در منطقه وجود دارد که عامل اول که 12/60 درصد تغییرات را شامل می شود و به ترتیب اهمیت عبارت اند از Na، Mg، Cl، K، Ca، SO4، EC و عامل دوم که موجب 15/15 درصد تغییرات می شود فقط شامل HCO3 است.

    کلیدواژگان: افت سطح آب، هیدروگراف، دشت باغملک، تحلیل آماری، GIS
  • یعقوب دین پژوه* صفحات 25-41

    هدف این مطالعه، پهنه بندی چاه های مشاهداتی موجود در آبخوان دشت خوی با استفاده از روش  K-Meansاست. داده های مورداستفاده از چهارده پارامتر کیفی آب زیرزمینی شامل مجموع کاتیون ها، مجموع آنیون ها، هدایت الکتریکی (EC)، (pH)، مقدار کل مواد جامد حل شده (TDS)، نسبت جذب سدیم (SAR)، سختی کل (TH)، درصد سدیم (Na%)، منیزیم (Mg2+)، کلسیم (Ca2+)، سدیم (Na+)، سولفات ((SO42-، کلر (Cl-) و بی کربنات   تشکیل شده اند. نمونه های آب از 26 چاه مشاهداتی برداشت و تحلیل شده است. بهینه تعداد خوشه ها با روش خوشه بندی K-Means با نرم افزار Excelstat مشخص گردید. تعیین تعداد بهینه خوشه ها بین دو و پنج مورد آزمون قرار گرفت و جهت تعیین کیفیت آب زیرزمینی از نمودار ویلکوکس استفاده شد. نتایج نشان داد که تعداد بهینه خوشه ها چهار بوده و بنابراین، آبخوان دشت خوی را ازنظر کیفیت آب می توان به چهار ناحیه متمایز تقسیم نمود. وسعت ناحیه اول معادل 3/214 کیلومترمربع (14/51 درصد مساحت کل دشت) می باشد که دارای آب بسیار مطلوب برای کشاورزی و شرب است. ناحیه دوم 1/50 کیلومترمربع (95/11 درصد) و ناحیه سوم 7/52 کیلومترمربع (57/12 درصد) از دشت را شامل می شوند که به ترتیب، دارای آب با کیفیت متوسط و بسیار نامطلوب هستند. ناحیه چهارم دارای آب با کیفیت ضعیف می باشد که مساحت این ناحیه معادل 9/101 کیلومترمربع (31/24 درصد) است. بالا بودن مقدار EC و SAR در خوشه سوم علت نامطلوب بودن آب این خوشه می باشد. در حالت کلی، می توان نتیجه گرفت که بیش از پنجاه درصد آبخوان دشت خوی دارای آب زیرزمینی با کیفیت شیمیایی مطلوب می باشد. محافظت از آب زیرزمینی دشت خوی از خطر آلودگی آب و بهره برداری منطقی از آب دشت برای دوام کشاورزی پایدار در این منطقه از اهمیت زیادی برخوردار بوده و قویا توصیه می شود.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، تحلیل خوشه ای، دیاگرام ویلکوکس، کیفیت آب
  • محمد خالدی علمداری، ابوالفضل مجنونی هریس*، احمد فاخری فرد صفحات 42-52
    ضریب هدایت هیدرولیکی و ضریب ذخیره آبخوان، ازجمله مهم ترین ویژگی های هیدرولیکی آبخوان ها محسوب می شوند. امروزه با توجه به پیشرفت های نرم افزاری، استفاده از مدل های عددی در بهره برداری از آبخوان های آب زیرزمینی گسترش یافته است. مدل سازی، یکی از بهترین ابزارها برای بررسی و شبیه سازی وضعیت منابع آب است. از مزایای مدل سازی می توان به تعیین هم زمان چند پارامتر مثل بار هیدرولیکی، مسیر جریان و غیره اشاره کرد. همچنین با استفاده از مدل سازی، می توان عکس العمل حوضه را در مقابل تغییراتی از قبیل تغذیه طبیعی یا مصنوعی و میزان پمپاژ شبیه سازی نموده و با اعمال راهکارهای مناسب، بهترین عملکرد سیستم را تعیین و در جهت مدیریت حوضه از آن استفاده کرد. در مطالعه حاضر، با استفاده از مدل عددی MODFLOW و رابط کاربری GMS برای شبیه سازی و واسنجی مدل، خصوصیات هیدرودینامیکی آبخوان دشت شبستر به صورت منطقه ای ارزیابی شد. پس واسنجی مدل مفهومی تولیدشده، ضرایب هیدرودینامیکی استخراج شد. بر این اساس مقادیر RMSE مربوط به بار هیدرولیکی برای حالت های ماندگار و غیرماندگار به ترتیب 59/0 و 95/0 حاصل گردید. نتایج مستخرج از شبیه سازی بیانگر این بود که هرچه آبخوان ناهمگن تر باشد، ضرایب هیدرودینامیکی نیز به تبع آن متنوع خواهد بود و این تنوع به علت وجود آبرفت هایی با منشا سازندهای زمین شناسی متنوع و تخلخل و نفوذپذیری مختلف، از روند خاصی پیروی نکرده و حتی ممکن است که در دونقطه نزدیک به هم، تفاوت های چشمگیری وجود داشته باشد.
    کلیدواژگان: آبخوان، ضرایب هیدرودینامیکی، مدل سازی، قابلیت انتقال
  • رضا تاری نژاد، آرش انورزاده مراغی، علی اصغربور* صفحات 53-68

    امروزه ساخت و احداث سدها به منظور جمع آوری و نگهداری آب رودخانه ها برای مصارف آشامیدن، کشاورزی، صنعت امری اجتناب ناپذیر است. بااین وجود سدها، سازه های عظیمی هستند که خطرات بالقوه ای را برای جامعه پایین دست خود به همراه دارند و شکست آن ها می تواند فاجعه آمیز باشد. تحلیل دینامیکی سدهای بتنی به دلیل وجود مخزن، نسبت به سازه های متعارف از پیچیدگی بیشتری برخوردار است. این پیچیدگی عمدتا ناشی از اندرکنش سد و مخزن در شرایط لرزه ای است. در این پژوهش پاسخ لرزه ای سدهای بتنی وزنی با استفاده از نرم افزار المان محدود Abaqus در شرایط مختلف پر، نیمه پر و خالی بودن مخزن موردبررسی قرارگرفته است. بدین منظور سد بتنی وزنی کوینا با مشخصات هندسی و فیزیکی مشخص با اعمال رکوردهای زمین لرزه کوبه مورد تحلیل قرارگرفته است. نتایج حاصل از آنالیز المان محدود نشان می دهد مقادیر تنش های اصلی در حالات مختلف آنالیز بسیار قابل توجه است. عمده این تنش ها در محل تغییر شیب پایین دست (تراز 5/66 متر) رخ داده و موجب تمرکز تنش در این قسمت شده اند. همچنین بر اساس نتایج با افزایش تراز مخزن بر میزان نوسان جابه جایی ها و نیز مقدار آن ها افزوده می شود. این مسیله ناشی از اندرکنش سد و مخزن و تاثیر نوسان فشار هیدرودینامیک مخزن در منحنی تاریخچه زمانی جابه جایی تاج سد می باشد. به طورکلی در شرایط پر بودن مخزن سطح تنش ها و جابه جایی ها نسبت به سایر حالات بیشتر است.

    کلیدواژگان: اندرکنش سد و مخزن، تحلیل دینامیکی، روش المان محدود، سد بتنی وزنی، ABAQUS
  • محمد خلیلی ملکی، رامین وفایی پورسرخابی*، عطاءالله ندیری، روزبه دبیری صفحات 69-80

    نفوذ پذیری یکی از پارامترهای موثر بر جریان آب در محیط های متخلخل مانند توده سنگ و خاک می باشد که اهمیت ویژه ای در مطالعات ژیوتکنیکی مانند محل اجرای سازه های مهم و پراهمیتی مانند قطار شهری دارد و تعیین آن از اهداف اصلی در مطالعات ژیوتکنیک به شمار می رود. همچنین پارامتری مهم در حل مشکلات ژیوتکنیکی مانند نشت آب، محاسبه نشست، تحلیل پایداری و غیره می باشد. به دلیل گران، تخصصی، وقت گیر و غیرمطمین بودن روش های اندازه گیری مستقیم (صحرایی و آزمایشگاهی) این پارامتر و همچنین به علت رفتار غیرخطی و شرایط ناهمگن و ناهمسان حاکم بر محیط های هیدروژیولوژیکی که موجب عدم قطعیت ذاتی روش های اندازه گیری مستقیم این پارامتر می شود، در سال های اخیر روش های مختلف هوش مصنوعی با دقت بیشتری نسبت به روش های فوق و برای جبران بخشی از این نقایص ارایه شده اند. در این مطالعه از دو روش هوش مصنوعی منفرد شامل مدل ماشین بردار پشتیبان کمینه مربعات (LSSVM) و مدل هیبرید موجکی عصبی (WANN) در خطوط 1 و 2 قطار شهری تبریز برای پیش بینی هدایت هیدرولیکی بر اساس اطلاعات دانه بندی استفاده شد؛ سپس نتایج این دو مدل انفرادی توسط مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) ترکیب شده و با نام مدل هوشمند مرکب نظارت شده (SICM) موجب بهبودی نتایج گردید. مقایسه نتایج مرحله آزمایش سه مدل ارایه شده در این پژوهش نشان داد که هر سه مدل عملکرد نسبتا مناسبی در پیش بینی هدایت هیدرولیکی داشتند؛ اما مدل ترکیبی SICM با داشتن cm/sec  000161/0 =RMSE (ریشه میانگین مربعات خطا) و 83/0 =R2(ضریب تبیین) نسبت به مدل های انفرادی نتایج بهتری را ارایه داده است.

    کلیدواژگان: قطار شهری تبریز، ماشین بردار پشتیبان، مدل هوشمند مرکب نظارت شده، هدایت هیدرولیکی، هیبرید موجکی عصبی
  • مریم پازکی، مرتضی مظفری*، الهام فیجانی، عبدالله سهرابی بیدار صفحات 81-90

    بررسی رابطه بین ویژگی های ژیومکانیکی توده سنگ و تزریق پذیری آن در برآورد هزینه ساخت پرده تزریق سدها اهمیت زیادی دارد. به دلیل قرارگیری برخی سدها در مناطق کارستی، بیشتر روابط به دست آمده بین این ویژگی ها مربوط به سنگ های کربناته است. بنابر برخی پژوهش ها، نتایج آزمایش لوژان معیار مناسبی برای تخمین مقدار سیمان خوری در سنگ های آهکی است. سد رودبال داراب با حجم مخزن 82 میلیون مترمکعب، بر روی سنگ آهک سروک و واحدهای رادیولاریتی کرتاسه ساخته شده است. در این پژوهش، با تجزیه وتحلیل داده های گمانه های اکتشافی پرده تزریق، میزان همبستگی و رابطه بین سیمان خوری با مقادیر شاخص کیفی و تراوایی سنگ های آهکی و رادیولاریتی ساختگاه سد رودبال تعیین شده است. با بررسی شاخص کیفی سنگ مشخص شد که سنگ های آهکی کیفیت بهتری نسبت به واحد رادیولاریتی دارد. نتایج آزمایش لوژان نشانگر نفوذپذیرتر بودن سنگ های آهکی نسبت به واحد رادیولاریتی بود. داده های سیمان خوری نشان می داد که مقاطع با خورند زیاد، بیشتر در سنگ های آهکی متمرکز شده و این بخش خورند بیشتری نسبت به واحد رادیولاریتی دارد. در بین داده های ارزیابی شده، مقدار خورند سیمان تنها با مقادیر تراوایی رابطه معناداری نشان می داد. بر اساس رابطه های ارایه شده بین میزان سیمان خوری و تراوایی، تخمین مقدار خورند در بخش آهکی (با ضریب همبستگی 87/0) از دقت بسیار بیشتری نسبت به واحدهای رادیولاریتی (با ضریب همبستگی 43/0) برخوردار بود. بر اساس نتایج این پژوهش، در ساختگاه های با سنگ شناسی گوناگون، جداسازی داده های حاصل از حفاری در واحدهای سنگی مختلف و انجام محاسبات به صورت جداگانه را می توان به عنوان گامی مهم برای کاهش خطا در تخمین میزان سیمان خوری سنگ ها درنظر گرفت.

    کلیدواژگان: سد رودبال، سیمان خوری، شاخص کیفی سنگ، فرار آب، لوژان
  • سید رضا موسوی زاده، رامتین معینی*، احمد شانه ساززاده صفحات 91-104

    قابلیت انتقال آبخوان ازجمله پارامترهای مهم در بررسی و شبیه سازی وضعیت کمی و کیفی و چگونگی حرکت آب زیرزمینی در آبخوان ها می باشد. با توجه به کمبود اطلاعات موجود ناشی از محدود بودن تعداد آزمایش های پمپاژ و یا ابهام در صحت مقادیر اندازه گیری شده در برخی نقاط، برآورد قابلیت انتقال بر اساس اطلاعات موجود در شبیه سازی آبخوان ضروری است. در این تحقیق، مقادیر پارامتر قابلیت انتقال آبخوان دامنه-داران با استفاده از روش های مختلف درون یابی شامل روش های معکوس وزنی فاصله، کریجینگ، ترند و اسپلاین تعیین و نتایج مقایسه می شود. بررسی نتایج نشان می دهد که انجام درون یابی با روش اسپلاین در حالت منظم دارای کم ترین دقت و با روش کریجینگ عادی در حالت توان دار با 11/20 درصد خطای نسبی دارای بیش ترین دقت محاسباتی است. با این وجود، روش مذکور برای درون یابی در نواحی مرزی محدوده مورد بررسی کارایی ندارد. در مقابل روش معکوس وزنی فاصله با حداکثر 36/21 درصد خطای نسبی، برای درون یابی در همه نقاط محدوده قابل استفاده است. درنهایت به منظور ارزیابی نتایج، با شبیه سازی آبخوان با استفاده از نرم افزار GMS و بر اساس نتایج حاصل از روش معکوس وزنی فاصله به عنوان مقادیر اولیه، با کاهش قابل ملاحظه تعداد تکرارها در مرحله واسنجی مدل، هزینه محاسباتی به طور چشم گیری کاهش یافت. با مقایسه نتایج حاصل از واسنجی مدل بر اساس تراز سطح آب در آبخوان با مقادیر به دست آمده از درون یابی، حداکثر مقدار خطای نسبی 22/22 درصد و متوسط خطای نسبی در سطح آبخوان 69/15 درصد می باشد.

    کلیدواژگان: آبخوان، دامنه-داران، درون یابی، زمین آمار، قابلیت انتقال
  • فاطمه پورصالحی، ابوالفضل اکبرپور*، سید رضا هاشمی صفحات 105-117

    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.

    کلیدواژگان: تحلیل هم هندسی، چاه تزریق، شبیه سازی عددی، طرح تغذیه مصنوعی، منابع آب زیرزمینی
  • قدرت برزگری*، سمانه شالچی صفحات 117-130
    استفاده از روش تزریق یکی از متداول ترین روش های بهسازی، علاج بخشی و آب بندی پی سازه های آبی و ساختگاه سدها می باشد. در این روش، با تزریق دوغاب سیمان، درزه ها و شکستگی های توده سنگ پر شده و در نتیجه ویژگی های ژیومکانیکی بهبودیافته و نفوذپذیری آن کاهش می یابد. رمز موفقیت در استفاده از این روش، ارزیابی صحیح تزریق پذیری توده سنگ و به تبع آن تعیین طرح اختلاط دوغاب و تعیین پارامترهای تزریق است. سد مخزنی پیغام چای، سد خاکی با هسته رسی و با ارتفاع 46 متر از بستر رودخانه می باشد که در 15 کیلومتری جنوب غربی شهرستان کلیبر در حال احداث است. سنگ بستر ساختگاه سد از نوع بازالت می باشد که در بستر رودخانه و تکیه گاه چپ به وسیله رسوبات آبرفتی پوشیده شده است. سنگ بستر مذکور توسط شش دسته درزه اصلی و تعدادی درزه های فرعی و گسل خردشده است. بر اساس نتایج آزمایش های لوژان در ساختگاه و به موازات محور سد، در بیشتر مقاطع آزمایش نفوذپذیری کمتر از 3 لوژان است. شاخص کیفی توده سنگ (RQD) در ساختگاه سد در 75 درصد مقاطع کمتر از 25 درصد و تنها در 1 درصد مقاطع بیشتر از 75 درصد تعیین شده است. بررسی ارتباط بین شاخص کیفی توده سنگ و مقادیر لوژان نشان می دهد که بیشتر مقاطع در شاخص های کیفی کم تا زیاد از نفوذپذیری پایینی برخوردار بوده و ارتباط منطقی بین این دو پارامتر وجود ندارد. در شاخص های کیفی مختلف، میزان خورند سیمان کم بوده و حاکی از وجود توده سنگ با درجه درزه داری کم تا زیاد و با درزه های پرشده و بازشدگی کم و تداوم بسیار کم است. بررسی ارتباط بین میزان خورند سیمان توده سنگ و رده های مختلف شاخص نفوذپذیری ثانویه (SPI) نشان داد که در ساختگاه موردمطالعه ارتباط منطقی بین این متغیرها وجود ندارد. بر اساس نتایج به دست آمده، توده سنگ تشکیل دهنده ساختگاه موردمطالعه تزریق پذیری پایینی دارد.
    کلیدواژگان: پی سد، تزریق پذیری، خورند سیمان، لوژان، شاخص نفوذپذیری ثانویه (SPI)
  • غلامرضا رحمانی، منوچهر چیت سازان*، حمیدرضا غفوری صفحات 131-150

    پدیده فرونشست زمین که متاثر از فعالیت های انسانی و پارامترهای متعدد زمین شناسی و هیدروژیولوژیکی است در مناطقی از ایران در درجات مختلف در حال بروز است. تهیه نقشه حساسیت فرونشست زمین یک پیش نیاز اساسی برای مدیریت فرونشست زمین است. ارزیابی مناسب فرونشست زمین مستلزم تعیین پارامترهای موثر فرونشست زمین برای کشف روابط مکانی بین آن ها و فرونشست زمین است. به همین منظور در ابتدا با توجه به مکان های فرونشست زمین هشت پارامتر موثر بر فرونشست در دشت دامنه-داران دو مدل تهیه گردید. در مدل اول هشت پارامتر شامل افت سالانه سطح آب زیرزمینی، محیط آبخوان، کاربری اراضی، مقدار تخلیه، ضخامت آبخوان، تغذیه خالص، فاصله از گسل و توپوگرافی به نام WALPSRFT بر اساس وزن دهی به پارامترها و مدل دوم بر اساس بهینه سازی و سازگاری هشت لایه موثر در فرونشست، به روش AHP-Fuzzy تهیه و نقشه نهایی آسیب پذیری فرونشست زمین با تلفیق لایه ها در ArcGIS به دست آمد. برای اعتبارسنجی مدل نهایی از تصاویر راداری و روش تداخل سنج راداری  (InSAR) استفاده شد. نتایج نشان می دهد که هر دو نقشه تهیه شده همبستگی خوبی با داده های راداری نشان می دهند و نقشه تهیه شده به روش سلسله مراتبی-فازی بالاترین همبستگی را با داده های راداری و فرونشست واقعی در دشت دامنه-داران نشان می دهد و آسیب پذیری فرونشست در آبخوان را با جزییات بیشتری در کل سطح دشت تفکیک می نماید. بر اساس این مدل، اکثر مناطق دشت خصوصا بخش شرقی در معرض فرونشست می باشند و برای کنترل فرونشست باید برنامه های مدیریتی در نظر گرفته شود.

    کلیدواژگان: آبخوان دشت دامنه-داران، تحلیل سلسله مراتبی-فازی، تداخل سنج راداری، فرونشست زمین، مدل WALPSRFT
  • مهدی کیایی، سامان جوادی* صفحات 151-164
    با توجه به تنش های عرضه و تقاضا و مشکلات کم آبی، بهره برداری از منابع آب کارستی بسیار حایز اهمیت شده است. بهره برداری از این منابع بدون مدیریت و برنامه ریزی با توجه به محیط درز و شکافی آن باعث ایجاد بستر آلودگی می شود. یکی از ابزارهای مهم جهت این موضوع استفاده از شاخص های آسیب پذیری و تعیین میزان خطرپذیری بهره برداری از آن است. در این مطالعه به بررسی وابستگی مظهر چشمه به عنوان خروجی حوضه آبریز کارستی و حوضه آبگیر آن با تلفیق شاخص های آسیب پذیری می پردازد. یکی از روش های ارایه شده جهت تعیین آسیب پذیری چشمه روش VESPA بوده که با استفاده از پارامترهای مهم شوری، دبی و دمای آب چشمه آسیب پذیری تعیین می شود. همچنین روش های متعددی برای آسیب پذیر حوضه های کارستی ارایه شده است که در این تحقیق از روش EPIK استفاده می شود. در ادامه با استفاده از رتبه بندی پارامترهای موثر و تلفیق با شاخص آسیب پذیری، میزان خطرپذیری حوضه را تعیین می کند. براین اساس دو چشمه پریکدان و سرابتاوه ازنظر آسیب پذیری با شاخص VESPA در کلاس خیلی زیاد و زیاد قرار داشته و با ارزیابی آسیب پذیری حوضه آبگیر دو چشمه با شاخص EPIK همبستگی بالایی دارند. پس از تعیین آسیب پذیری، با رتبه بندی پارامترهای شیب، سازندهای زمین شناسی، عوارض طبیعی و کاربری اراضی، میزان ریسک بهره برداری تعیین شد. نتایج نشان داد که بیشترین میزان ریسک به میزان 74% در بخش های جنوبی منطقه قرار دارد. این منطقه دارای تعداد زیادی آب فروچاله و سازندهای کارستی نفوذپذیر است. با تلفیق نقشه ریسک و شاخص آسیب پذیری، خطرپذیری حوضه مورد ارزیابی قرار گرفت که نتایج نشان داد که حدود 90 درصد حوضه در خطرپذیری متوسط و کم قرار دارند.
    کلیدواژگان: آب فروچاله، آسیب پذیری، خطرپذیری، ریسک، VESPA، EPIK
  • صفحه 165
|
  • Hadi Ramezani Etedali *, Shima Karimi, Mohadese Sadat Fakhar Pages 1-10
    One of the main objectives of the agricultural sector in arid and semi-arid regions is to improve soil moisture conservation and water productivity. Evaporation from soil surface is non-beneficial losses in irrigation. Mulching is one of the most important agricultural managements in maintaining soil moisture and improving the physical environment of the soil. The use of mulch outside the growing season prevents the salinity of the topsoil. The purpose of this study was to investigate the effect of plant mulch on solute transfer, soil moisture, temperature and salinity outside the growing season, which using two laboratory lysimeters with a length of (1 m), a width of (0.5 m) and a height of (1 m) was investigated. During the 122-day simulation period, moisture and salinity values from 5 depths of soil profiles (50-40-30-20-10 cm) were measured. To compare the means of each treatment with each other, t-test was used in two software models, HYDRUS-2D and AquaCrop. RMSE, MBE, MAE and R2 statistical indexes were used to evaluate each model. The results show that the HYDRUS-2D model has a good ability to model moisture at depths of 10 to 40 cm, but for depths of 0 to 10 and 40 to 50 cm has not performed well in the simulation. Also, the results of AquaCrop model show that this model does not have a good ability to model moisture at depths and HYDRUS-2D model compared to AquaCrop model has the ability to better estimate and more acceptable relative accuracy of moisture at depths of 10 to 40 cm for simulation of solute transportation.This model does not have a good ability to model moisture at depths performed and HYDRUS-2D model compared to AquaCrop model has the ability to better estimate and more acceptable relative accuracy of moisture at depths of 10 to 40 cm for simulation
    Keywords: Control treatment, Groundwater, Modeling, Mulch, salinity
  • Nasrallah Kalantari *, Elahe Irani Asl, Hadi Mohammadi Pages 11-24

    A large number of aquifers in different parts of the country are suffering from deduction of storage. This occurrence is due to proliferation demand for water, exploitation wells’ increase, reduction in precipitation and inappropriate spatial and temporal rainfall distribution. The alluvial Baghmalek aquifer with 49.93 km2 is one of the promising groundwater storages in Khuzestan, where supplies water for agriculture as well as other activities in the area. In this study quantity and quality aspects of the Baghmalek aquifer was assessed for a period of ten years (1386 – 1396), using statistics and geostatistics methods. To assess rainfall amount changes and its effect on groundwater within the statistical period, Standard Precipitation Index (SPI) and was taken into account. The unit hydrograph, groundwater table map and water table rising and descending map were prepared. The results indicated that on average the water table drop was -13.79 m in ten years period, but the outstanding fall (19 m) observed in the east and central parts of the area around piezometers. The Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Cluster Analysis (HCA) for qualitative data in the 2007-2017 period showed that the wells in the region are divided into three groups and electrical conductivity has the highest correlation with sulfate and calcium. Also, the principal component analysis states that there are two main factors in the region, that the first factor includes 60.12% of the changes, and in order of importance are: EC, SO4, Ca, K, Cl, Mg, Na, and the second factor that causes 15.15% of the changes, just includes HCO3.

    Keywords: Baghmalek plain, GIS, Hydrograph, Statistical analysis, Water table drop
  • Yagob Dinpashoh * Pages 25-41

    The aim of the present study is regionalization of groundwater observation wells of Khoy plain into distinct clusters based on quality of water using the K-Means method. The recorded data of fourteen groundwater quality parameters including the Total Cations, Total Anions, Electrical Conductivity (EC), pH, Total Dissolved Solids (TDS), Sodium Absorption Ratio (SAR), Total Hardness (TH), Sodium percent (%Na), Magnesium (Mg2+), Calcium (Ca2+), Sodium(Na), Sulfate (SO42-), Chloride (Cl-), Bicarbonate ) were used. These data gathered for the 26 observation wells in the time period of 2001-2003. The optimum number of clusters was found by optimization method in K-means clustering algorithm assuming to be between two and five. In order to determine the groundwater quality to use in agricultural and drinking purposes the Wilcox diagram was used. The results showed that groundwater of Khoy plain can be classified into the four distinct classes. The first class covers an area equal to 214.3 km² (51.14 % of the total area of the plains), which has very favorable to use in agriculture and drinking use. The second region covers an area of 50.1 square kilometers (11.95 %) and the third region’s area was 52.7 km² (12.57 %), respectively. The third region has poor quality water and area of this region is equal to 9.101 km² (24.31%). The high values of EC and SAR were found in the third cluster, which led to groundwater quality to be poor. In general, it can be concluded that more than the 50 percent of the Khoy plain’s groundwater had desirable chemical quality. It is recommended to protect groundwater in Khoy plain from pollution risk and overexploitation. For sustainable use of groundwater, it is recommended to protect groundwater by prohibiting agriculturalists and other users from overexploitation.

    Keywords: Cluster analysis, Groundwater, Water Quality, Wilcox diagram
  • Mohammad Khaledi Alamdari, Abolfazl Majnooni Heris *, Ahmad Fakheri Fard Pages 42-52
    Hydraulic conductivity and Specific storage are known as the most important hydraulic characteristics of aquifers. Recently, due to software advances, the use of numerical models in the operation of groundwater aquifers has expanded. Modeling is one of the best tools for studying and simulating the state of water resources. One of the advantages of modeling is the simultaneous determination of several parameters such as hydraulic head, flow path and etc. Likewise, via modeling, it is possible to simulate the reaction of the basin against changes such as natural or artificial recharge and the amount of pumping, and by applying appropriate solutions, determine the best performance of the system then use it to manage the basin. In the present study, MODFLOW numerical model and GMS user interface were utilized to simulate and calibrate the model. Accordingly, the hydrodynamic properties of the Shabestar plain aquifer were evaluated regionally. As a result, the RMSE values of hydraulic head for the steady-state and non-steady-state models were 0.59 (m) and 0.95 (m), respectively. The obtained results demonstrated that the more heterogeneous the aquifer, the more diverse the hydrodynamic coefficients will be, and this variation does not follow a specific trend due to the existence of geological formations, the density and the porosity of the formations.
    Keywords: Aquifer, Hydrodynamic coefficients, Modeling, Transmissivity
  • Reza Tarinejad, Arash Anvarzadeh Maraghi, AliAsghar Bour * Pages 53-68

    Today, construction of dams to collect and store river water for different consumption purposes including drinking, agriculture, and industry is inevitable. Nevertheless, dams are colossal structures that pose potential dangers to their downstream community and their failure can be catastrophic. Dynamic analysis of concrete dams is more complex than that of conventional structures due to the presence of a reservoir. This complexity mainly results from the dam-reservoir interactions in seismic conditions. In this study, the seismic response of concrete gravity dams was investigated using Abaqus finite element software in different conditions of full, half-full, and empty reservoir. To this end, Koyna concrete gravity dam with specific geometric and physical characteristics was analyzed by applying Kobe earthquake records. The results from finite element analysis showed that the values ​​of the main stresses in different modes of analysis were considerably significant. Most of these stresses occurred at the site of the downstream slope change (level of 66.5 m), thus causing stress concentration in this area. Furthermore, according to the results, upon increasing the reservoir level, the amount and intensity of displacement fluctuations would increase, mainly due to the dam-reservoir interactions and effect of fluctuations in the hydrodynamic pressure of the reservoir in the time curve of the displacement in the crown of dam. In general, in case the reservoir is full, the levels of stress and displacement would be higher than those in other modes.

    Keywords: ABAQUS, Concrete gravity dam, dam-reservoir interaction, Dynamic analysis, finite element method
  • Mohammad Khalili Maleki, Ramin Vafaei Poursorkhabi *, Ata Allah Nadiri, Rouzbeh Dabiri Pages 69-80

    Permeability is one of the parameters affecting water flow in porous environments such as rock and soil mass and is of special importance in geotechnical studies, e.g., the location of important structures such as urban trains. Accordingly, determination of permeability is one of the main goals in geotechnical studies. Also, it is an important parameter in solving geotechnical problems such as seepage, settlement measurement, stability analysis, etc. Due to fact that direct methods (field and laboratory) of measuring permeability are expensive, highly specialized, time-consuming and unreliable, and due to the nonlinear behavior and heterogeneous and anisotropic conditions in hydrogeological environments which cause inherent uncertainty in the methods of direct measurement of this parameter, various artificial intelligence methods which work more accurately than the above methods  have recently been proposed  to compensate for some of these shortcomings. In this study, two individual artificial intelligence methods including Least-Squares Support Vector Machine (LSSVM) and Wavelet-Artificial Neural Network (WANN) were used on lines 1 and 2 of Tabriz Urban Train to predict hydraulic conductivity based on grain size data; then the results of these two individual models were combined by an Artificial Neural Network (ANN) and improved the results under the name of Supervised Intelligent Committee Machine (SICM). Comparison of test step results of the three models presented in this study showed that all the three models had a relatively good performance in predicting hydraulic conductivity, but SICM model with Root Mean Squared Error (RMSE)= 0.000161 cm/sec and Determination Coefficient (R2)= 0.83 provided better results than the individual models.

    Keywords: Hydraulic conductivity, Support Vector Machine, Supervised Intelligent Committee Machine, Tabriz Urban Train, Wavelet-Artificial Neural Network
  • Maryam Pazoki, Morteza Mozafari *, Elham Fijani, Abdoallah Sohrabi Bidar Pages 81-90

    Understanding the relation between the rock geomechanical characters and its cement take is very important to estimate the cost of the dam and grout curtain constructions. Most of studied relations belong to limestone since dams are mainly located at karst terrains. A positive relation between cement grout absorption and the permeability of limestone is reported by many researchers. Roudbal Dam, with a reservoir capacity of 82 million cubic meters, is located in the Fars Province, SW Iran. The dam site is mainly consisted of radiolarite and limestone. In this study an attempt has been made to determine the relation between the cement consumption, rock quality and rock permeability of these geological units. Considering the rock quality index, limestone showed better quality than radiolarite. Based on the results of the water pressure test, limestone was more permeable than radiolarite. By analyzing the cement take values, it was detected that most of the sections with high consumption were located in the limestone. The cement take values only showed a well positive correlation with rock permeability. A correlation of 0.87 indicates a much stronger relation between cement take and permeability in limestone than correlation of 0.43 measuring the relation between these parameters in radiolarite. The results of this study showed that in sites with different lithology, estimation of cement consumption based on the results of Logan test and the rock quality index requires more accuracy and attention. By separating the data obtained from drilling in different rock units and performing calculations separately, the estimation error can be greatly reduced.

    Keywords: Cement take, Lugeon, Rock-quality designation, Roudbal Dam, Water leakage
  • Seyed Reza Mousavizadeh, Ramtin Moeini *, Ahmad Shanehsazzadeh Pages 91-104

    Aquifer transmissivity is one of the important parameters for groundwater quantitative and qualitative studies and modeling. Due to the limited number of pumping tests or the ambiguity in the accuracy of the measured values in some places, it is necessary to estimate the transmissibility value using the available information. In this research, the values of this parameter are determined using different interpolation methods including Inverse Distance Weighted (IDW), ordinary kriging (by use of circular, exponential, Gaussian and spherical variogram), universal kriging (include linear and quadratic trend), spline (regularized and tension) and trend (include linear and logistic regression) Therefore, here, the transmissivity coefficient of the Damaneh-Daran aquifer, as a case study, is determined and the results are presented and compared. Comparison of the results shows that performing interpolation with Regularized Spline leads to the lowest accuracy and using Ordinary Kriging method in power mode leads to the highest computational accuracy (with 20.11% relative error). However, this method is not effective for interpolating points located in the boundary areas of the study state. In contrast, the IDW method with a maximum of 21.36% relative error can be used for interpolation in all parts of the region. Finally, in order to evaluate the performance of this method, the Damaneh-Daran aquifer is simulated based on the results of IDW method as initial values and using GMS software. By comparing the results obtained from calibration of the aquifer with values obtained from interpolation, the maximum relative error value is 22.22% and the average relative error at the aquifer level is 15.69%. Also, with a significant reduction in the number of iterations in the calibration phase of the model, the computational cost is significantly reduced.

    Keywords: Aquifer, Damaneh-Daran, Geo statistic, Interpolation, Transmissivity
  • Fatemeh Poursalehi, Abolfazl Akbarpour *, Seyyed Reza Hashemi Pages 105-117

    Currently, 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
  • Ghodrat Barzegari *, Samaneh Shalchi Pages 117-130
    Cement grouting is the most common methods using for improving, treatment and sealing the foundations of structures and construction sites of dam projects. In this method, through injecting the cement grout by pressure, joints and fractures of rock mass subjected to filling and as a result, the geomechanical characteristics of the rock mass improving due to integrity and reducing of permeability. The key to success in using this approach is to correctly evaluate the grout-ability of rock mass and, consequently, to determine the mixing plan and designing of grouting parameters. Peygham-Chay Reservoir Dam is an embankment dam with a clay core and a height of 46 meters from the riverbed, which is under construction in East Azerbaijan province, 15 km southwest of the Kaleybar city. The bedrock of the dam site is basalt, which is covered by alluvial deposits in the riverbed and the left abutment. The bedrock is fractured due to 3 main joints and a number of sub-joints and faults. Based on the results of Lugeon tests in the construction site along to the dam axis, in most test sections, the permeability is less than 3 Lugeon. The rock mass quality index (RQD) in the study site in 75% of sections is less than 25% and in only 1% of sections is more than 75%. Investigation of the relationship between RQD and Lugeon values shows that most sections with low to high RQD have low permeability and there is no logical relationship between these two parameters. In different RQD, the cement take is low that indicates the presence of rock mass with low to high degree of jointing with filled and/or with low aperture as well as very low continuity. The study of the relationship between the cement take and different classes of secondary permeability index (SPI) shows that there is no logical relationship between this parameters in the study site. Based on the obtained results, the rock mass forming the study site is low grout-ability.
    Keywords: Investigation of rock mass groutability at Kaleybar Peygham, Chay dam foundation based on field data
  • Gholamreza Rahmani, Manouchehr Chitsazan *, Hamidreza Ghafoury Pages 131-150

    The phenomenon of land subsidence, which is affected by human activities and various geological and hydrogeological parameters, is occurring in different parts of Iran. Land subsidence susceptibility mapping is a necessary prerequisite for land subsidence management. Proper assessment of land subsidence requires the determination of parameters affecting land subsidence to discover the spatial relationships between them and land subsidence. For this purpose, first, according to the land site subsidence, eight parameters affecting the subsidence in the Damaneh-Daran plain, two models were prepared. In the first model, eight parameters including annual groundwater level drawdown, aquifer medium, land use, pumping volume, aquifer thickness, net charge, distance from fault and topography called WALPSRFT based on weighting parameters and the second model based on optimization and compatibility of eight effective layers in subsidence, Was prepared by AHP-Fuzzy2 method and the final map of land subsidence vulnerability was obtained by combining layers in ArcGIS. Radar images and a Radar Interferometer (InSAR) were used to validate the models. The results show that both maps show a good correlation with radar data, and the map prepared by the hierarchical-fuzzy method shows the highest correlation with real radar data and subsidence in the plain. It separates in more detail on the whole surface of the plain. According to this model, most areas of the plain, especially the eastern part, are subject to subsidence, and management programs should be considered to control subsidence.

    Keywords: Aquifer of Damaneh-Daran plain, Analytic Hierarchy Process-Fuzzy, Interferometry Synthetic Aperture Radar, land subsidence, WALPSRFT model
  • Mehdi Kiaei, Saman Javadi * Pages 151-164
    Exploitation of karst water resources has become very important due to supply and demand tensions and water shortage problems. Utilization of these resources without management and planning causes severe pollution. One of the important tools for this issue is the use of vulnerability indicators and determining the degree of risk of exploiting it. In this study, the dependence of spring appearance as the output of karst catchment and its catchment is investigated by combining vulnerability indicators. VESPA is one of the most important methods to calculate spring’s vulnerability using effective parameters such as salinity, discharge and water temperature. Moreover, in this study we applied EPIK method to assess vulnerability of karst watershed. Then, by ranking the effective parameters and combining it with the vulnerability index, it determines the level of risk in the basin. Accordingly, Perikdan and Sarabtaveh springs are in a very high class in terms of vulnerability with VESPA index and have a high correlation with EPIK index in assessing the vulnerability of the catchment basin. After determining the vulnerability, the risk of exploitation was determined by ranking the slope parameters, geological formations, natural features and land use. The results showed that the highest risk rate of 74% is located in the southern parts of the region. This area has a large number of sinkholes and permeable karst formations. By combining the risk map and vulnerability index, the risk of the basin was assessed, which showed that about 90% of the basin is in medium and low risk.
    Keywords: EPIK, Risk, Sinkholes, VESPA, Vulnerability
  • Page 165