فهرست مطالب
مجله هیدروژیولوژی
سال هشتم شماره 2 (پاییز و زمستان 1402)
- تاریخ انتشار: 1402/12/01
- تعداد عناوین: 12
-
-
صفحات 1-14دریاها دارای تغییرات تراز سطح آب تدریجی و طولانی مدت می باشند. شبیه سازی عددی رفتار سفره های زیرزمینی ساحلی با دوره ی زمانی طولانی، می تواند بسیار زمان بر باشد. در این مقاله به بررسی اثر افزایش و یا کاهش زمان تغییرات تراز آب دریاها بر مدل سازی عددی رفتار آب های زیرزمینی پرداخته شده است. بدین منظور از مدل عددی GeoStudio مبتنی بر روش اجزای محدود استفاده شد. ابتدا مدل موردنظر بر اساس داده های آزمایشگاهی منتشرشده در منابع معتبر واسنجی و اعتبارسنجی شد و در ادامه تغییرات پنجه آب شور تحت حالت های تغییر تراز سریع و تدریجی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی نشان داد که مدت زمان تغییر تراز سطح آب شور تاثیری در برآورد ابعاد نهایی گوه آب شور ندارد. اما در حالت افزایش آنی تراز آب شور، مقدار طول پنجه 4% بیشتر از حالات افزایش تدریجی برآورد می شود. همچنین نتایج این تحقیق نشان داد سریع ترین زمان به تعادل رسیدن سیستم (TR_min) در حالت افزایش و یا کاهش آنی تراز سطح آب رخ می دهد. با این حال نتایج نشان داد که اگر طول مدت تغییرات تدریجی شرایط مرزی کمتر از نصف TR_min باشد، تغییری در زمان تعادل رخ نمی دهد. علاوه بر این، نتایج حاصله نشان داد که زمان رسیدن به 50% طول پیشروی پنجه آب شور مستقل از سرعت تغییرات شرایط مرزی آب شور است. درصورتی که مقدار حداقل زمان به تعادل رسیدن در حالت افزایش آنی تراز آب شور TA_min باشد و زمان افزایش تراز سطح آب شور برابر یا بیشتر از TA_min 4/1 باشد، زمان به تعادل رسیدن پنجه تقریبا منطبق بر زمان توقف تغییرات سطح آب شور خواهد بود.کلیدواژگان: آب زیرزمینی، پنجه آب شور، مدل عددی، مقیاس زمان
-
صفحات 15-28کیفیت آب از جمله مسائلی است که با سلامت، بهداشت فردی و عمومی جامعه نسبت مستقیم دارد. در این تحقیق با استفاده از آمار کیفی 96 حلقه چاه مشاهداتی واقع در استان گلستان که دارای سال آماری مشترک 19 ساله بوده به پیش بینی پارامترهای کیفی آب شامل نسبت جذب سدیم (SAR)، نسبت کل جامدات محلول (TDS) و هدایت الکتریکی (EC) با استفاده از سه روش شبکه عصبی مصنوعی، برنامه ریزی بیان ژن و سیستم استنتاج عصبی _فازی و 9 ترکیب ورودی مختلف پرداخته شد. داده های مورد استفاده شامل داده های کیفی سدیم، قلیایت آب (pH)، کلراید، سولفات، کلسیم و منیزیم بوده که واسنجی داده ها به وسیله70 درصد داده ها و عملکرد روش ها با استفاده از داده های باقی مانده ارزیابی گردید. برای ارزیابی دقت مدل ها از سه معیار ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب همبستگی و میانگین قدر مطلق خطا استفاده شد. . نتایج به دست آمده نشان می دهد که به غیراز مدل ترکیب ورودی 8، بقیه مدل ها از توانایی بالایی برخوردار هستند. همچنین نتایج نشان دادند که پارامترهای (Na) و (So4) بیشترین تاثیر در دقت نتایج پیش بینی برای هر سه مدل و هر سه پارامتر مورد بررسی را دارند و در ترکیب ورودی 8 هر سه مدل ضعیف عمل کرد. همچنین در اکثر ورودی ها، شبکه عصبی نسبت به دو مدل دیگر از توانایی بالاتری برخوردار می باشد. با وجود اینکه دقت و توانایی هر سه مدل تقریبا قابل مقایسه بوده می توان از هر سه مدل در پیش بینی پارامترهای کیفی بهره برد.کلیدواژگان: استان گلستان، کل جامدات محلول، نسبت جذب سدیم، هدایت الکتریکی
-
صفحات 29-41یکی از مهم ترین ویژگی های مورد نیاز در تحلیل سدهای خاکی، اندازه گیری فشار آب منفذی می باشد که از لحظه شروع ساخت، رفته رفته در بدنه سد افزایش می یابد. کنترل پایداری سدهای خاکی در مراحل مختلف ساخت بسیار حائز اهمیت می باشد. لذا به منظور تحکیم یافتگی کامل مصالح هسته، اجرای سد خاکی با سرعت یکنواخت از اهمیت زیادی برخوردار است. در مطالعه حاضر از قاعده میرایی رایلی در محاسبات فشار آب حفره ای سد خاکی آزادی و از دو تحلیل شبه استاتیکی و دینامیکی به صورت غیرخطی استفاده شده است. همچنین از مدل رفتاری ساده الاستوپلاستیک مبتنی بر معیار موهر-کلمب در نرم افزار آباکوس استفاده شده است. جهت صحتسنجی، فشار آب حفره ای هسته رسی در اثر تغییرات تراز آب مخزن پس از آبگیری توسط نرم افزار آباکوس، مدل و با نتایج ابزار دقیق در حالت شبه استاتیکی مقایسه گردیده است. به منظور تطبیق دادههای مشاهداتی و پیشبینی شده از رگرسیون چند متغیره و از معیار ضریب تبیین استفاده و مقدار 9747/0=R2 نشان گر هم خوانی بسیار خوبی بین دادههای مشاهداتی و پیشبینی شده است. مقایسه نتایج تحقیق نشان داد که فشار آب حفره ای در تحلیل دینامیکی 39 درصد بیش تر از تحلیل شبه استاتیکی است. حداکثر نسبت فشار آب حفره ای (ru) در هسته سد برابر 24/0 به دست آمد. بدین ترتیب با توجه به نسبت فشار آب حفره ای به دست آمده، شکست هیدرولیکی در هسته رخ نخواهد داد.کلیدواژگان: آباکوس، تحلیل دینامیکی، شبه استاتیکی، فشار آب حفره ای
-
صفحات 42-57پژوهش حاضر به منظور بررسی برهمکنش رودخانه و آب زیرزمینی در بخش شرقی دشت گرگان انجام شد. بدین منظور ابتدا دبی رودخانه چهل چای در چهار ایستگاه با فواصل مشخص اندازه گیری شد. سپس ارتباط بین نوسانات دبی رودخانه با تراز آب زیرزمینی در چاه های عمیق و نیمه عمیق اطراف آن با استفاده از روش های گرافیکی و آماری بررسی شد. نتایج اندازه گیری مستقیم دبی نشان داد که رودخانه در ایستگاه های اول، دوم و چهارم آبخوان را تغذیه می کند. اما در ایستگاه سوم میزان دبی افزایش می یابد که بیانگر آن است که رودخانه در این بخش از مسیر آبخوان را زهکش می کند. نتایج بررسی ارتباط بین دبی رودخانه چهل چای و سطح آب چاه های نیمه عمیق براساس آزمون همبستگی پیرسون نشان داد که در 7 چاه از 19 چاه نیمه عمیق و 2 چاه از 5 چاه عمیق، ارتباط معنی دار بین تغییرات دبی های ماهانه رودخانه با تراز ماهانه آب زیرزمینی وجود دارد و در بقیه چاه ها ارتباط معنی داری مشاهده نشد. در ابتدای ورود رودخانه به دشت انحنای منحنی های تراز آب زیرزمینی در جهت حرکت رودخانه چهل چای می باشد. اما در ادامه شکل انحنای خطور تراز آب زیرزمینی تغییر می کند و به مرور خلاف جهت حرکت رودخانه چهل چای می شود که این امر بیانگر آن است که آبخوان رودخانه را تغذیه می کند.کلیدواژگان: آبخوان، ارتباط هیدرولیکی، خطوط هم پتانسیل آب زیرزمینی، دبی رودخانه، رودخانه
-
صفحات 58-61پیشروی آب شور در سفره های آب شیرین، تنها به جزایر و سواحل اقیانوس ها محدود نمی شود، بلکه امکان دارد آبخوان ها، از طریق پیشروی آب شور کویرها، باتلاق ها و چاله های آب شور غیر قابل استفاده شوند. در این مطالعه وضعیت بهره برداری از دشت سرایان در اثر پیشروی آب شور از کویر از نظر کمی و کیفی با ارائه سناریوهای مدیریتی مورد بررسی، شبیه سازی و پیش بینی قرار گرفته است. بدین منظور برای شبیه سازی وضعیت کمی آبخوان از مدل MODFLOW استفاده شد. سپس با استفاده از بسته MT3DMS مدل کیفی تهاجم آب شور و با استفاده از مدل SEAWAT شبیه سازی تهاجم جبهه های آب شور شبیه سازی و پیش بینی گردید. نتایج نشان داد که بیشترین تهاجم آب شور به میزان 750 متر در طول آبخوان در منطقه جنوب شرقی آبخوان سرایان اتفاق می افتد و غلظت نمک در چاه های بهره برداری به میزان متوسط 160 میلی گرم در لیتر افزایش خواهد داشت. نتایج سناریوهای بهره برداری نشان داد که با کاهش پمپاژ چاه های بهره برداری به میزان 5 درصد، باعث کاهش تهاجم جبهه های آب شور به میزان 700 متر، کاهش روند پیشروی آب شور در آبخوان دشت به میزان 1200 متر و افزایش غلظت نمک به میزان 464 میلی گرم در لیتر خواهد شد که در مقایسه با فرض ادامه روند کنونی، 10 درصد کمتر است. از سوی دیگر، با کاهش برداشت از چاه های بهره برداری به میزان 15 درصد، مقدار افت سطح آب آبخوان کاهش یافته و از متوسط غلظت نمک نیز به میزان 82 میلی گرم در لیتر کاسته می شود.کلیدواژگان: آبخوان، سناریوی مدیریتی، غلظت نمک، مدل SEAWAT، هیدروژئولوژی
-
صفحات 62-79محاسبه دقیق بیلان آب زیرزمینی گام مهمی برای دست یابی به مدیریت پایدار منابع آب می باشد. هدف از این پژوهش بررسی بیلان آب زیرزمینی دشت کرند واقع در استان کرمانشاه و تعیین چاه های معرف با استفاده از شبکه های کمی و کیفی است. بنابراین از مشخصات اصلی چاه های بهره برداری از جمله نوع آبخوان و نوع آبرفت، عمق چاه و عمق سطح آب، نوع مصرف، میزان آبدهی و ساعت کارکرد برای تعیین درست چاه های معرف با طول دوره ی آماری (1374-1395) استفاده شد. پس از تعیین مشخصه های اصلی چاه های بهره برداری گروه بندی چاه ها بر اساس امتیازبندی به روش تحلیل سلسله مراتبی انجام و درنهایت شبکه سنجش کمی دشت کرند تهیه گردید. برای صحت سنجی شبکه سنجش به دست آمده با استفاده از چاه های موجود و چاه های معرف محاسبه بیلان دشت کرند انجام و باهم مقایسه گردید. همچنین با استفاده از پارامترهای کیفی EC، pH و کلر به ارزیابی و پایش کیفی شبکه پرداخته شد. برای رسیدن به اهداف پژوهش از داده های 46 چاه بهره برداری، که توسط شرکت آب منطقه ای استان کرمانشاه در سال 1387 حفر شده بود، استفاده شد. نتایج محاسبه بیلان براساس شبکه بندی 12 چاه معرف و مقدار بیلان به دست آمده برای کل چاه ها در محدوده آبخوان کرند به ترتیب 22/0- و 55/0- میلیون مترمکعب بوده است و تفاوت این دو بیلان 33/0 میلیون مترمکعب است که نسبت به کل دشت این میزان خیلی قابل ملاحظه نمی باشد و میزان نشان دهنده انتخاب درست چاه های معرف دشت کرند می باشد. در نهایت ارزیابی شبکه جدید با پارامترهای هدایت الکتریکی، اسیدیته و نسبت جذب سدیم نشان داد که پراکندگی مناسب چاه های انتخابی، می تواند به عنوان شبکه کیفی نیز مفید واقع گردد.کلیدواژگان: بیلان، تحلیل سلسله مراتبی، دشت کرند، چاه های بهره برداری، شبکه سنجش
-
صفحات 80-93اخیرا چندین چاه عمیق در انتهای حوضه آبگیر زنجانرود، تشکیل شده از مارنهای ضخیم، حفر گردیده که به طور تصادفی به یک آبخوان تحت فشار برخورد نموده اند. برای تعیین گستره این آبخوان عمیق، و ارزیابی ارتباط هیدرولیکی آن با آبهای جوی و منابع آب سطحی، این تحقیق از تلفیق تداخلسنجی راداری، لاگ لیتولوژی، هیدروشیمی و ایزوتوپهای پایدار منابع آبی منطقه به همراه بارش ارتفاعات استفاده می برد. ابتدا، تصاویر ماهواره Sentinel-1 در بازه زمانی 2017 تا 2022 پردازش و سپس میدان سرعت متوسط در منطقه در راستای خط دید ماهواره با روش آنالیز سری زمانی خط مبنای کوتاه محاسبه شده است. در عمل یک رابطه مستقیم بین نوسانات فشار هیدرواستاتیک آبخوان تحت فشار و تغییرات ضخامت آبخوان و به تبع نوسانات تراز ارتفاعی زمین وجود دارد. بنابراین، نقشه بزرگای فصلی نوسانات تراز ارتفاعی زمین حاصل از تداخلسنجی راداری به خوبی گستره آبخوان تحت فشار زنجانرود (135 کیلومتر مربع) را به نمایش درآورد، به نحوی که با شواهد هیدروژئولوژیکی و زمین شناسی منطقه نیز همخوان است. نتایج هیدروشیمیایی و ایزوتوپهای پایدار منابع آبی منطقه بیانگر ارتباط آبخوان تحت فشار با سیستم هیدرولوژی کنونی است. اما منشا آن متفاوت از رودخانه زنجانرود و آبخوان آزاد سطحی است. در مقابل، منشا احتمالی آن به دامنههای ارتفاعات شمال شرقی منطقه نسبت داده میشود.کلیدواژگان: آبخوان تحت فشار زنجانرود، ایزوتوپی، تداخل سنجی راداری، هیدروشیمی
-
صفحات 94-114فراسنج های مختلفی نظیر گرانروی، جرم مخصوص سیال و سختی محیط در فرآیند رشد شکست هیدرولیکی تاثیر دارند. این فراسنج ها اثرات یکسانی بر چگونگی رشد ندارند و ممکن است یک یا چند تا از فراسنج ها تاثیر بیشتری داشته باشند؛ در نتیجه منجر به یک یا چند رژیم خاص خواهد شد. رژیم ها بر اساس روند هدر رفت انرژی نامگذاری می شوند که مهمترین آن ها عبارتند از: اول: رژیم سختی که بیشترین انرژی تزریق سیال از طریق شکافتن سنگ به دلیل سختی اتلاف می شود دوم: رژیم گرانروی که بیشترین اتلاف توان ورودی سیال ناشی از حرکت سیال لزج و در داخل ترک است. در این پژوهش به بررسی رشد ترک هیدرولیکی با شکل هندسی مختلف از قبیل ترک دوبعدی کرنش صفحه ای و شعاعی در یک محیط سنگی شکننده (کشسان) پرداخته می شود. سیال به صورت غیرقابل تراکم و نیوتنی فرض می شود و همچنین رشد ترک در قالب مکانیک شکست خطی کشسان بررسی می شود. هدف از این بخش، دستیابی به اثرات هندسه ترک است. نتایج نشان می دهد که روش های شبه تحلیلی ارائه شده برای حل معادلات همبسته، از دقت کافی و سرعت همگرایی بالا برخوردار است. در زمان های زودهنگام از فرآیند شکست هیدرولیکی، ترک های صفحه ای رشد سریعتری نسبت به ترک ها با هندسه ی سکه ای شکل دارند، اما در زمان های بعدی سرعت رشد ترک های سکه ای به شدت از ترک صفحه ای پیشی می گیرند. میزان بازشدگی عرض ترک صفحه ای از ترک سکه ای شکل بیشتر است و همین امر باعث شد که در رژیم گرانروی میزان رشد آن کاهش چشمگیری داشته باشد.کلیدواژگان: ترک دوبعدی کرنش صفحه ای، ترک شعاعی، رژیم گرانروی، روش شبه تحلیلی، شکست هیدرولیکی
-
صفحات 115-136آب زیرزمینی یک منبع حیاتی برای تامین نیازهای آبی می باشد. در سال های اخیر هم گام با افزایش رشد جمعیت و تقاضا برای آب، تغییر اقلیم و خشک سالی های ناشی از آن، منجر به برداشت بی رویه آب زیرزمینی و کاهش کمی و کیفی این منبع ارزشمند در سطح جهانی شده است. با درک رو به رشد وابستگی متقابل آب و توسعه، مدیریت پایدار آب زیرزمینی در سطح ملی برای مقابله با تهدیدهایی هم چون کمبود آب، غذا، انرژی، از بین رفتن اکوسیستم ها و تنوع زیستی و از همه مهم تر کاهش امنیت انسانی امری ضروری می باشد. لذا با توجه به بحران آبی کشور، در این تحقیق با الگوبرداری و استفاده از تجارب موفق کشورهای پیش گام در زمینه مدیریت پایدار آب زیرزمینی هم چون هند و آمریکا (ایالات آریزونا و کالیفرنیا) به دلیل داشتن وضعیت بحرانی آب زیرزمینی و شرایط اقلیمی مشابه با ایران، راه کارهای پیشنهادی جهت بهبود وضعیت مدیریت فعلی کشور ارائه شده است. بنابراین به منظور مدیریت پایدار آب زیرزمینی، نیازمند شناخت مسائل و مشکلات ایجاد شده در این زمینه بوده و این امر با رسم چرخ درهم تنیدگی سیستم پویا و پیچیده آب زیرزمینی به صورت یک رویکرد مشارکتی میان بهره برداران، مدیران، متخصصان و کارشناسان فنی، قانون گذاران و سیاست گذاران و مردم محلی، حاصل می شود. چنین شناختی مستلزم تفکر شبکه ای و در نظر گرفتن کلیه روابط بین اجزای زیرسیستم های آبی (طبیعی، فنی، فرهنگی-اجتماعی، اقتصادی و حقوقی) می باشد و سپس اشتراک گذاری داده های شفاف و قابل اعتماد، ظرفیت سازی و ایجاد بستری برای همکاری بیش تر نهادهای مربوطه، وضع قوانین و اقدام و عملی سازی توسط سازمان های درگیر می باشد.کلیدواژگان: آب زیرزمینی، اکوسیستم، تفکر شبکه ای، مدیریت پایدار
-
صفحات 137-143
سدها سازه های خاصی هستند که چنانچه یک سد بر اثر وقوع رخدادهای طبیعی و انسانی، نظیر زلزله دچار شکست گردد، خسارات جبران ناپذیر جانی، مالی و زیست محیطی بسیاری ایجاد شده و از طرف دیگر منابع انرژی آن، از دسترس خارج می گردد. بنابراین منطقی است که با صرف هزینه های بیشتر در مرحله مطالعه و طراحی این سازه های پراهمیت، از وقوع خسارات بعدی ناشی از شکست آن ها، جلوگیری به عمل آورد. در این تحقیق به بررسی رفتار رسوب بر پاسخ سدهای بتنی وزنی پرداخته شده است. پارامتر متغیر، ضخامت رسوب کف مخزن می باشد. برای مدل سازی سد از مدل پلاستیسیته آسیب بتن استفاده شده است. با توجه به پیچیدگی سیستم سد مخزن پی رسوب، از روش اجزای محدود به دلیل قابلیت مناسب در اعمال شرایط مرزی مختلف، برای مدل سازی و تحلیل استفاده شده است. مدل مورد نظر برای چهار حالت بدون رسوب و رسوب با ضخامت 10 و 15 متر شبیه سازی و مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج این آنالیزها نشان دهنده تاثیر زیاد رسوب کف مخزن بر پاسخ سازه سد تحت بار زلزله می باشد. با بررسی نتایج انرژی تلف شده در اثر خرابی و خرابی ایجاد شده در اثر اعمال بار لرزه ای، ابتدا رسوبات کف مخزن مانند یک جاذب انرژی باعث کاهش پاسخ سازه سد می شوند اما در ادامه با افزایش ارتفاع، رسوبات موجب افزیش پاسخ لرزه ای سد می شوند. جابجایی نسبی تاج سد در جهت رودخانه، در حالت وجود رسوب با عمق 15 متر، برابر 35/6 سانتی متر می باشد که این میزان در مقایسه با حالت رسوب با عمق 10 متر، حدود 14 درصد افزایش داشته است.
کلیدواژگان: آباکوس، پلاستیسیته، تاج سد، تحلیل غیرخطی، رسوب، سدهای بتنی وزنی -
صفحات 144-157مدیریت بهره برداری از منابع آب به ویژه منابع آب زیرزمینی حائز اهمیت بوده و نیازمند شناخت دقیق خصوصیات آبخوان، تنش های وارده به آن و در نهایت بیلان آب زیرزمینی است. مدل های شبیه ساز-بهینه ساز کمک شایانی به مدیران برنامه ریز جهت تعیین میزان بهره برداری بلندمدت و پایدار از آبخوان می نمایند. بدین منظور تغییرات تراز آبی آبخوان دشت کاشان در دوره آماری 1387-1397 توسط مدل GMS برای 125 دوره تنش شبیه سازی شد. مدل در دو حالت دائمی و غیر دائمی برای دوره (1395-1387) واسنجی و برای دوره (1397-1395) صحت سنجی شد. نتیجه، افت آب زیرزمینی به میزان 4/4 متر در طول 10 ساله مطالعاتی بود. به جهت واقع شدن این دشت در کمربند خشک اقلیمی و نبود بارش موثر جهت تغذیه مناسب آبخوان، در این مطالعه تمرکز بر روی مدیریت برداشت از آبخوان با استفاده از سیاست جیره بندی دو نقطه ای اصلاح شده بود. این سیاست به خوبی توانست از افت شدید و بحرانی آب زیرزمینی جلوگیری کرده و افت را از 44/0 به 31/0 متر در سال کاهش دهد و باعث ذخیره 255 میلیون مترمکعب آب در هر سال در آبخوان گردد. اگرچه نیل به این نتیجه باعث کاهش اعتمادپذیری و افزایش عدم تامین نیازها می گردد ولی از بروز خشکی ها با شدت زیاد جلوگیری و خسارات جبران ناپذیر را کم می نماید.کلیدواژگان: بهره برداری پایدار، سیاست جیره بندی، مدل شبیه ساز-بهینه ساز آب زیرزمینی، واسنجی، GMS
-
صفحات 158-169دشت عباس واقع در منطقه دهلران استان ایلام از معدود دشتهای ایران است که علی رغم افت شدید 6 متری آب زیرزمینی در دوره افت از 1363 تا 1384، در اثر انتقال آب از حوضه کرخه، تراز آب زیرزمینی طی دوره خیز از 1384 تا 1400 به میزان 18 متر افزایش داشته است. این شرایط هیدروژئولوژیکی فرصتی را فراهم کرده است که بتوان میزان جبران فرونشست طی دوره خیز را با استفاده از تکنیک تداخل سنجی راداری، InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar)، مورد مطالعه قرار داد. نتایج حاصل از پردازش تصاویر ماهواره ENVISAT حاکی از میانگین نرخ نشستی معادل 7 میلی متر در سال، طی سالهای 1383 تا 1385 است. پردازش تصاویر ماهواره سنتینل برای سالهای 1393 تا 1398 که در دوره خیز قرار دارد نشان میدهد که علی الرغم افزایش زیاد تراز آب زیرزمینی و جبران کامل افت رخ داده، نرخ فرونشست متوسط حدود 3 میلی متر در سال کاهش داشته است. میزان جبران فرونشست در محدوده دارای بیشینه به حدود 50 درصد میرسد. بنابراین، این مطالعه حاکی از این است که جبران کامل فرونشست حتی با برگشت آب به ترازی بالاتر از مقدار اولیه پس از گذشت بیش از یک دهه، امکان پذیر نیست؛ یعنی در عمل ممکن است بخشی از آبخوان برای همیشه تحکیم یافته و قابل احیا نمی باشد.کلیدواژگان: تداخل سنجی راداری، دشت عباس، سد کرخه، فرونشست
-
Pages 1-14This article investigates the impact of sea level fluctuations on numerical modeling of groundwater behavior. The study employs GeoStudio, a finite element numerical model, to calibrate and validate the model using benchmark data from reliable sources. The investigation focuses on changes in saltwater levels under varying rates of increase and decrease. Results indicate that reducing saltwater levels in the numerical model does not affect the estimation of the final dimensions of the saltwater wedge. However, a sudden increase in saltwater levels results in an estimated wedge length that is 4% greater than gradual increases. Furthermore, the research reveals that the system reaches equilibrium fastest when water levels increase or decrease instantaneously. If the minimum time to reach equilibrium during a sudden decrease in water levels is denoted as TR_min, gradual changes in boundary conditions lasting less than half of this time do not impact the equilibrium time. The study also demonstrates that the time required to reach 50% of the advancing length of the saltwater wedge remains independent of the rate of change in saltwater boundary conditions. If the minimum time to reach equilibrium following an instantaneous increase in saltwater levels is denoted as TA_min, and the duration of saltwater level increase is equal to or greater than 1.4TA_min, the time to reach equilibrium of the wedge will be approximately the same as the duration of the saltwater level stabilization.Keywords: Groundwater, Numerical Modeling, Saltwater Wedge, Time Scale
-
Pages 15-28Water quality is directly related to individual and public health. In this study, using water quality data from 96 observation wells in Golestan province, Iran, with a common 19-year statistical year, the prediction of water quality parameters including sodium adsorption ratio (SAR), total dissolved solids (TDS) and electrical conductivity (EC) was investigated using three methods of artificial neural network (ANN), gene expression programming (GEP), and neuro-fuzzy inference system (NFIS) with 9 different input combinations. The data used included water quality data for sodium (Na+), water alkalinity (pH), chloride (Cl-), sulfate (SO42-), calcium (Ca2+), and magnesium (Mg2+), and the data was validated using 70% of the data and the performance of the methods was evaluated using the remaining data. To evaluate the accuracy of the models, three criteria were used: root mean square error (RMSE), correlation coefficient (R2), and mean absolute error (MAE). The results showed that with the exception of input combination 8, all other models had high performance. The results also showed that the parameters Na+ and SO42- had the most significant impact on the accuracy of the prediction results for all three models and all three parameters under investigation, and all three models performed poorly in input combination 8. In most inputs, the neural network was superior to the other two models. Although the accuracy and performance of all three models were comparable, all three models could be used to predict water quality parameters.Keywords: Golestan Province, Total Dissolved Solids, Sodium Absorption Ratio, Electrical Conductivity
-
Pages 29-41One of the most important features required in the analysis of earth dams is the measurement of pore water pressure, which gradually increases in the dam body from the moment of construction. It is very important to control the stability of earth dams in different stages of construction. Therefore, in order to fully consolidate the core materials, it is very important to implement the earthen dam at a uniform speed. In the present study, Rayleigh's damping rule has been used in the calculation of the pore water pressure of the Azadi earth dam, and two quasi-static and dynamic analyzes have been used in a non-linear. In order to verify the accuracy, the pore water pressure of the clay core due to changes in the water level of the reservoir after dewatering has been compared by Abaqus software, the model and the results of instrumentation in quasi-static mode. In order to match the observed and predicted data, multivariate regression was used, and the value of R2=0.9747 indicates a very good match between the observed and predicted data. Comparison of research results showed that pore water pressure in dynamic analysis is 39% higher than in quasi-static analysis. The maximum ratio of pore water pressure (ru) in the core of the dam was 0.24; In this way, according to the obtained pore water pressure ratio, hydraulic failure will not occur in the core.Keywords: ABAQUS. Dynamic Analysis, Pseudo Dynamic. Porewater Pressure
-
Pages 42-57The present study was conducted to investigate the interaction between river and groundwater in the eastern part of Gorgan Plain. For this purpose, first, the flow of Chehel-Chay River was measured at four stations with specific intervals. Then, the relationship between the fluctuations of the river discharge and the groundwater level in the deep and semi-deep wells around it was investigated using graphical and statistical methods. The results of direct discharge measurement revealed that that the river recharges the aquifer in the first, second and fourth stations. But in the third station, the amount of flow rate increases, which indicates that the river drains the aquifer in this part of river. Results of the relationship between Chehel-Chay River discharge and water level of semi-deep wells based on Pearson's correlation test showed that there is a significant relationship between the changes in monthly river discharges and the monthly water level in 7 out of 19 semi-deep wells and 2 out of 5 deep wells. But, no significant relationship was observed in the rest of the wells. At the beginning of the river's entry into the plain, the curvature of the groundwater level curves is in the direction of Chehel-Chay River movement. But in the future, the shape of the curvature of the groundwater level changes and gradually turns against the direction of the Chehel-Chay River, which indicates that the aquifer feeds the river.Keywords: Aquifer, Equipotential Lines Of Groundwater, Hydraulic Connection, River, River Discharge
-
Pages 58-61The advancement of saline water intrusion into freshwater tables is not limited to islands and ocean coasts, but it can also render aquifers unusable through the intrusion of saline water from deserts, marshes, and saline pits. This study examines the quantitative and qualitative impact of saline water intrusion from deserts on the Sarayan Plain, presenting managerial scenarios, simulations, and predictions. To simulate the quantitative status of aquifers, the MODFLOW model was utilized. Subsequently, the MT3DMS package was used to model the quality of saline water intrusion, and the SEAWAT model was employed to simulate and predict the intrusion fronts of saline water. The results indicate that the maximum intrusion of saline water occurs up to 750 meters along the aquifer in the southeast region of the Sarayan aquifer, with an average salt concentration increase of 160 milligrams per liter in extraction wells. The exploitation scenarios show that a 5% reduction in pumping from extraction wells leads to a decrease in the intrusion fronts by 700 meters, a reduction in the advancement of saline water in the plain aquifer by 1200 meters, and an increase in salt concentration by 464 milligrams per liter, which is 10% less compared to the current trend assumption. On the other hand, reducing the extraction from exploitation wells by 15%, leads to a decrease in the water table level, as well as an average salt concentration reduction of 82 milligrams per liter.Keywords: Aquifer, Hydrogeology, Management Scenario, Salt Concentration, SEAWAT Model
-
Pages 62-79Accurate calculation of the underground water balance is a crucial step in achieving sustainable management of water resources. This research aims to investigate the underground water balance of Krand Plain, located in Kermanshah province, and to determine representative wells using quantitative and qualitative networks. To accomplish this, the main characteristics of exploitation wells were considered, encompassing the type of aquifer, type of alluvium, well depth, water surface depth, consumption type, amount of irrigation, and operational hours. These parameters were utilized to correctly identify representative wells within the statistical period (1995-2016). Following the determination of well characteristics, well grouping was performed based on the hierarchical analysis method. Subsequently, the quantitative measurement network of Krand Plain was established. To validate the measurement network, the water balance of Krand Plain was calculated and compared using existing wells and representative wells. Additionally, the quality of the network was assessed and monitored using qualitative parameters such as electrical conductivity (EC), pH, and chlorine. Data from 46 exploitation wells, drilled by the regional water company of Kermanshah province in 2007, were utilized to achieve the research objectives. The results of the balance calculation based on the network of 12 representative wells and the balance obtained for all wells in the Krand aquifer were -0.22 and -0.55 million cubic meters, respectively. The difference between these two balances, 0.33 million cubic meters, is not very significant compared to the entire plain, indicating the correct selection of representative wells in the Krand plain. Finally, the evaluation of the new network with parameters such as electrical conductivity, acidity, and sodium absorption ratio demonstrated that the proper distribution of selected wells can be valuable as a qualitative network.Keywords: Balance, Hierarchical Analysis Method, Krand Plain, Measurement Network, Operating Wells
-
Pages 80-93Recently, several deep wells have been accidentally intersected with a confined aquifer located at the downstream end of the Zanjanrood watershed, characterized by the presence of thick marl units. To determine the extent of this deep aquifer and assess its hydraulic connection with shallow unconfined aquifer and surface water bodies, this investigation utilizes a comprehensive approach that combines InSAR, lithology logs, hydrochemistry, and stable isotopes collected from regional water supplies, in addition to stable isotopes data from precipitation. The initial step involved the processing of Sentinel-1 satellite images spanning 2017 to 2022, and the calculation of ground displacement patterns within the region using a time-series analysis technique based on the short baseline method. Capitalizing on the direct correlation between fluctuations in hydraulic head within the confined aquifer and variations in aquifer thickness, subsequently resulting in surface land deformations, the map displaying the seasonal amplitude of land displacement obtained through InSAR are used as an effective tool to delineate the boundaries of the Zanjanrood confined aquifer (135 km2), aligns well with hydrogeological evidence and the geological characteristics of the region. The results from hydrochemical and stable isotope analyses collectively indicate a connection between the confined aquifer and the contemporary hydrological system. However, its origin diverges from that of the shallow unconfined aquifer and Zanjanrood river while its potential source attributed to the highlands to the northeast of the area.Keywords: Hydrochemistry, Insar, Stable Isotopes, Zanjanrood Confined Aquifer
-
Pages 94-114Several factors, such as fluid viscosity, density, and medium toughness, can influence the hydraulic fracture growth process. It is important to note that these parameters do not affect the growth process equally, and one or more of the parameters may have a more significant impact than the others. As a result, it can lead to one or more regimes. The regimes are named based on the process of energy dissipation, the most important of which are: first: toughness regime, where the most energy of fluid injection is dissipated due to rock failure, second: viscous regime, where the greatest input power loss is caused by the movement of viscous fluid in the crack. The research investigates crack growth in a brittle (elastic) rock medium employing linear elastic fracture mechanics (LEFM). The fluid is assumed to be incompressible and Newtonian. The study examines the growth of hydraulic cracks with various geometric shapes such as KGD and radial cracks. The results show that the semi-analytical method for solving the coupled governing equations of hydraulic fracturing has sufficient accuracy and high convergence speed. During the early stages of the hydraulic fracturing process, the KGD crack grows at a faster rate than the penny-shaped crack. However, at later stages, the growth of the penny-shaped crack greatly exceeds that of the KGD crack. Furthermore, the rate of KGD crack opening is higher than that of the penny-shaped crack. As a result, there is a significant decrease in the growth rate of the penny-shaped crack in the viscosity regime relative to KGD.Keywords: 2D Plane Strain Crack, Analytical Method, Hydraulic Fracture, Penny-Shape Crack, Viscous Regime
-
Pages 115-136Groundwater is a vital resource for meeting water needs. In recent years with the increase in population growth and water demand, climate change and relating droughts, led to indiscriminate extraction of groundwater and decrease in quantity and quality of this precious resource in the global level. With growing perception of the interdependence of water and development, sustainable groundwater management at national level is necessary to deal with threats such as shortage of water, food, energy, loss of ecosystems and biodiversity and most importantly the reduction of human security. So, regarding water crisis in the country, in this research proposed solutions are presented to improve current managing status in the country by modelling and utilizing successful experience of pioneered countries in the field of groundwater sustainable management like India and USA (Arizona and California) since they have critical groundwater situation similar to Iran. Therefore, in order to sustainably manage underground water, it is necessary to understand the issues and problems created in this field and this will be achieved by drawing the intertwining cycle of the dynamic and complex underground water system as a collaborative approach among operators, managers, specialists and technical experts, legislators, policy makers and local people. Such recognition requires network thinking and considering all the relationships within the components of water subsystems (natural, technical, socio-cultural, economic and legal) and it also needs sharing transparent and reliable data with activists, capacity building, creating a platform for more cooperation of the relevant institutions, making laws, taking actions and implementation by the involved organizations.Keywords: Ecosystem, Groundwater, Network Thinking, Sustainable Management
-
Pages 137-143
Dams are special structures, which require special attention in analysis and design due to high construction costs and having huge energy resources. If a dam fails due to the occurrence of natural and human events, such as an earthquake, irreparable human, financial and environmental damages will be caused, and on the other hand, its energy resources will be out of reach. Therefore, it is logical to spend more money in the study and design stage of these important structures, to prevent further damage caused by their failure. In this research, the behavior of sediment on the response of weighted concrete dams has been investigated. The variable parameter is the deposit thickness of the tank bottom. Concrete damage plasticity model has been used to model the dam. Due to the complexity of the dam-reservoir-pillar-sediment system, the finite element method has been used for modeling and analysis because of its appropriate ability to apply different boundary conditions. The desired model has been simulated and compared for four cases without sediment and sediment with a thickness of 10 and 15 meters. The results of these analyzes show the high impact of reservoir bottom sediment on the response of the dam structure under earthquake load. By examining the results of energy lost due to damage and damage caused by applying seismic load, sediments on the bottom of the tank, like an energy absorber, reduce the response of the dam structure, but then with the increase in height, the sediments increase the seismic response. They are blocked.
Keywords: ABAQUS, Nonlinear Analysis, Response Of Concret Dams, Sediment, Time Historical -
Pages 144-157Exploitation and protection of water resources, especially groundwater resources, is very important. Managing the use of water resources, especially groundwater resources, is important and requires accurate knowledge of the characteristics of the aquifer, the stresses on it, and finally the groundwater balance. Simulation-optimization models are a great help to planning managers to determine the amount of long-term and sustainable exploitation of the aquifer. For this purpose, the water level changes of the Kashan plain aquifer in the statistical period of 1387-1397 were simulated by the GMS model for 125 stress periods. The model was calibrated in two permanent and non-permanent modes for a period of 94 months (1387-1395) and validated for a period of 31 months (1395-1397). The result was that the groundwater dropped by 4.4 meters during the 10-year study period. Due to the location plain in the dry climatic belt and the lack of effective rainfall to properly feed the aquifer, in this study, the focus was on the management of exploitation from the aquifer. For this purpose, the use of two-point hedging policy was able to prevent the sharp and critical drop of groundwater and reduce the drop from 0.44 to 0.31 meters per year, saving 255 million cubic meters of water per year. be in the aquifer. Although achieving this result reduces reliability and increases the lack of supply of demands, it prevents the occurrence of droughts with great severity and reduces irreparable damages.Keywords: Calibration, GMS, Groundwater Simulation-Optimization Model, Hedging Policy, Sustainable Exploitation
-
Pages 158-169Dasht-e Abbas, situated in the Dehloran region of Ilam Province, is one of the few plains in Iran that experienced a severe groundwater decline (nearly 6 meters) during the declining period (1984 to 2005). However, due to water transfer from the Karkheh basin, the groundwater level has increased by approximately 18 meters during the rising period (2005 to 2021), surpassing the initial 1984 level by a significant margin of 12 meters. This unique hydrogeological condition provides an excellent opportunity to investigate subsidence recovery rates during the rising period using Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) technology. Processing Envisat satellite images revealed an average settlement rate of 7 mm/year between 2004 and 2006. Analyzing Sentinel satellite imagery for the period 2014 to 2019, which falls within the rising period, indicates that despite the substantial groundwater level rise, the subsidence rate has only decreased by about 3 mm/year. This suggests that complete subsidence recovery is not feasible, even with the return of water to a level exceeding the initial amount after more than a decade. Therefore, it is evident that a portion of the aquifer has undergone permanent consolidation and will not be fully recoverable. This study highlights that replenishing aquifer water deficit may not always stop subsidence, and a portion of the aquifer may undergo permanent consolidation and remain unrecoverable.Top of FormKeywords: Dasht-E Abbas, Insar, Karkheh Dam, Subsidence