%46تخفیف

مقایسه روش‌های استحصال آب زیرزمینی از سفره غیر متعارف پلایای خور و بیابانک با استفاده از مدلGMS

 

تعداد164 صفحه در فایل word

مقایسه روش‌های استحصال آب زیرزمینی از سفره غیر متعارف پلایای خور و بیابانک با استفاده از مدلGMS

کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب

براساس تحقیقات انجامشده کویر بزرگ ایران دارای ذخایر با ارزش پتاس محلول در سفره آب‌های زیرزمینی محدوده پلایاها است. سطح کلیه پلایاها در کویر بزرگپوشیده شده از یک لایه نسبتاً ضخیم به نام پوسته نمکی است. شورابه اشباع از کلرورسدیم (NaCl) فضای خالی بین بلورهای این پوسته نمکی را پر کرده است. شورابه به دلیل وجوددرصد نسبتاً بالاییون پتاسیم (K+) درآن جهت بهره برداری و استحصال پتاس مورد توجه قرارگرفته است. در منطقه مورد مطالعه از اطلاعات 47 حلقه چاه مشاهده ای و 28 چاه اکتشافی موجود استفاده شده است و همچنین در محدوده میانی طرح، کانال‌های زهکشی که به مسافت 31 کیلومتر حفاری گردیده‌اند به عنوان زهکش نقش اصلی آب خروجی از سفره را دارند. برای ارزیابی مدلGMS، در منطقه مورد مطالعه، کلیه پارامترهای مؤثر در مدل سازی سفره به عنوان ورودی برای مدل بررسی و تعریف شدند. مدل ابتدا در شرایط ماندگار اجرا شده و پس از آن با واسنجی مدل در حالت ماندگار، مدل در شرایط ناماندگار در 12 دوره زمانی در سفره مورد مطالعه اجرا شد. با تحلیل‌های آماری بر نتایج محاسبه شده در حالت ناماندگار توسط مدل به تفکیک پیزومترها، خطای RMSE در بازه 0 تا 05/0، خطای MAE در بازه 0 تا 5/0 و خطای MBE در بازه 0 تا 4/0 متر برآورد شدند. پس از اجرای مدل در بخش صحت سنجی مقادیر مشاهداتی سال 90 مبنا در نظر گرفته شدند و ضریب نکویی برازش 92/0 بین داده‌های مشاهداتی و محاسباتی و شیب خط رگرسیون 18/1 برآورد گردید. در این تحقیق، ابتدا آبخوان پلایای خور و بیابانک با استفاده از مدل ریاضی GMS شبیه سازی شده به نحوی که بیانگر شرایط و خصوصیات طبیعی سفره آب زیرزمینی آن منطقه باشد. سپس با فرض دو سناریو، وضعیت کنونی و آینده آبخوان پیش بینی و با توجه به نتایج مدل در هر سناریو، روش‌های استحصال آب زیرزمینی (شورابه) با یکدیگر مقایسه و در نهایت برای هر منطقه از پلایا پیشنهاد شدند. در سناریوی اول وضعیت کنونی سطح ایستابی آبخوان شبیه سازی شد که با توجه به نتایج بدست آمده، تقریباً سطح ایستابی آبخوان به سطح زمین نزدیک بوده است. همچنین به دلیل سطح بالای آب در آبخوان و جهت حرکت آب به سمت مرکز پلایا (ایستگاه‌های پمپاژ)، حفرکانال های زهکشی به عنوان روش اصلی برای برداشت از آب زیرزمینی (شورابه) در عمده مناطق پلایا پیشنهاد گردید. قابل توجه است که در مناطق مستعد شمالی و جنوب شرقی، به دلیل پراکندگی و گستردگی منابع زیرزمینی، حفر حوضچه‌های برداشت در منتهی الیه مسیر کانال‌های زهکشی در دستورکار قرار گرفت. همچنین درشرق پلایای مرکزی مناطق مستعدی قابل رویت است که به دلیل تمرکز نقطه ای منابع زیرزمینی در این مناطق، روش حفر چاه بهره برداری ارائه و پیشنهاد شد. در گام بعدی مدل با فرض سناریوی ادامه عملیات بهره برداری با روش‌های پیشنهاد شده تا 15 سال آینده اجرا شد که نتایج نشان دادند در مناطقیکه کانال‌های زهکشی و حوضچه‌های برداشت حفر شده‌اند افت سطح آب زیرزمینی وجود دارد، البته در مناطقی که حوضچه‌ها حفر شده‌اند این افت بیشتر نمایان می‌باشد. تقریباً سطح ایستابی عمده مناطق پلایا، پایین تر از عمق کانال‌های زهکشی قرار خواهد گرفت که این امر مانع از برداشت آب زیرزمینی (شورابه) از پوسته نمکی خواهد شد نهایتاً برای برداشت دوباره از آب زیرزمینی (شورابه) آبخوان پلایا، پیشنهاد تزریق داغآب برای بالا آمدن سطح ایستابی تا حد مورد نیاز و یا حفر چاه در اعماق مختلف برای بهره برداری مجدد شورابه باید در دستور کار قرار گیرد.

کلمات کلیدی:مدلGMS، پلایا، شبیه سازی، سفره آب زیرزمینی، استحصال آب زیرزمینی

 

 

مطالب………………………………………………………………………………………………………………………………………هشت

چکیده………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1

فصل اول:مقدمه و بررسی منابع

1-1- مقدمه.. 2

1-2- شرحوبیانمسئله………………… 3

1-3 پیشینه موضوع…………………………………………………………………………………………………………………………………….6

1-4- اهدافپایاننامه.. 11

1-5- اهمیت،ارزشوکاربردنتایجپایاننامه.. 12

فصل دوم: کلیات و مفاهیم اولیه

2-1- مفاهیماولیهآبزیرزمینی.. 14

2-1-1- آبهایزیرزمینی.. 14

2-1-2- تعریفآبخوانیالایهآبدار.. 14

2-1-2-1- لایهآبدارآزاد.. 15

2-1-2-2-  لایهآبدارتحتفشار.. 15

2-1-3- ضریبذخیره.. 15

2-1-4- ذخیرهویژه.. 15

2-1-5- ضریبهدایتهیدرولیکی.. 15

2-1-6- ضریبقابلیتانتقال.. 15

2-1-7- چاهآب.. 15

2-1-8- لوگچاه.. 16

2-2-معادلاتحاکمبرجریانآبزیرزمینی.. 16

2-2-1- اصلبقاءجرم(معادلهپیوستگی).. 16

2-2-2- مروریبرقانوندارسی.. 18

2-2-3- استخراجمعادلاتحاکمبرجریانآبزیرزمینی.. 18

2-3- روشهایحلمعادلاتحاکمبرجریانآبزیرزمینی.. 20

2-3-1- روشتفاضلمحدود.. 22

2-3-2- روشاجزاءمحدود.. 22

2-3-3- مقایسهروشهایتفاضلمحدودواجزاءمحدود.. 22

2-3-4- حلمعادلاتحاصلازروشهایعددی.. 23

2-3-4-1- روشمستقیم.. 23

هشت

2-7- مشخصکردنهدف.. 26

2-8-  مبانیمدلسازیآبهایزیرزمینی.. 27

2-9- انتخابمدلعددیونرمافزارمناسب.. 27

2-11- مدلModflow… 36

2-12- طراحیمدل.. 36

2-13- واسنجیمدل.. 36

2-14- صحتسنجی.. 39

2-15- نتیجهگیریازشبیهسازیانجامشده.. 39

فصل سوم: مواد و روش ها

3-1- موقعیتجغرافیاییمنطقه.. 40

3-2- هواشناسیمنطقه.. 41

3-2-1- آمارواطلاعاتایستگاههایهواشناسیموردمطالعه.. 42

3-2-2- تجزیهوتحلیلآماربارشدرمقاطعمختلفسالانه،فصلیوماهانه.. 44

3-2-3- دمایهوا.. 51

3-2-4- تبخیر.. …….54

3-3-زمینشناسیعمومی.. 58

3-4- ریختشناسی.. 58

3-5- چینهشناسی.. 59

3-5-1- پرکامبرین.. 59

3-5-2- پالئوزوئیک.. 59

3-5-3- مزوزوئیک.. 59

3-5-3-1- نهشتههایدورهتریاس.. 59

3-5-3-2- رخسارهژوراسیک.. 60

3-5-3-3-رخسارهکرتاسه.. 60

3-5-3-4- رسوباتسنوزوئیک.. 60

3-5-4- کواترنر.. 61

3-6- حفاریهایاکتشافی.. 61

3-7- چاههایمشاهدهای.. 61

3-8- کانالهایزهکشی.. 70

3-9- هیدروگرافمعرفآبخوان.. 72

3-10- ضرایبهیدرودینامیک.. 72

3-11- تهیهمدلمفهومیمحدودهموردمطالعه.. 75

3-12- انتخابمدلمناسب.. 76

3-13- اختصاصپارامترهابهمدل.. 78

3-13-1- مشخصکردنواحدهایزمانوطول.. 78

3-13-2- شرایطمرزی.. 79

3-13-3- مشخصکردنلایهاطلاعاتیعواملموثردرجریان… 80

3-13-3-1- پیزومترها.. 80

3-13-3-2- زهکشها.. 68

3-13-4- مشخصکردنلایهاطلاعاتیتغذیهوتخلیه.. 81

نه

3-14- شبکهبندیمحدودهموردمطالعه.. 81

3-14- شبیهسازیمحدودهموردمطالعهبامدلMODFLOW… 82

3-11-5- اجرایمدل.. 84

3-11-5-1- اجرایمدلدرشرایطماندگار.. 84

3-11-5-2- اجرایمدلدرشرایطغیرماندگار.. 84

3-12- تحلیلهایآماریبرمقادیرمحاسباتیوتاییدصحتوتعیینخطایمحاسباتی   85

3-12-1- ضریبتبیین (R2).. 85

3-12-2- شیبخطرگرسیونی.. 86

3-12-3- میانگینانحرافخطا.. 86

3-12-4- متوسطخطایمطلق.. 86

3-12-5- ریشهمیانگینمربعاتخطا.. 87

3-13- اجرایمدلدرشرایطغیرماندگارجهتصحتسنجینتایجمدل.. 87

3-14- روش های استحصال آب زیرزمینی……………………………………………………………………………………………………87

3-14-1-کانال های زهکشی………………………………………………………………………………………………………………………87

3-14-2- حفر چاه……………………………………………………………………………………………………………………………………88

3-14-3-حفر حوضچه……………………………………………………………………………………………………………………………..88

فصل چهارم: نتایج،بحث وتحلیل

4-1- تعیینرقومارتفاعیلایهغیرقابلنفوذ.. 90

4-2- تعیینافقهایچاههایاکتشافی.. 92

4-3- لایهبندیطبقاتزمین.. 93

4-4- نتایجاجرایمدلدرشرایطماندگار.. 95

4-5- نتایجاجرایمدلدرشرایطناماندگار.. 96

4-6- تحلیلآمارینتایجبهدستآمدهازاجرایمدلدرشرایطجریانغیرماندگار   98

4-6-1- نتایجحاصلازمحاسبهضریبتبیینR2وشیبخطرگرسیونی.. 98

4-5-2- نتایجدیگرآزمونهایآماری.. 101

4-6- نتایجاجرایمدلدرشرایطغیرماندگارجهتصحتسنجیمدل.. 102

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجهگیری.. 112

5-2- پیشنهادات.. 114

منابع…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….100

ده

فهرست اشکال

عنوان

صفحه

شکل 2-1تحلیلمقدارجریاندرواحدزمانازداخلالمان.. 17

شکل2-3 آزمایشقانوندارسیبرایجریانیکبعدیدارایشیبα… 18

شکل2-6 مدلمفهومیآبخوانبهشکلبلوکدیاگرام.. 25

شکل 2-7روندمدلسازیآبخوانیکمنطقه.. 26

شکل 2-8 نماییازمحیطمدلGMS.. 33

شکل3-1 تصویرماهوارهلندستازپلایایخوربیابانکواقعدرشمالشرقیاستاناصفهان   41

شکل 3-3 موقعیتمکانیایستگاههایمنتخبجهتمطالعاتپلایایخور وبیابانک   43

شکل 3-4منحنیهمبارانمنطقهمطالعاتی (ارقامسالانهوبرحسبمیلیمتر)   48

شکل 3-6سریزمانیبارندگیسالانهدرایستگاهخور وبیابانک.. 49

شکل 3-7 میانگینمتحرکسه،پنجوهفتسالهبارندگیسالانهدرایستگاهخور وبیابانک   49

شکل 3-13 موقعیتجغرافیاییچاههایاکتشافیدرپلایایخوروبیابانک.. 65

شکل 3-14موقعیتمکانیوپراکندگیچاههایمشاهدهایدرپلایایخوروبیابانک   69

شکل 3-15موقعیتکانالهایزهکشیموجودوایستگاههایپمپاژمحدودهپلایایخوروبیابانک   71

شکل 3-16 هیدروگرافواحدآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانک.. 72

شکل3-17 نقشهخطوطهمضریبقابلیتانتقالدرحواشیوداخلپلایایخوروبیابانک   74

شکل3-18پنجرهنرمافزارGMS 6.5درروندآمادهسازیمدل.. 78

شکل (3-19لایهاطلاعاتیSource &Sink… 81

شکل 3-20شبکهبندیپلایایخوروبیابانکومشخصنمودنسلولهایفعالوغیرفعال   82

شکل 4-1خطوطرقومیترازلایهغیرقابلنفوذکفدرپلایایخوروبیایانک.. 91

شکل 4-2لایهبندیچاههایاکتشافیپلایایخوروبیابانکبرطبقنوعذرات.. 92

شکل 4-3 شبکهمثلثبندیپلایایخوروبیابانک.. 93

شکل 4-4 مقاطعلایهبندیفواصلچاههایاکتشافی.. 94

شکل 4-5 نمایسهبعدیلایهبندیپلایایخوروبیابانکبهتفکیکذراتتشکیلدهنده   94

شکل 4-6تایجحاصلهازاجرایمدلدرشرایطماندگار.. 95

شکل 4-7نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدرفروردین 1393   96

شکل 4-8نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدراردیبهشت 1393   97

شکل 4-19 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترA… 98

شکل 4-20 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر3A… 98

شکل 4-39 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترA… 99

شکل 4-40مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر3A… 99

یازده

شکل 4-59مقایسهمقادیرمشاهداتیومحاسبهشدهبارآبیپلایایخوردرمرحلهصحتسنجی   103

شکل 5-1 جهتجریاندرسفرهآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکباتوجهبهبرداشتازکانالها   105

شکل 5-2 مسیرپیشنهادیادامهحفرکانالهایزهکشیبهمنظوربرداشتبهینه   106

دوازده

فهرست جداول

عنوان

صفحه

جدول2-1انواعمدلهایآبزیرزمینی.. 35

جدول 3-1 مشخصاتونوعایستگاههایمنتخبجهتمطالعاتپلایایخور وبیابانک   42

جدول 3-2پارامترهایآماریبارانماهانه،فصلیوسالانهدرازمدتایستگاههایمنطقهمطالعاتی   45

جدول 3-3متوسطبارندگیسالانهدرایستگاههایمنطقهمطالعاتی.. 45

جدول 3-4 بارندگیدرازمدتماهانهوسالانهایستگاهخوربیابانک.. 50

جدول 3-5 پارامترهایپنجگانهدماییدرایستگاههایمنطقهمطالعاتی.. 52

جدول 3-6 پارامترهایدماییپلایایخوربیابانک (درجهسانتیگراد).. 53

جدول 3-7آمارتبخیرماهانهایستگاهخوربیابانک (برحسبmm).. 53

جدول 3-8آمارتبخیرماهانهایستگاهطبس (برحسبmm).. 55

جدول 3-9آمارتبخیرماهانهایستگاهرباطپشتبادام (برحسبmm).. 57

جدول 3-10آماروموقعیتدقیقچاههایاکتشافیپلایایخوروبیابانک.. 64

جدول3-11 مشخصاتچاههایمشاهدهایومقادیرترازسطحایستابیدرسال 1393   66

ادامهجدول3-11 مشخصاتچاههایمشاهدهومقادیرترازسطحایستابیدرسال 1393   67

جدول 3-12مشخصاتایستگاههایپمپاژپلایایخور.. 70

جدول 3-13مقادیر ضرائب هیدرودینامیکی اولیه آبخوان.. 73

جدول 3-14مقادیر ضرائب هیدرودینامیکی نهایی آبخوان.. 73

جدول 3-15سناریوهای تعریف شده برای مدل.. 88

جدول 4-1 اختلافمقادیرمحاسباتیمشاهداتیسطحآبدرپیزومترهادرسال 1393 (متر)   99

جدول 4-2نتایجآزمونهایآماریبهتفکیکماههایسال 1393.. 101

جدول 4-3 نتایجآزمونهایآماریبهتفکیکپیزومترهادرسال 1393.. 102

جدول 4-4نتایجمدلدرمرحلهصحتسنجی.. 104

سیزده

فهرست پیوست‌ها

عنوان

صفحه

شکل4-9 نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدرخرداد 1393.. 116

شکل 4-10 نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدرتیر 1393.. 116

شکل 4-11 نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدرمرداد 1393   117

شکل 4-12 نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدرشهریور 1393   117

شکل 4-13 نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدرمهر 1393.. 118

شکل 4-14 نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدرآبان 1393.. 118

شکل 4-15 نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدرآذر 1393.. 119

شکل4-16 نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدردی 1393.. 119

شکل 4-17نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدربهمن 1393.. 120

شکل 4-18نقشهخطوطهمعمقآبزیرزمینیپلایایخوروبیابانکدراسفند 1393.. 120

شکل 4-21 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر1B.. 121

شکل 4-22 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر3B.. 121

شکل 4-23 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر2C.. 122

شکل 4-24 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر3D… 122

شکل 4-25نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر2J. 122

شکل 4-26 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر2K… 122

شکل 4-27نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر1ME.. 123

شکل 4-28 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر3ME.. 123

شکل 4-29 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر5ME.. 123

شکل 4-30نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر3P.. 124

شکل 4-31 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر2Q… 124

شکل 4-32نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.7.. 124

شکل 4-33 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.9.. 125

شکل 4-34 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.10.. 125

شکل 4-35 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.12.. 125

شکل 4-36 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.13.. 126

شکل 4-37 نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.23.. 126

شکل 4-38نمودارسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.26.. 126

شکل 4-41 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر1B.. 127

شکل 4-42 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر3B… 127

شکل 4-43 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر2C… 127

چهارده

شکل 4-44 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر3D… 128

شکل 4-45 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر2J. 128

شکل4-46 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر2K… 128

شکل 4-47 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر1ME.. 129

شکل 4-48مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر3ME.. 129

شکل 4-49 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر5ME.. 129

شکل 4-50مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر3P.. 130

شکل 4-51مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومتر2Q… 130

شکل 4-52 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.7.. 130

شکل 4-53مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.9.. 131

شکل 4-54مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.10.. 131

شکل 4-55 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.12.. 131

شکل 4-56مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.13.. 132

شکل 4-57مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.23. 132

شکل 4-58 مقایسهسطحآبمشاهداتیومحاسباتیدرپیزومترB.H.26.. 132

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo