تحلیل عوامل مؤثر بر ارتفاع آب در سدهای زیرزمینی و ارایه روشی برای تخمین آن

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دوره دکتری تآسیسات آبیاری دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

2 استاد دانشکده عمران دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

 سدهای زیرزمینی در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک دنیا برای توسعه منابع آب زیرزمینی و جلوگیری از هدر رفتن آب در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته‌اند. روش اجرای طرح شبیه سیستم آب‌بندی پی سدهای سطحی است. در این تحقیق از یک مدل فیزیکی سد زیرزمینی به ابعاد 3/1×85/0×4 متر و مدل عددی MODFLOW برای شبیه‌سازی جریان در مخزن سد و تعیین ارتفاع آب بر روی سد زیرزمینی استفاده شده است. برای واسنجی و صحت‌سنجی مدل عددی، از اعداد اندازه‌گیری شده توسط مدل فیزیکی استفاده به عمل آمده است. 206 آزمایش در شرایط مختلف به وسیله مدل فیزیکی و 4300 اجرا به وسیله مدل عددی شبیه‌سازی شده سد زیرزمینی انجام شد. متوسط خطای نتایج آزمایش‌های مدل‌های فیزیکی و عددی 3/1% بود. این شرایط نشان‌دهنده تطبیق مناسب مدل عددی با شرایط فیزیکی است. نتایج نشان می‌دهد که مهمترین پارامترها در تعیین ارتفاع آب بر روی سدهای زیرزمینی به ترتیب اهمیت، دبی، ارتفاع سد، سطح ایستابی اولیه، ضریب هدایت هیدرولیکی لایه آبدار، ضخامت سد و شیب کف لایه آبدار می‌باشند. برای محاسبه ارتفاع آب بر روی سد زیرزمینی (H) می‌توان از رابطه H=S*F استفاده نمود. S، ضریب مربوط به عوامل دبی، ضریب هدایت هیدرولیکی لایه آبدار، ضخامت سد و شیب کف لایه آبدار می‌باشد و از رابطه S=ST.Sq.Sk.Ss بدست می‌آید. F تابعی از نسبت ارتفاع سد (Hdam) به سطح ایستابی اولیه (H0) می‌باشد و از رابطه 3791/0- (Hdam/H0) 0632/2 F= محاسبه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of effective parameters on water head over the underground dams and an innovative methodology for estimation of it

نویسندگان [English]

  • Omid Tayari 1
  • Abolfazl Shamsaei 2
1 Scientific board of Islamic Azad University – Kerman Branch
2 Professor of Sharif University, Tehran
چکیده [English]

Underground dams have been considered for ground water resources development and prevention of ground water losses all around the world especially in arid and semi-arid regions. A physical model with dimensions of (4x0.85x1.3m) accompanied by a numerical model, MODFLOW, were used to simulate the flow in the reservoir of ground water dams and thus the head of water over the crest was determined. Numerical model was calibrated based upon more than 200 data, which are carried out on the physical model in different conditions. Studies clarified that the most important factors which control the height of water on underground dams are: discharge, the height of dam, initial level of water table, hydraulic conductivity of the aquifer,dam thickness and finally bed rock slope. Also a formula for estimating the height of water on underground dam (H) was derived form: H=S*F in which S is a factor reflects the condition of discharge, hydraulic conductivity, dam thickness and bed rock slope and can be computed by the equation of S=ST.Sq.Sk.Ss and F is a power product of dam height     (Hdam) to initial water table level (H0) ratio and were calculated from formula F=2.0632(Hdam/H0)-0.379100.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Underground dam
  • Numerical model
  • Physical model
  • Calibration
  • Verification
     1- امینی زاده، م. 1379. مطالعات احداث سد زیرزمینی در منطقه اندوهجرد شهداد کرمان. مدیریت آبخیزداری جهاد کشاورزی استان کرمان.

2- Doherty, J., L. Brebber, P. White. 1994. PEST- Model Independent parameter Estimation. User's Manual, Watermark computing Australia. pp: 55-73.

3- Gupta, A. 1999. Assessment of ground water potential with underground dam in phuket Island Thailand., http:www.iwra.siu.edu/pdf/Gupta.pdf.

4- Hubbert, M. K. 1987. Darcy's law: its physical theory and application to entrapment of oil and gas, in History of Geophysics. Vol. 3, 1-26, C.S. Gillmor, Series Editor, AGU, Washington, D.C.

5- Hansen G., A. Nilsson. 1986. Groundwater dams for rural water supplies in developing countries. Ground water, Vol. 24, No.4, July- August 1986, Pp. 497-506.

6- Jinno, K., Y. Ru, K. Nakagawa and T. Hosokawa. 1996. Evaluation of subsurface Dam for prevention of seawater Intrusion. In Lee S-C, Hiew K-L and ong.

7- Larsson, I., K. Ceder wall, K. 1980. Underground storage of water in natural and artificial openings in hard rocks in developing countries. Rockstore 80, International symposium for Environmental protection, low-cost storage and Energy Savings, Stockholm, June 23-27, 1980. 6 Pp.

8- Matsuo, S. 1975. Underground dams for control groundwater. Publication No. 117 de L'Association Internationale des sciences Hydrologiques. Symposium de Tokyo (December, 1975).

9- McDonald, M. G. A. W. Harbaugh. 1988. A Modular Three Dimensional Finite- Difference Ground – water flow Model. Techniques of water – Resources Investigations of the United States Geological Surrey, Book 6, Chapter Al, US Government printing office, Washington, D.C.

10- Skibitzke, H. E., R. R. Bennet, J. A. da costa, D. D. Lewis and T. J. Maddock. 1961. Symposium on history of development of water supply in an aridarea in southwestern united stats- salt River valley, Arizona. In: Groundwater in arid zones, symposium of Athens, 1961. Vol.2, Int.Assoc. Sci. Hydrology pub.; pp. 706-742.

11- Sugio, S., K. Nakada and D. W. Urish. 1989. Subsurface seawater Intrusion Barrier Analysis. Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 113, No.6, Pp.767-779.