تحليل عوامل مؤثر بر ارتفاع آب در سدهاي زيرزميني و ارايه روشي براي تخمين آن

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

سدهاي زيرزميني در بسياري از مناطق خشك و نيمه خشك دنيا براي توسعه منابع آب زيرزميني و جلوگيري از هدر رفتن آب در سال‌هاي اخير مورد توجه قرار گرفته‌اند. روش اجراي طرح شبيه سيستم آب‌بندي پي سدهاي سطحي است. در اين تحقيق از يك مدل فيزيكي سد زيرزميني به ابعاد (4x0.85x1.3m) متر و مدل عددي MODFLOW براي شبيه‌سازي جريان در مخزن سد و تعيين ارتفاع آب بر روي سد زيرزميني استفاده شده است. براي واسنجي و صحت‌سنجي مدل عددي، از اعداد اندازه‌گيري شده توسط مدل فيزيكي استفاده به عمل آمده است. 206 آزمايش در شرايط مختلف به وسيله مدل فيزيكي و 4300 اجرا به وسيله مدل عددي شبيه‌سازي شده سد زيرزميني انجام شد. متوسط خطاي نتايج آزمايش‌هاي مدل‌هاي فيزيكي و عددي 1/3 % بود. اين شرايط نشان‌دهنده تطبيق مناسب مدل عددي با شرايط فيزيكي است. نتايج نشان مي‌دهد كه مهمترين پارامترها در تعيين ارتفاع آب بر روي سدهاي زيرزميني به ترتيب اهميت، دبي، ارتفاع سد، سطح ايستابي اوليه، ضريب هدايت هيدروليكي لايه آبدار، ضخامت سد و شيب كف لايه آبدار مي‌باشند. براي محاسبه ارتفاع آب بر روي سد زيرزميني (H) مي‌توان از رابطه H=S*F استفاده نمود. S، ضريب مربوط به عوامل دبي، ضريب هدايت هيدروليكي لايه آبدار، ضخامت سد و شيب كف لايه آبدار مي‌باشد و از رابطه S=ST.Sq.Sk.Ss بدست مي‌آيد. F تابعي از نسبت ارتفاع سد (Hdam) به سطح ايستابي اوليه (H0) مي‌باشد و از رابطه F=2.0632(Hdam/H0)-0.379100 محاسبه مي‌شود.

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.