تعيين حريم كمّي چاه‌ها به كمك مدل عددي بدون شبكۀ محلي پتروو-گالركين در آبخوان محصور و آزاد در شرايط غير ماندگار(مطالعۀ موردي: دشت بيرجند)

Determination the Capture Zone of Wells by using Meshless Local Petrov-Galerkin Numerical Model in Confined Aquifer in Unsteady State (Case study: Birjand Aquifer)

در مطالعۀ حاضر براي نخستين‌بار حريم كمّي با استفاده از يك روش عددي در دو آبخوان محصور و آزاد تعيين و ترسيم شد. روش عددي به كار گرفته‌شده، روش بدون شبكۀ محلي پتروو-گالركين است كه تا كنون در اين حوزه و با اين كاربرد استفاده نشده است. آبخوان محصور، هندسۀ منظمي دارد و شامل چهار چاه بهره برداري مي‌شود. پس از مدل‌سازي سطح آب به كمك روش بدون شبكه، حريم كمّي چاه ها در دوره هاي يك‌ماهه، يك‌ساله، دوساله و پنج‌ساله ترسيم شدند و سپس تأثير ضرايب هدايت هيدروليكي و ذخيره در چگونگي گسترش شكل اين ناحيه بررسي و ارزيابي شد. نتايج نشان دادند با گذشت زمان، حريم كمّي چاه ها گسترده تر ميشود كه ناشي از برداشت بيشتر و در پي آن، افت افزون‌تر سطح آب است. به طوري كه براي حالتي كه فقط چاه نخست در حالت بهره برداري باشد، عرض حريم در سال دوم 82/2 متر است و اين مقدار در سال پنجم به 8/5 متر ميرسد. همچنين، با افزايش ضريب، هدايت هيدروليكي و ضريب ذخيرۀ مساحت و عرض حريم كم مي‌شود، به بياني ديگر، تعداد نقاطي كه داخل حريم ميافتند، كاهش مييابد. در مثال ديگري حريم چاه براي يك آبخوان واقعي ترسيم شد. آبخوان دشت بيرجند واقع در استان خراسان جنوبي كه از نوع آزاد است، ارزيابي شد. سطح آب مدل‌سازي شد و نتايج با داده هاي مشاهداتي مقايسه شدند، به‌طوري كه خطاي جذر ميانگين مربعات براي اين روش در حالت ماندگار و غيرماندگار به‌ترتيب 483/0 و 757/0 متر به دست آمد. اين آبخوان 190 حلقه چاه دارد كه از اين ميان، دو چاه به عنوان نمونه انتخاب شدند. در نهايت، حريم كمّي براي دو چاه انتخاب‌شده ترسيم شدند. نتايج نشان دادند گسترش و توسعۀ اين ناحيه در حالت واقعي هم بيشتر تحت تأثير ضريب هدايت هيدروليكي است.

In this study, for the first time, the capture zone is determined and depicted in two confined and unconfined aquifers using a numerical method. The engaged numerical method is meshless local Petrov-Galerkin which is not used in this field and in this application. The confined aquifer has regular geometry with 4 extraction wells. After simulating the groundwater flow, capture zones of wells is depicted in 1-month, 1-year, 2-year and 5-year time periods. Then the effect of both hydraulic conductivity and storage coefficients is evaluated in order to see the changes in shape and development of capture zone. The results indicated that by passing the time the area and width of the capture zone get greater, in other words, when number -1 well is in extraction by itself, in the second year the width of the capture zone is 2.82m and in the fifth year, it is 5.8m. Also with increasing hydraulic conductivity and storage coefficients, the area and width of capture zone get smaller on the other hand the number of nodes which is located in capture zones is reduced. In another example, a capture zone depicted for a real aquifer. Birjand aquifer which is located in South Khorasan province has an unconfined type. Head is simulated and the results are compared with observation data. The RMSE errors for steady and unsteady condition are 0.483 and 0.757 respectively. This aquifer has 190 extraction wells. Two wells are chosen as a sample. Then capture zone for these wells is determined and depicted. The results show that extension of this region in a real aquifer is more influenced by hydraulic conductivity coefficient.