بررسي اندركنش جريان آب زيرزميني شهري و ساخت ديوارهاي آب‌بند بتني زيرسطحي با رويكرد مدلسازي عددي (مطالعه موردي: شهر كربلا، عراق)

(Investigation on urban groundwater flow and construction of subsurface concrete cutoff walls interaction using a numerical modeling approach (case study: Karbala city, Iraq

در طرح‌هاي عمراني شهري، اندركنش جريان آب‌هاي زيرزميني و سازه‌هاي زيرسطحي از جمله ديوارهاي آب‌بند، حائز اهميت است. استفاده از رويكرد مدلسازي براي بررسي اين اندركنش‌ها مي‌تواند در برنامه‌ريزي براي اجرا و پيش‌بيني راهكارهاي كاهش اثرات نامطلوب راهگشا باشد. در اين مطالعه، كد عددي MODFLOW با بسته HFB جهت شبيه‌سازي سه‌بعدي سيستم آب زيرزميني يك محدوده شهري واقع در شهر كربلا، كشور عراق، با در نظرگرفتن لايه‌بندي و ناهمگني زمين‌شناسي منطقه و ديوارهاي آب‌بند ساخته شده، به كار رفته است. ديوارهاي آب‌بند بتني با عمق 40 متر با هدف كاستن موضعي سطح تراز آب زيرزميني براي ساخت اماكن در زير سطح زمين اجرا شده‌اند. در فرآيند واسنجي و اعتبارسنجي، از داده‌هاي اندازه‌گيري سطح تراز آب زيرزميني در 28 چاه مشاهداتي از بهمن‌ماه 1395 تا مهرماه 1397 استفاده شده است. هدف مورد نظر، بررسي اندركنش جريان آب‌هاي زيرزميني و ساخت آب‌بندهاي بتني مبتني بر طرح‌هاي توسعه است. نتايج نشان مي‌دهد كه در توسعه فازهاي موردنظر، تغييرات سطح تراز آب زيرزميني تا بيش از يك متر نيز نسبت به شرايط قبل از توسعه در پشت ديوارهاي آب‌بند رخ مي‌دهد. براي نمونه، در شرايط فاز ساخته شده، تغييرات سطح تراز آب زيرزميني بين 0/55- (حدأكثر افت) تا 0/44 متر (حدأكثر افزايش) مي‌باشد در حالي‌كه با تكميل كامل فازها، اين تغييرات بين 1/06- (حدأكثر افت) تا 0/14 متر (حدأكثر افزايش) خواهد شد. ممانعت از ورود آب به بخش‌هاي تحتاني اماكن و حفظ پايداري سازه‌هاي مجاور از مواردي است كه بايد با اتخاذ راهكارهاي فني و مديريتي پيشنهاد شده در اين مطالعه مدنظر قرار گيرد.

In urban development projects, it is important the interaction of groundwater-flow and subsurface-structures, including cutoff-walls. Using a modeling approach to investigate these interactions can be helpful in planning to implement and strategies to reduce the adverse-effects. In this study, the numerical-code MODFLOW has been used with HFB package to simulate the three-dimensional groundwater-system of an urban area in Iraq, taking into account the geological layering and heterogeneity and the constructed cutoff-walls. These 40-meter-deep concrete cutoff-walls have been constructed with the aim of locally groundwater-level reduction to provide an ability to build the designed constructions under ground-level. For calibration and validation of model, the measured data of groundwater-level in 28 observation wells from February 2016 to September 2018 have been used. The aim is to investigate the interaction between the construction of subsurface concrete cutoff-walls and groundwater-system based on development plans. The results show that in the development of considered phases, an increase or decrease in groundwater-level can occur up to more than one-meter compared to pre-development conditions next to cutoff-walls. For example, under the constructed phase condition, the groundwater level changes are between -0.55 (maximum drop) to 0.44 meters (maximum increase) while with the completion of all phases, these changes are between -0.06 (maximum drop) to 0.14 meters (maximum increase), respectively. Preventing the water entering to the lower parts of constructions and maintaining the stability of adjacent structures are some of the issues, which should be observed considering the technical and managerial solutions suggested in this study.