فهرست مطالب

  • سال چهارم شماره 2 (زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1399/02/14
  • تعداد عناوین: 11
|
  • حمیدرضا ناصری*، بهزاد دلخواهی، محمد نخعی، فرشاد علیجانی صفحات 1-17
    نشت گاز دی اکسید کربن با منشاء طبیعی از طریق چاه های آب به داخل چهار آبخوان آبرفتی همدان، رزن، کمیجان و چهاردولی در استان همدان، علاوه بر کاهش حدود یک واحدی pH و تغییر قابل ملاحظه پارامترهای فیزیکوشیمیایی و عناصر اصلی و فرعی محلول در آب های زیرزمینی، سبب افزایش غلظت عناصر نادر در آب های زیرزمینی شده است. به منظور بررسی اثرات نشت دی اکسید کربن بر تحرک پذیری عناصر نادر در آب های زیرزمینی، از 19 حلقه چاه آب و یک چشمه هیدروترمال در مهر ماه 1397 نمونه برداری شد. عناصر نادری که مقدارشان در آب های گازدار افزایش یافته است براساس همبستگی با یون Cl به دو گروه تقسیم می شوند. گروه اول شامل عناصر As، B، Li، Rb، Cs، V و Sr می باشد که در ارتباط با اختلاط آب های هیدروترمال شور و غنی از دی اکسید کربن با آب های منطقه می باشند. منشاء عناصر گروه دوم که شامل Al، Cr، Cu، Ba، Ni و Zn می باشند هوازدگی مواد داخل آبخوان است. عناصر نادر Hg، Se و Sn فاقد همبستگی با یون Cl می باشند و غلظت آنها در آب های گازدار کاهش یافته است. مهمترین عوامل موثر بر کاهش اثرات نشت دی اکسید کربن در آزادسازی عناصر نادر به داخل آبخوان شامل ظرفیت بالای خنثی کنندگی pH در مواد تشکیل دهنده آبخوان و گاز زدایی دی اکسید کربن از آب های گازدار در نزدیک سطح زمین و در نتیجه رسوب کانی های ثانویه می باشد. با این وجود، غلظت برخی از عناصر مانند Fe، Mn، As، Hg و B در آب های گازدار همچنان بالاتر از حداکثر مجاز در استانداردهای سازمان بهداشت جهانی و ملی برای آب شرب است.
    کلیدواژگان: نشت دی اکسید کربن، ظرفیت خنثی کنندگی pH، گاز زدایی دی اکسید کربن، آب های هیدروترمال شور
  • فرشاد علیجانی*، میثم حاجی زاده، حمیدرضا ناصری، لیلا میرزایی صفحات 18-33
    استخراج آب از منابع آب زیرزمینی طی دهه های اخیر رو به فزایش است. دشت قلعه تل یکی از دشت های بحرانی ایران، واقع در استان خوزستان می باشد که برای رفع نیازهای آبی منطقه لزوم مکان یابی مناسب آب زیرزمینی در این دشت احساس می گردد. همچنین، با وجود افت کلی سطح آب زیرزمینی در سال های اخیر در گستره دشت، افت سطح آب در بعضی از چاه های مشاهده ای در امتداد خاصی، کمتر از سایر مناطق دشت می باشد. بر این اساس لزوم انجام مطالعات ژیوالکتریک عمیق در دشت قلعه تل به منظور مسیریابی سازندها در زیر آبرفت و تعیین ناهنجاری های هیدروژیولوژیکی دشت قلعه تل احساس گردید. بدین منظور استفاده تلفیقی از تحلیل هیدروژیولوژی و مطالعه ژیوالکتریک در دشت قلعه تل انجام شد که طی آن 86 سونداژ الکتریکی عمودی (VES) با آرایه شلومبرژه در شش پروفیل داده برداری گردید. تفسیر یک بعدی تمامی سونداژهای ژیوالکتریک با نرم افزار IPI2WIN بمنظور تعیین جنس و ضخامت لایه های زیرسطحی انجام شد و توموگرافی ژیوالکتریک زیرسطحی با نرم افزار RES2DINV صورت گرفت. به منظور ارایه تصویر مناسب از زیرزمین نقشه های توموگرافی مقاومت الکتریکی (ERT) تهیه شدند. عمق نفوذ بالغ بر 450 متر در مقاطع توموگرافی بخوبی توانسته است سنگ بستر دشت قلعه تل را مشخص کند. نتایج نشان داد، سازندهای آهک آسماری، کنگلومرای بختیاری و مارن پابده سنگ بستر دشت قلعه تل را تشکیل می دهند. سنگ بستر نواری شکل آهک آسماری در عمق زیاد، با پتانسیل بالای آب زیرزمینی در طول دشت، علت ناهمگنی هیدروژیولوژیکی در دشت قلعه تل می باشد، که باعث شده است تا چاه هایی به فاصله بسیار کم از یکدیگر، رفتارهای هیدروژیولوژیکی متفاوتی نشان دهند.
    کلیدواژگان: توموگرافی، ژئوالکتریک، سنگ بستر، قلعه تل، ناهنجاری هیدروژئولوژی
  • حجت میرانی مقدم، غلامحسین کرمی*، رحیم باقری صفحات 34-47
    قنات مهمترین روش بهره برداری از آب های زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک است. در این تحقیق هیدروژیولوژی قنات های دشت گناباد بررسی شد. به این منظور ابتدا محدوده حوضه آبگیر قنات های دشت تعیین شد. محاسبات بیلان در حوضه آبگیر قنات ها نشان می دهد سالانه حدود 7/3 میلیون مترمکعب بیش از مقدار تغذیه حوضه و از ذخیره سفره آب زیرزمینی برداشت می شود که باعث افت سطح آب زیرزمینی در سفره به میزان حدود 06/0 متر در سال و کاهش زون آبگیر قنات ها می گردد. برای مشخص شدن تاثیر کاهش بارش بر کاهش آبدهی قنات ها، تغییرات بارش حوضه در طی سال های 1376 تا 1396 به همراه میانگین 5 ساله بارش ها بررسی گردید. شش رشته از قنات های اصلی دشت شامل قصبه، بهاباد، بیدخت، رهن، دیزق و خشویی انتخاب شدند، هیدروگراف آنها طی سال های 1376 تا 1396 ترسیم و شیب هیدروگراف برای دو دوره زمانی معین محاسبه گردید. شیب هیدروگراف قنات های قصبه و بهاباد در دوره 1385 تا 1396 نسبت به دوره 1376 تا 1385 به ترتیب 5 و 2 برابر شده است. عدم لایروبی، احداث سد و حفر چاه های عمیق در حوضه آبگیر قنات ها باعث کاهش آبدهی آنها شده است. شیب هیدروگراف قنات دیزق از ابتدا تقریبا ثابت و قنات مذکور کمترین تغییرات آبدهی را دارد. استعداد خوب سفره در محل زون آبگیر قنات، عدم حفر چاه در حریم قنات و تغذیه از طریق نفوذ آب در کوره قنات های بالادست باعث شده تغییرات آبدهی قابل ملاحظه ای نداشته باشد. کاهش آبدهی از 6 تا 20 لیتر برثانیه در قنات های مورد مطالعه در طول دوره آماری اتفاق افتاده است.
    کلیدواژگان: بیلان آب، حوضه آبگیر، قنات، کاهش آبدهی، هیدروگراف
  • حسین صدقی*، فریبا علویانی، اصغر اصغری مقدم، حسین بابازاده صفحات 48-62
    بهره برداری تلفیقی منابع آب های سطحی، زیرزمینی و نامتعارف در مقایسه با بهره برداری جداگانه این منابع، منجر به افزایش اعتمادپذیری و کاهش کمبودها و هزینه های بهره برداری می گردد. در این تحقیق دو گزینه بهره برداری از آب زیرزمینی و بهره برداری تلفیقی منابع آب حوضه هشتگرد در قالب مدل های ترکیبی مورد توجه قرار گرفت. به این منظور دو مدل شبیه سازی و بهینه سازی به نام هایGMS و PSO به ترتیب برای محاسبه ی بیلان آب زیرزمینی و بهره برداری تلفیقی منابع آب، هر دو با هدف حداقل سازی افت تراز آبخوان ارایه شده است. در این رویکرد ابتدا رفتار آب زیرزمینی به کمک نرم افزار مدل شبیه سازی مادفلو در قالب پارامترهای هیدرودینامیکی و بیلان آبخوان مشخص شد و سپس این مقادیر در مدل بهینه سازی قرار گرفت. نتایج مدل شبیه سازی نشان داد که در شرایط ناپایدار برای سال آبی 91-90 بیلان آب زیرزمینی دشت هشتگرد منفی، تقریبا سالانه برابر با 17 میلیون مترمکعب است. نتیجه حل مدل بهینه سازی نشان داد که بیشترین افزایش ذخیره مخزن در تمام زون ها به ترتیب مربوط به ماه های آبان، فروردین و بهمن می باشد. در هر چهار زون مقدار برداشت آب زیرزمینی به طور متوسط برای 60 درصد ماه ها، با حد مرزی ذخیره آبخوان روبه رو هستند. بر اساس شرایط حاکم بر منطقه و نتایج به دست آمده از مدل ها، با استفاده حداکثری از آب های سطحی، برگشتی و آب-های نامتعارف می توان تا حد امکان از کاهش سطح آب زیرزمینی جلوگیری کرد. به طوری که در ماه هایی که مقدار ذخیره برابر صفر است نباید بیش از مقادیر ارایه شده از آب زیرزمینی برداشت شود. بنابراین بهترین راهکار استفاده ترکیبی از همه منابع آبی موجود در هر زون برای مدیریت منابع آب و جلوگیری از افزایش برداشت در مناطقی با نیاز آبی بالا می باشد.
    کلیدواژگان: آب های غیرمتعارف، بهره برداری تلفیقی، مدل بهینه سازی، مدل شبیه سازی
  • کوثر سیفی پور، رسول میرعباسی نجف آبادی*، مهدی میرزایی صفحات 63-73
    ارزیابی کارآیی شبکه های پایش کیفی منابع آب و بهبود مولفه های مختلف این سیستم ها، مانند مکان یابی بهینه ایستگاه های پایش از اهمیت ویژه ای در مدیریت منابع آب برخوردار است. دلیل اصلی اهمیت این موضوع، هزینه های قابل توجه ایجاد، نگهداری و بهره برداری از این شبکه های پایش می باشد. به طوری که کاهش اطلاعات مازاد می تواند در کاهش هزینه های سیستم، بدون کاهش ارزش و دقت اطلاعات حاصل، تاثیر قابل توجهی داشته باشد. در این پژوهش با استفاده از تیوری آنتروپی گسسته، کارایی شبکه پایش کیفی منابع آب زیرزمینی سفیددشت در استان چهارمحال و بختیاری مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، مقادیر شاخص های آنتروپی ITI(i)، R(i)، S(i) و N(i) در 9 ایستگاه سفیددشت در سه کلاس مختلف 6، 9 و 12 محاسبه شد. نتایج نشان داد که چاه اسکندر صفرپور بهینه ترین ایستگاه پایش دشت و چاه علی مدد طهماسبی و قنات شادیخوار ضمن کسب رتبه های پایین در شبکه، وضعیت بحرانی داشته و ادامه فعالیت آن ها مستلزم تجدیدنظر کلی است.
    کلیدواژگان: آبهای زیرزمینی، تئوری آنتروپی، فاصله کلاس بندی، شبکه پایش کیفی، شاخص انتقال اطلاعات
  • رسول جانی* صفحات 74-91
    مطالعه تغییرات زمانی و مکانی، و تخمین نوسانات تراز آب های زیرزمینی در مطالعات و برنامه ریزی مدیریت منابع آب جهت استمرار و یا توسعه بهره برداری آن از اهمیت بسیاری برخوردار است. تاکنون مدل های مختلفی برای تخمین پارامتر تراز آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفته است، در این بین مدل های تصادفی غالبا در زمینه ی مطالعه پارامترهای هیدرولوژیکی به وفور بکار گرفته شده اند. نمونه ی پرکاربرد از مدل های تصادفی در بررسی سری های زمانی، مدل خود همبسته یکپارچه میانگین متحرک(ARIMA) می باشد که اساس این مدل ها بر پایه زنجیره مارکف بنا نهاده شده است. در مطالعات گذشته معمولا یک یا چند چاه با استفاده از مدل های تصادفی مورد مطالعه قرار گرفته است ولی در تحقیق حاضر برای بررسی تغییرات زمانی و مکانی تراز آب های زیرزمینی دشت تبریز در مقیاس ماهانه، 46 ایستگاه انتخاب شده است. در محدوده مورد مطالعه بین مقادیر سطح آب زیرزمینی چاه های مشاهداتی نزدیک به همدیگر همبستگی بیشتری نسبت به سایر چاه ها وجود دارد، در نتیجه به منظور جلوگیری از بررسی اثرات نوسانات چاه های نزدیک به همدیگر، در ابتدا کل ایستگاه ها با استفاده از فرآیند خوشه بندی به 7 بخش تقسیم شده و مطالعه مکانی بر روی چاه های منتخب واقع در هر کدام از این بخش ها انجام گرفته شده است. نتایج حاکی از آنست که خوشه های اول،سوم و هفتم بخاطر وجود داده های پرت دقت قابل قبولی در شبیه سازی را نداشتند و چهار خوشه دیگر از دقت خوبی برخوردار بودند. همچنین خوشه دوم و اول به ترتیب بهترین و بدترین مد ل سازی را با دارا بودن بالاترین ضریب تعیین و کمترین ریشه میانگین مربعات خطا داشته اند. استفاده از مدل آریما بر روی ایستگاه های مختلف موجود در سطح حوضه تبریز نشان داد، دقت مدل زمانی کاهش می یابد که سری های مورد بررسی با نوسان های بیش از حد و همراه با روند در میانگین و واریانس باشند که منجر به ناایستایی سری می گردد.
    کلیدواژگان: آریما، تغییرات زمانی و مکانی، خوشه بندی، نقشه حرارتی، دندروگرام
  • اکبر خدری*، نصرالله کلانتری صفحات 92-107

    پارامترهای هیدرودینامیکی آبخوان اهمیت ویژه ای در اکثر بررسی های هیدروژیولوژیکی دارد. روش های مختلفی برای تخمین و تعیین این پارامترها وجود دارد که دقیق ترین آنها استفاده از داده های آزمون پمپاژ است. روش آزمون پمپاژ بسیار پر هزینه و دامنه پارامترهای هیدرودینامیکی محدود به شعاع تاثیر چاه می باشد. در این تحقیق ابتدا محدوده مطالعاتی به 13 چند ضلعی بر اساس 13 پیزومتر موجود تقسیم گردید، سپس از سه روش سونداژ الکتریکی قایم (VES)، مد ل سازی عددی در محیط نرم افزار GMS و روش پوشش خط مستقیم (ESL) مقدار آبدهی ویژه برای هر چند ضلعی تعیین گردید. در نهایت آبدهی ویژه حاصل از سه روش مذکور با استفاده از آزمون پمپاژ دو چاه اکتشافی در دو چند ضلعی مورد صحت سنجی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر سه روش جهت محاسبه آبدهی ویژه نتایج کاملا نزدیکی به روش آزمون پمپاژ دارد و از بین سه روش فوق دقت روش ژیوالکتریک کمی بیشتر از دیگر روش ها است. بیشترین مقدار آبدهی ویژه حدود 09/0 در قسمت غرب و شمال غرب منطقه مطالعاتی، همچنین کمترین مقدار حدود 007/0 تا 016/0 در قسمت شرق و شمال شرق محدوده مطالعاتی و مقدار میانگین آن نیز در حدود 04/0 برآورد شده است. حجم تقریبی آب موجود در آبخوان با استفاده از نقشه هم ضخامت آبخوان، مساحت آبخوان که حدود 86 کیلومترمربع است و تخلخل متوسط آبخون، در حدود 7/1 میلیارد متر مکعب بدست می آید، که تمام آن قابل استحصال نیست. بنابراین از حاصل ضرب ضریب آبدهی ویژه در حجم تقریبی آب موجود در آبخوان، میزان آب قابل استحصال حدود 74 میلیون متر مکعب بدست می آید.

    کلیدواژگان: آبدهی ویژه، آزمون پمپاژ، روش ESL، سونداژ الکتریکی، مدل سازی
  • سمیرا زندی فر*، الهام فیجانی، مریم نعیمی، محمد خسروشاهی صفحات 108-130

    با توجه به اهمیت زیاد منابع آب زیرزمینی در کشور، مطالعه خشکسالی های هیدروژیولوژیکی و عوامل موثر بر افت سطح آب های زیرزمینی در راستای ارایه راهکارهای مدیریتی این منابع حیاتی ضروری است. هدف این تحقیق، تحلیل روند تغییرات آب زیرزمینی و ارزیابی خشکسالی آب زیرزمینی در حوزه آبریز زهره- جراحی با استفاده از شاخص های خشکسالی GRI و SDI در یک دوره آماری ده ساله (1395-1385) می باشد. نتایج نشان داد، در بیشتر محدوده های مطالعاتی همبستگی بین شاخص های GRI و SDI وجود دارد. البته در برخی موارد تاثیر خشکسالی هیدرولوژی بر آبهای زیرزمینی با تاخیر زمانی 6 ماه تا یک ساله صورت می گیرد. به طور کلی شاخص خشکسالی GRI در طول دوره آماری ده ساله حوزه آبریز زهره- جراحی، در مرکز و حوالی غرب حوزه آبریز مذکور و بخصوص محدوده مطالعاتی امام زاده جعفر نمایان تر می باشد. مربوط به محدوده مطالعاتی امام زاده جعفر می باشد. همچنین، در سال های پایانی این دوره آماری محدوده های مطالعاتی در جنوب شرقی حوزه نیز درگیر خشکسالی های شدیدتری شده اند که با مقادیر شاخص SDI نیز انطباق دارد. در سال آبی 95-1394 آب های زیرزمینی محدوده مطالعاتی لیشتر طبق شاخص GRI دارای ترسالی شدید با مقدار شاخص 60/1 بوده است و همچنین طبق این شاخص در همین سال خشکسالی متوسط با مقدار شاخص 42/1- در محدوده مطالعاتی فهلیان رخ داده است. اگرچه در بیشتر موارد وقوع خشکسالی اقلیمی و به تبع آن خشکسالی هیدرولوژی باعث افت سطح آب زیرزمینی در حوزه شده است؛ اما نتایج مقایسه بین دو نوع خشکسالی نشان می دهد که عوامل دیگری همچون برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی نیز در این امر موثر هستند.

    کلیدواژگان: خشکسالی، افت سطح آبهای زیرزمینی، حوزه آبریز زهره- جراحی، شاخص خشکسالی GRI، شاخص خشکسالی SDI
  • محمد فتح اللهی*، محمد رضا نیکودل، ماشالله خامه چیان صفحات 132-144

    از آنجایی که تمام سازه های مهندسی در ارتباط مستقیم با زمین هستند بنابراین لازم است که خصوصیات زمین شناسی مهندسی ساختگاه این سازه ها مورد بررسی قرار گیرد. سازه های آبی از جمله این سازه ها هستند که به علت حضور آب و واکنش بین آب و زمین اهمیت این مطالعات بیشتر می شود. سازه های آبی بنا شده بر روی سنگهای انحلال پذیر ممکن است با گسترش و توسعه درز و شکافها و ایجاد کارست در معرض خطر قرار گیرند. در این نوشتار سعی شده است پتانسیل انحلال و کارست زایی سنگ آهک در سرعت آب و دمای متفاوت، با توجه به اندازه اولیه درزه ها بررسی شود. روش ارزیابی بر اساس کارهای آزمایشگاهی و روی نمونه هایی از مغزه سنگهای سازند آسماری، در استان چهارمحال و بختیاری انجام شده است. تحقیقات نشان می دهد عوامل مختلفی در چگونگی رفتار درزه ها در مقابل جریان آب تاثیر دارند که می-توان به میزان بازشدگی اولیه درزه ها، سرعت جریان، دما، اسیدیته و... اشاره کرد. در این تحقیق سرعت انحلال درزه ها در مقابل جریان آب با بازشدگی های متفاوت و در دماهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان دهنده رابطه مستقیم بین کاهش دما و افزایش میزان انحلال و رابطه غیر مستقیم بین افزایش میزان بازشدگی و اندازه اولیه دهانه درزه می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد بازشدن و بسته شدن درزه در مقابل عبور جریان آب با شرایط یکسان تحت تاثیر سرعت آب و میزان بازشدگی آنها می باشد بطوریکه درزه با بازشدگی 3/0 میلیمتر در سرعت بالا بازشدگی و در سرعت پایین پرشدگی نشان می دهد. 

    کلیدواژگان: انحلال پذیری، سنگ کربناته، سازند آسماری، درزه کارست زایی
  • مرتضی مظفری* صفحات 145-156
    به دلیل هیدروژیولوژی پیچیده مناطق کارستی، ساخت سد و مخازن در این نواحی با سختی و مشکلاتی همراه است که فرار آب از مخزن از جمله آن می باشد. سد خاکی شاه قاسم با ارتفاع 47 متر از پی و حجم مخزن 9 میلیون متر مکعب در فاصله 15 کیلومتری جنوب شهر یاسوج قرار دارد. این سد در یال شمالی تاقدیس شاه قاسم، بر روی سازند آسماری ساخته شده است و آب مخزن آن با آهک های کارستی سازند آسماری-جهرم، مارن های سازند پابده -گورپی و لایه های مارنی و آهکی واحد انتقالی در تماس است. با شروع آبگیری سد در سال 1375، مشکل فرار آب از مخزن آن گزارش شد و تا به امروز نیز ادامه دارد. در این پژوهش، ضمن ترسیم نقشه زمین شناسی منطقه مورد مطالعه، نیمرخ های زمین شناسی مناسب در راستای عمود بر روند عمومی ساختارهای زمین شناسی تهیه شده است. در ادامه تاریخچه آبگیری مخزن و تزریق تکمیلی انجام شده ارایه گردیده و تاثیر این عملیات بر روی کاهش مقدار فرار آب مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس با بررسی نتایج آزمایش های لوژان و مقدار سیمان خوری گمانه های تزریق، میزان نفوذپذیری سازندهای مختلف و در نتیجه توان آبگذری آنها تعیین شده است. همچنین با مقایسه تغییرات تراز آب مخزن و سطح آب چاه های مشاهده ای، چگونگی ارتباط هیدرولیکی بین آنها مطالعه شده است. در پایان، پنجره ورود آب و مسیر محتمل فرار آب از مخزن مشخص گردیده و راهکارهایی برای حل مشکل فرار آب ارایه شده است. نتایج نشان می دهد که آب بندی تکمیلی کامل مخزن بسیار پر هزینه بوده و مقرون به صرفه نیست. بر اساس شواهد موجود آب مخزن سد به هدر نمی رود بلکه نقشی پنهان اما مفید در تغذیه سفره کارستی واقع در یال شمالی تاقدیس و تامین آب چاه های شرب حفر شده در این سفره را دارد.
    کلیدواژگان: سد شاه قاسم، سازند آسماری، کارست، فرار آب، پرده تزریق
  • محمد نخعی* صفحات 157-170
    مدل سازی فرایند جریان آب، انتقال حرارت و انتقال آلودگی در خاک، نیاز به پارامترهای هیدرودینامیکی ، هدایت حرارتی و ضریب پراکندگی در خاک دارد. هدف از این مطالعه ارزیابی پارامترهای مشخصه این خواص از یک آزمایش گذار جریان و انتقال ماده محلول و حرارت است. در طی دو آزمایش نفوذ، یکی به مدت 24 ساعت در ستون خاک ماسه و دیگری به مدت 36 ساعت در ستون خاک سیلت ثبت داده صورت گرفت. برای پایش دمای خاک در اعماق 4، 8 و 12 سانتیمتر در هر ستون سنسورهای حرارتی نصب گردید و دمای آب نفوذ داده شده در 40 درجه سانتیگراد تنظیم و نفوذ پایدار از یک منبع توسط پمپ پریستالتیک تحت نظارت قرار گرفت. محلول یک مولار KCl در حالت پایدار، روی ستون های مجزا از خاکهای ماسه و سیلت تزریق و در طی آزمایش نمونه برداری آب و اندازه گیری درجه حرارت در اعماق 4 و 8 و 12 سانتیمتری ثبت گردید. پارامترهای هیدرولیکی خاک (پارامترهای شکل در معادله ون گنوختن  و n)، پارامتر انتقال (ضریب پراکندگی طولی) و پارامترهای هدایت حرارتی خاک (ضرایب b1، b2 و b3 در تابع هدایت حرارتی خاک چانگ و هورتون) با استفاده از مدل سازی معکوس با مدل HYDRUS-1D تخمین زده شد. منحنی های رخنه برداشت شده و منحنی های حرارت اندازه گیری شده دستیابی به این پارامترها را با استفاده از نرم افزار HYDRUS-1D موفقیت آمیز نشان می دهد. اعتبار سنجی نتایج با مقایسه داده های غلظت KCl و حرارت اندازه گیری شده و شبیه سازی شده توسط مدل با محاسبه ریشه میانگین مربع خطا RMSE و ضریب R2 انجام گردید. ن از نتایج ارزشمند این تحقیق به کار گیری ارزانترین ردیاب یعنی دما همزمان با داده های غلظت در به دست آوردن جوابهای یکتا از تخمین توابع هیدرولیکی خاکهای ماسه ای و سیلتی به روش حل معکوس است.
    کلیدواژگان: نفوذ، انتقال حرارت، انتقال مواد محلول، تخمین پارامتر، Hydrus-1D
|
  • Hamid Reza Nassery *, Behzad Delkhahi, Mohammad Nakhaei, Farshad Alijani Pages 1-17
    Natural CO2 leakage through water wells into four alluvial aquifers Hamadan, Razan, Komijan and Chardoli in Hamadan province, in addition to decreasing by about one unit of pH and significantly altering physicochemical parameters and soluble constituents in groundwater has led to trace metals enrichment in groundwater. To investigate the effect of CO2 leakage on mobility of trace elements, one hydrothermal spring and 19 water wells were sampled in September 2018. Trace elements, which have increased in gas-rich groundwaters, are classified into two groups based on correlation with Cl. The first group including As, Li, B, Sr, V, Rb and Cs, which are related to mixing of CO2-rich saline hydrothermal water with fresh groundwater. While origin of Al, Ba, Zn, Cr, Ni and Cu is in-situ weathering of aquifer materials. Se, Hg and Sn show no correlation with Cl and their concentration have been decreased in the gas recharged groundwaters. Carbon dioxide gas leakage into the groundwater of the study area does not appear to affect the mobility of these rare elements. The most important factors influencing on the impact of CO2 leakage on the aquifer quality that can attenuate the effects of CO2 leakage on trace elements mobility are high pH buffering capacity of the aquifer materials and CO2 degassing from the CO2-rich groundwaters near the ground surface and consequent precipitation of secondary minerals. Despite all these processes, the groundwater of the study area contains concentrations of several elements (Hg, As, B, Fe and Mn) above the WHO and national thresholds.
    Keywords: CO2 leakage, pH buffering capacity, CO2 degassing, saline hydrothermal water
  • Farshad Alijani *, Meysam Hajizade, Hamidreza Nassery, Leila Mirzaei Pages 18-33
    Water extraction from groundwater resources has been increasing in recent decades. Qaleh Tol plain is one of the critical plains in Iran, located in Khuzestan province, that is necessary to determine the groundwater potential in the plain to meet the water needs of the region. Also, in spite of the regional decline in groundwater level in the plain in recent years, the drop of water level in some observation wells in special areas, is lower than other plain areas. Accordingly, it was necessary to carry out deep geoelectrical exploration in Qaleh Tol plain for the purpose of detection of buried formations under the alluvium and determining the hydrogeological heterogeneities of the plain. Therefore, a combination of hydrogeological and geoelectrical studies in Qaleh Tol plain was carried out. Vertical Electrical Sounding (VES) using Schlumberger array was carried out at 86 VES stations in six profiles. 1-D interpretation have been performed using IPI2WIN to determine the types and depths of subsurface layers and geoelectrical tomography of subsurface was done by RES2DINV. In order to provide an appropriate image of underground the electrical resistivity tomography maps (ERT) were prepared. In the tomography sections, the investigation depth over than 450 meters has been able to accurately determine the bedrock of Qaleh Tol plain. The results showed that the bedrock of Qaleh Tol plain are composed of limestone of Asmari Formation, conglomerate of Bakhtiari formation and shale of Pabdeh formation. The Asmari limestone strip shaped bedrock in deeper parts of the aquifer with high groundwater potential along the plain is the cause of hydrogeological heterogeneities in the Qaleh Tol plain, which has led to very different hydrogeological behaviors in neighborhood water wells.
    Keywords: Bedrock, Geoelectric, Hydrogeological heterogeneity, Qaleh Tol, Tomography
  • Hojat Mirani Moghadam, Gholam Hossein Karami *, Rahim Bagheri Pages 34-47
    Qanats are the most important device for the exploitation of groundwater in arid and semi-arid regions. The hydrogeology of Gonabad Plain Qanats was studied in this research. For this purpose, catchment area of Gonabad Plain Qanats was determined primarily. Water budget calculation in the catchment area shows that 3.7 MCM of groundwater more than catchment recharge and from aquifer storage was extracted annually which led to 0.06 meter per year groundwater level drawdown in catchment aquifer and decrease in qanats water bearing zone. To identify the effect of precipitation decrease on qanats discharge, Variations in catchment precipitation during 1997-2017 along changes in mean precipitation in four periods (five years period) were perused. Six major qanats of Gonabad Plain namely, Qasabeh, Bahabad, Baidokht, Rahn, Dizagh and Khesuie were selected, hydrographs of them during 1997-2017 were drawn and changes in hydrograph slopes in two specific periods were considered.The hydrograph slope of Qasabeh and Bahabad qanats become five and two times steeper during 2006-2017 compare to same in 1997-2006 periods respectively. Lack of dredging, dam construction and drilling of deep well in the catchment of these qanats has reduced the discharge of them. The hydrograph slope of Dizagh Qanat from the beginning has been constant almost 0.3 meter per year and this qanat has the lowest discharge decrease. High specific yield of aquifer in the qanat water bearing zone, absence of well in the qanat catchment and qanat recharge through groundwater infiltration in tunnels of upstream qanats have caused this qanat not to have high discharge decrease. The discharge of Gonabad Plain qanats has dropped from 6 to 20 liters per second during 1997-2017.
    Keywords: Water Budget, Catchment, Qanat, Discharge Decrease, Hydrograph
  • Hossein Sedghi *, Fariba Alaviany, Asghar Asghari Moghaddam, Hossein Babazadeh Pages 48-62
    A study is undertaken to exploit the contrast between disjunctive use and conjunctive use of multiple resources comprising: surface water, groundwater and wastewater. The primary aim is the increase in system reliability but decrease in water deficits and operational costs. Groundwater budget is studied by two alternatives models of (GMS) and conjunctive use of water resources (PSO) are considered for Hashtgerd basin in Iran. In both models, the objective function is minimization of mean groundwater drawdown. The first step in this approach is estimation of the hydrodynamic parameters and groundwater budget in steady and unsteady conditions using a simulation by GMS model. The next step involves incorporating these amount of groundwater budget into the optimization model. The results of the simulation model indicate that groundwater budget of Hashtgerd plain is negative, which reservoir storage loss is almost 17 MCM per year (2011-12). The results of the optimization model indicate that the most increases of the aquifer storge are in November, April and Februry, respectively, and the discharg of groundwaters in all zones of basin is located at the borderline for sixty percent of months. According to conditions in the plain and the results of the optimization model, the groundwater shoudn,t been withdrawal more than presented values when the reservoir storge changes is zero, then the maximum use of surface water and wastewater Could avoid more groundwater declination. Eventually the best solution to mange water resources to avoid over abstraction is the hybrid use of all water resources within each zone.
    Keywords: Conjunctive use, Optimization Model, Simulation Model, Wastewaters
  • Kosar Seifipour, Rasoul Mirabbasi *, Mahdi Mirzaei Pages 63-73
    Assessing the efficiency of water quality monitoring networks and improving various components of these systems, such as optimal location of monitoring stations, is of particular importance in water resource management systems. The main reason for this is the significant cost of setuping, maintenance and operation of these monitoring networks. So reducing the amount of surplus information can have a significant impact on reducing system costs, without reducing the value and accuracy of the information. In this study, the efficiency of monitoring network of the quality of groundwater resources in the Sefiddasht, Chaharmahal and Bakhtiari province was evaluated using the discrete entropy theory. For this purpose, the entropy indices, including ITI(i), R(i), S(i) and N(i) were calculated in three different classes of 6, 9 and 12 for 9 stations distributed across Sefiddasht plain. The results showed that the optimum station for groundwater quality in this plain is Safarpour well and the Tahmasebi well and Shadikhar Qanat, while gaining low rank in the network, have a critical situation and their continuation requires a general revision.
    Keywords: Groundwater, Entropy theory, Discrete intervals, Quality monitoring networks, Transinformation index
  • Rasoul Jani * Pages 74-91
    The study of temporal and spatial variations and the estimation of groundwater fluctuations in researching and planning water resources management are important for continuation or development of exploitation.So far, various models have been used to estimate the groundwater level parameter. Stochastic models have been used more than the other models for hydrological studies. The most common stochastic model is autoregressive integrated moving average model (ARIMA). This model is based on the Markov chain theory.In previous studies, one or a few wells have been studied using stochastic models but in this research, 46 selected stations with the monthly data of the Tabriz catchment were used to analyze temporal and spatial variations of groundwater level.In this case study, there was a good correlation between the values of the groundwater level of wells near each other than the other wells, thus to avoid the effects of closed wells fluctuations, at first the whole stations are divided into seven sections using the clustering process, thenspatial studies done just for selected station in every section. The results indicate that the first, third and seventh clusters didn't have acceptable accuracy in simulation due to the throw data and four other clusters had good accuracy. Also, the second and first clusters had the best and worst modeling with maximum R-Square and minimum RMSE, respectively.The use of the Arima model on various stations in the Tabriz catchment area revealed that the accuracy of the model is reduced when the time series have more fluctuations with trends in the mean and variance that lead to unsteady series.
    Keywords: ARIMA, Temporal, Spatial variations, Clustering, Heating plan, Dendogram
  • Akbar Khedri *, Nasrolah Kalantari Pages 92-107

    Hydrodynamic parameters of the aquifer are of particular importance in most hydrogeological studies. There are various methods for estimating and determining these parameters, the most accurate of which is the use of pumping test data. The pumping test method is very costly and the range of hydrodynamic parameters is limited to the well influence radius. In the present study, first the study area was divided into 13 polygons based on 13 existing piezometers; Using three methods of vertical electrical sounding (VES), numerical modeling in the GMS software and envelope straight-line method (ESL), the specific yield rate was determined for each polygon. Finally, the specific yield obtained from the above-mentioned methods was verified using a pumping test of two exploratory wells in the two polygons. Results showed that all the three methods for calculating the specific yield are closely related to the pumping test method; Moreover, among the three methods, the accuracy of the geoelectric method is slightly higher than other methods. The highest specific yield value is about 0.09 in the west and northwest of the study area; Also the lowest value is estimated from about 0.007 to 0.016 in the east and northeastern of the study area and its average value is estimated about 0.04. Approximate volume of water in aquifer using the aquifer thickness, aquifer area that is about 86 km2 and the average porosity of the aquifer is obtained 1.7 billion cubic meters, that all is not accessible. By multiplying the specific yield coefficient in the approximate aquifer water volume, the extracted water is obtained which is about 74 million cubic meters.

    Keywords: Electrical sounding, ESL method, Mmodeling, Pumping test, Specific yield
  • Samira Zandifar *, Elham Fijani, Maryam Naeimi, Mohammad Khosroshahi Pages 108-130

    Considering the importance of groundwater resources in the country, the study of hydrogeological droughts and effective factors on groundwater drawdown is essential to provide management solutions of these vital resources. Therefore, the purpose of this study is to analyze the trend of groundwater variations and assessment of groundwater drought in the Zohreh- Jarrahi watershed using SDI and GRI drought indices in a ten-year statistical period (2006-2016). The results show that in most study areas, there is a correlation between GRI and SDI indices. However, in some cases, the effect of hydrological drought on groundwater was shown with the delay of 6 months to one year. In general, the GRI drought index is more prominent during the ten-year statistical period in the center and around the west of the Zohreh- Jarrahi watershed and in particular the Imamzadeh Jafar study area. Moreover, in the final years of statistical period, the study areas in the southeastern part of the region have also been affected by droughts which are also correlated with SDI values. In the year 2015- 2016, the groundwater of the Leishter study area, according to the GRI index, has a severe drought with a value of 1.60, and according to this indicator, the average drought in the same year with a value of 1.42 in the Fahlian study area occurred. Although, in most cases, the occurrence of climate drought and consequently hydrological droughts caused a groundwater drawdown in the watershed area, but the results of the comparison between the two types of drought indicate that other factors such as excessive groundwater withdrawal are also effective.

    Keywords: Drought, Groundwater drawdown, Zohreh- Jarrahi watershed, GRI drought index, SDI drought index
  • Mohammad Fathollahy *, Mohammad Reza Nikudel, Mashallah Khamechian Pages 132-144

    Abstract Abstract All of the engineering structures construct on the ground, thus it is necessary to investigate and evaluate the geological engineering characteristics and probable geo hazard like karstifiaction potential of the construction sites. Hydraulic structures are from this structures that because of their immediately relation to the ground, the importance of this investigation is more noticeable. The constructed hydro structure on the carbonate rocks maybe confront to damage because of solution, enlarging and spreading of joints. This phenomenon may led to karstification and large seepage amount of water from foundation and inefficiency of dam. This article discusses about the rate of extension of the joints in different velocity and temperature regard to their original opening. The evaluation is obtained by experimental tests on rock cores of Khersan1 dam site. The results show that there are many factors that affect joint behavior against water flow; these factors are primary opening of joints, flow velocity, temperature, acidity and etc. In this research behavior of the joints with different opening in different temperature has been evaluated. The results show direct relation between extension of the joints and decreasing of the temperature and indirect relation between joint extension and their primary opening. Also the results show that filling and washing out of the joints in identical condition is controlled by flow velocity and their primary opening as the joint with opening of 0.3 mm shows washing out and filling against high and low velocity respectively. 

    Keywords: Asmari formation, Carstification, carbonate rock, joint, solubility
  • Morteza Mozafari * Pages 145-156
    Karst regions have been considered unsuitable for dam construction because of complex hydrogeological characteristics. The most frequent problem at the karst dam sites is water leakage from the reservoirs. The Shah Ghasem Dam with a reservoir capacity of 9 million cubic meters, was constructed at the south of Yasouj City to regulate water flow of Shah Ghasem Spring. The dam is located on the northern limb of Shah Ghasem Anticline, a fold which is mainly composed of the marlstone layers of the Pabdeh-Gurpi Formation, alternative marlstone and limestone layers of Transition Zone and karst limestone belonging to the Asmari-Jahrom Formation. The reservoir water is in direct contact with the impermeable Pabdeh-Gurpi Formation, karstic Asmari Formations and their transition zone. By starting of dam operation in 1996, leakage occurred from the reservoir through the limestone layers of the Asmari Formation and Transition Zone. To reduce leakage, ten boreholes were drilled and grouted, but no effect on leakage amount was observed. The main object of this study is to determine leakage paths at the Shah Ghasem Dam reservoir, by considering the geological and hydrogeological settings, water pressure tests, cement consumption, and time series of water table in the reservoir and downstream boreholes. Results indicated that an extensive treatment work was needed to reduce the water leakage amount, but performing a benefit cost analysis was required to make a proper decision. Moreover, the karst aquifer at the northern limb of the anticline was recharging by the reservoir leakage water, supplying downstream drinking water.
    Keywords: Shah Ghasem Dam, Asmari Formation, karst, Water leakage, Grout curtain
  • Mohammad Nakhaei * Pages 157-170
    Modeling the process of water flow, heat transfer and transmission of soil contamination requires hydraulic parameters, thermal conductivity and dispersion coefficient in soil. The purpose of this study is to evaluate the characteristic parameters of these properties from an infiltration test of flow and transfer of heat and soluble materials. Data collection were done during the two infiltration experiments, one was recorded for 24 hours in a sand column and another for 36 hours in a silt soil column. To monitor the temperature of the soil at depths of 4, 8 and 12 cm in each column, thermal sensors were installed and the temperature of the infiltrated water was regulated at 40 ° C and the steady infiltration of a source was monitored by the peristaltic pump. A solution of one molar of KCl in a steady state condition was injected on each column of sand and silt soils and the Cl concentration and temperature was recorded during the sampling of water and sensor readings at depths of 4, 8 and 12 cm. The hydraulic parameters of the soil (shape parameters in the van Genuchten equation  and n), the transport parameter (longitudinal dispersion coefficient), and the soil thermal conductivity parameters (coefficients b1, b2 and b3 in the Chang and Horton soil heat transfer function) was estimated using inverse modeling techniques. Validation of the results was performed by comparing the measured and simulated Cl concentration and the heat data by the model using the calculated root mean square error RMSE and R2 coefficient. The most valuable result of this research is the use of the cheapest tracer, ie, temperature, along with the concentration data, to obtain unique solutions to the estimation of the hydraulic functions of sand and silty soils by inverse solution.
    Keywords: Infiltration, Heat transfer, Solute transport, inverse solution, Hydrus-1D