4599

4599

مدل شبيه سازي تلفيقي كمي -كيفي ابهاي سطحي و زيرزميني

دكتري

عمران-آب

1383

1383

دكتر عباس افشار

دكتر عباس قاهريو دكتر احمد ابريشم چي

05

رشد سريع جمعيت و توسعه روزافزون صنعت سبب تقاضاي بيشتر براي انواع مصارف آب شده و از طرف ديگر باعث افزايش روند آلوده سازي منابع آب و محيط زيست شده است . از اينرو مديريت بر منابع آب با توجه به محدوديت هاي كمي و كيفي ايجاد شده داراي چالش بزرگي براي تصميم گيرندگان شده كه لزوم نگرش جامع و يكپارچه بر منابع آب را الزامي نموده است . در مقياس هاي بزرگ با در نظر گرفتن تبادلات كيفي و كمي آبهاي سطحي با آبهاي زيرزميني مي توان به صورت جامع تري بر منابع آب مديريت نمود . شبيه سازي رفتاري كليه اندركنشهاي كمي و كيفي ابهاي سطحي با آبهاي زيرزميني در مقياس هاي بزرگ امري بسيار دشوار و پيچيده است كه تاكنون انجام نشده است . در نظر گرفتن برخي از اين عوامل هيدروليكي ،هيدرولوژيكي و كيفيت بطور مستقيم تاثير عمده اي در فرايند شبيه سازي دارد و تعدادي از عوامل ديگر تاثير بسيار كمي مي توانند داشته باشند . هدف از اين رساله تهيه و ارائه يك مدل شبيه سازي كمي - كيفي اندركنش آبهاي سطحي با آبهاي زيرزميني است كه درمقياس هاي واقعي كاربرد داشته و عوامل عمده تاثير گذار دراين اندركنش را در خود جاي داده است . بر اساس تحقيقات انجام شده تاكنون مدل تلفيقي همزمان ( مزدوج ) براي حل معادلات كمي -كيفي آبهاي سطحي و زيرزميني ارائه نشده است . علت عمده اين امر تفاوت در مقياس هاي زماني و مكاني در حل معادلات حاكم بر آبهاي سطحي با آبهاي زيرزميني است . در اين رساله نيز ما جولهاي كمي اندركنش آبهاي سطحي و زيرزميني به صورت همزمان و با اعمال شرايط پايداري از طريق انتخاب مناسب گامهاي زماني و ابعاد سلولها حل خواهد شد . به لحاظ ماجولهاي كيفي ،اندركنش به صورت غيرهمزمان ( غير مزدوج ) و با اعمال شرايط مرزي و اوليه منظور شده است . شرايط مرزي مورد نظر با حل ماجول كيفي آب سطحي به دست آمده و بر روي ماجول كيفي آب زيرزميني به خدمت گرفته شده است . لذل مدل جامع شبيه سازي به صورت مزدوج غير مزدوج تهيه شده است . در تهيه مدل شبيه سازي در بخش آبهاي سطحي ، جريان به صورت يك بعدي ، نادائمي فرض شده كه فرايندهاي انتقال و پخشيدگي آلودگي و واكنش هاي شيميايي در بخش كيفي آن در نظر گرفته شده است . در بخش آبهاي زيرزميني ، جريان به صورت سه بعدي ،نادائمي در محيط اشباع در نظر گرفته شده كه فرايندهاي انتقال ، پخشيدگي ، جذب و فرايندهاي شيميايي در بخش كيفي آن در نظر گرفته شده است . در چارچوب كلي مدل حداكثر استفاده از موتورهاي موجود صورت گرفت و با رعايت كليه شرايط پايداري روشهاي حل عددي ، تلفيق چهار ماجول كمي ، كيفي ، ابهاي سطحي و آبهاي زيرزميني انجام شد . مدل جريان يك بعدي نادائمي آب سطحي به شكل ديناميكي با استفاده از فرم كلي معادلات سنت و نانت تهيه و از مدل MODFLOW براي شبيه سازي جريان آب زيرزميني در منطقه اشباع استفاده شد . در بخش كيفي آب سطحي از مدل MIKE11-WQ و در بخش كيفي آب زيرزميني از مدل MT3DMS استفاده شده است . با عنايت به تفاوت مقياسهاي زماني فرايندهايكمي و كيفي در آبهاي سطحي با آبهاي زيرزميني در كنترل شرايط پايداري روش حل عددي همزمان معادلات ، يك موتور توليد كننده شبكه تهيه گرديد كه ابعاد شبكه مكاني و بازه هاي زماني را كنترل و در صورت ناپايداري تغيير مي دهد . مدل تلفيقي ارائه شده در حالتهاي مختلف تلفيق اجرا و با نتايج مدلهاي تحليلي موجود جهت تصديق آن مقايسه گرديد كه نتايج به نحو مناسبي به يكديگر نزديك است . نهايتا جهت ارائه توانايي هاي مدل ، نمونه اي از كاربرد جامع آن را داده هاي فرضي ارائه شده است .