14311

14311

شبيه‌سازي جريان آب زيرزميني با استفاده از الگوريتم اتوماتاي سلولي

كارشناسي ارشد

سازه‌هاي هيدروليكي

فروردين‌ماه 1394

فروردين‌ماه 1394

دكتر محمدهادي افشار

عمران

چكيده منابع آب زيرزميني به‌عنوانبزرگ‌ترينتأمين‌كنندگانآب شيرين از اهميت ويژه‌اي، خصوصاً در نواحي خشك، برخوردار مي‌باشند. اين منابع در طي ساليان منبع اصلي تأمين آب شرب و كشاورزي، همچنين عامل اصلي در شكل‌گيري مناطق مسكوني در نواحي خشك و كويري بوده‌اند. با توجه به‌قرارگيري كشورمان، ايران، در ناحيه‌اي خشك و نيز سابقه‌ي طولاني در استفاده از منابع آب زيرزميني، در شكل قنات، در نواحي كويري، ارزيابي اين منابع اهميتي دوچندان مي‌يابد. با اين هدف، در اين تحقيق شبيه‌سازي جريان آب زيرزميني در آبخوان‌هاي باز مدنظر قرارگرفته است. در توسعه‌ي مدل حاضر، پس از بررسي كارهاي انجام‌شده در اين حوزهو با توجه به اهداف تعريف‌شده، الگوريتم اتوماتاي سلولي به‌عنوان الگوريتم شبيه‌ساز انتخاب گرديد. اين الگوريتم با دارا بودن مزيت‌هايي از قبيل امكان تعريف مسائل پيچيده در چارچوبي ساده، سادگي در كد نويسي، سرعت‌بالادررسيدن به جواب و امكان پردازش موازيكه متعاقب آن سبب بهره‌گيري مضاعف از امكانات سخت‌افزاري در كامپيوترهاي امروزي مي‌گردد، باوجودسابقه‌ينه‌چندان طولاني از ابداع آن، گستره‌ي وسيعي از كاربردها، خصوصاً در حوزه‌ي مهندسي عمرانرا پوشش داده است. درنتيجه‌ي كاربرد اين الگوريتم، مدل دوبعدي و ماكروسكوپيك جريان اشباع آب زيرزميني در آبخوان‌هاي باز توسعه داده‌شده است. در استخراج روابط در اين تحقيق، ضمن منظور كردن فرضيات دوپوئي – فورشهايمر، بنا برمحدوديت‌هاي موجود در بسياري از روش‌هاي عددي، تلاش گرديده تا رابطه به‌صورتغيرصريح و از مرتبه‌ي خطايي بالا باشد. مدل حاضر توسط مثال‌هايييك‌بعدي و دوبعدي، از جريان گذرا و دائم آب زيرزميني، مورد ارزيابي واقع گرديده است. در انتخاب مثال‌ها تلاش شده تا پاسخ تحليلي دقيقي براي آن‌ها موجود بوده و يا پاسخ آن‌هادرازاي استفاده از ساير روش‌هاي تحليلي و يا عددي در دسترس باشد. درنتيجه‌يمقايسه‌هايانجام‌شده، كارايي مدل به لحاظ صحت پاسخ‌هايارائه‌شده و نيز سرعت ارائه پاسخ‌ها به اثبات رسيده است. بااين‌وجود، مدل پيشنهاديمي‌تواند به جهت استفاده در رابطه با فرايندهايبهينه‌سازي، به‌عنوان مدل شبيه‌سازو نيز بررسي تأثيراتدرازمدت در رابطه با تصميمات اتخاذي و يا خروجي مدل‌هاي بارش –رواناب بكار رود. واژه‌هاي كليدي:الگوريتم اتوماتاي سلولي، آبخوان آزاد، جريان آب زيرزميني، شبيه‌سازي