حل عددی نوسانهای جزر و مدی در یک سامانه‌ی آبخوان جزیره‌ای ناهمگن و مقایسه‌ی آن با حل تحلیلی

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 5، دوره 10، شماره 33، مرداد و شهریور 1396، صفحه 49-60   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهدی اسدی آقبلاغی^{* 1}؛ پری ملکی²؛ داود محققیان²؛ محمدرضا نوری امامزاده ای¹

¹عضو هیأت علمی گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد

²کارشناس ارشد سازه‌های آبی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد

تاریخ دریافت: 13 مرداد 1393،  تاریخ بازنگری: 24 خرداد 1395،  تاریخ پذیرش: 28 مهر 1396 

چکیده

  بررسی اثر نوسانهای جزر و مد دریا در آبخوان ساحلی موضوعی است که مورد توجه بسیاری از محققان بوده است. در این مقاله یک راه حل عددی  برای سامانه­ی آبخوان چندلایه­ای غیر همگن توسعه داده شده است. این سامانه­ی آبخوان شامل یک آبخوان آزاد در بالا یک آبخوان نیمه محصور در پائین،و یک لایه­ی نیمه‌تراوا در بین آنها می‌باشد. این آبخوان ساحلی از دو سمت بین دو ساحل دریا، که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند، محصور می باشد. نتایج نشان دادند که دامنه­ی نوسانها در آبخوان آزاد با افزایش نشت افزایش می­یابد، اما نوسانها در آبخوان نیمه محصور با افزایش نشت کاهش پیدا می‌کند. به‌علاوه، نتایج حاصل بر پایه­ی حل تحلیلی افزایش فراسنج بدون بعد ضریب ذخیره در آبخوان آزاد  باعث کاهش نوسانهای سطح آب می‌شود، درصورتی‌که نوسانهای آب زیرزمینی در آبخوان محصور با تغییر فراسنج بدون بعد ضریب ذخیره تقریباً ثابت می‌ماند. همچنین، افزایش فراسنج بدون بعد ضریب انتقال در آبخوان‌های آزاد و نیمه محصور باعث افزایش نوسانهای سطح آب شده است. تغییرات سطح آب نسبت به زمان نشان می‌دهد که زمان تأخیر در آبخوان آزاد تغییر قابل‌توجهی نداشته، و برای آبخوان نیمه  محصور نسبت به آبخوان آزاد کمتر است. مقایسه­ی بین حل عددی و حل تحلیلی نشان داد بین این دو اختلاف ناچیزی وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

نشت؛ آبخوان آزاد؛ آبخوان نیمه محصور؛ لایه‌ی نیمه تراوا؛ جریان یک بعدی

عنوان مقاله [English]

Numerical Solution of Ttidal Induced Fluctuation in an Inhomogeneous Island Aquifer System, and its Comparison with Analytical Solution

نویسندگان [English]

Mahdi Asadi-Aghbolaghi¹؛ Pari Maleki²؛ Davood Mohagheghiyan²؛ Mohammad Reza Noori-Emamzadeyi¹

²shahrekord university

چکیده [English]

Tide induced head fluctuation has been considered by many researchers in coastal areas. In this paper, a numerical solution has been developed for an inhomogeneous multi-layered aquifer. This aquifer system comprises an unconfined aquifer on the top, a semi-confined aquifer at the bottom, and an aquitard between them. This coastal aquifer is bounded by coast in longitudinal direction; the coastal boundaries are parallel to each other. The results showed that the amplitude of unconfined aquifer head increases with increase of leakage, however, the amplitude of head fluctuation decreases in the semi-confined aquifer. In addition, the results of analytical solution, the head fluctuation in unconfined aquifer decreases with increase of dimensionless storage coefficient, however, it is almost constant in confined aquifer. Also, increase of dimensionless transmissivity increases the groundwater head fluctuation in both aquifers. Temporal head fluctuation illustrated that time lag has not significant changes, and is greater for semi-confined aquifer with respected to confined aquifer. Comparison between numerical and analytical solutions showed that there is little difference between.

کلیدواژه‌ها [English]

Leakage, Unconfined aquifer, Semi-confined aquifer, Aquitard, One dimensional flow

مراجع

1)        اشجاری،ج. 1388. مکانیسم اثر جزر و مد بر رفتار هیدرولیکی آبخوان ساحلی محبوس.www. ngdir.ir

2)        عطایی آشتیانی، ب. کتابچی، ح. 1389. توسعه الگوریتم بهینه‌سازی جامعه مورچه‌ها به‌صورت تلفیقی با مدل شبیه‌سازی عددی برای مدیریت بهینه آبخوان‌های ساحلی. تحقیقات منابع آب ایران.7(19):1-12

3)       Alcolea , A. Ph Renard. Mariethoz. Bertone F. 2009. Reducing the impact of a desalination plant using stochastic modeling and optimization techniques. Hydrology 365: 275–288.

4)       Ataie-Ashtiani B., R-E Volker. Lockington D-A. 1999. Tidal effects on sea water intrusion in unconfined aquifers. Hydrology. 216: 17–31.

5)       Baird A. Mason T. D. Horn. 1998. Validation of a Boussinesq model of beach ground water behavior. Marine Geology 148: 55-69.

6)       Bear, J. 1979. Hydraulics of groundwater. McGraw-Hill New York. USA. 241.

7)       Ferris J. G. 1951. Cyclic fluctuations of water level as a basis for determining aquifer transmissibility. IAHS Publ. 33: 148–155.

8)       Jeng D.S. L. Li and D.A. Barry 2002. Analytical solution for tidal propagation in a coupled semiconfined/phreatic coastal aquifer. Advances in Water Resources 25: 577–584

9)       J. Jiao, and Z. Tang 1999. An analytical solution of groundwater response to tidal fluctuation in a leaky confined aquifer. water Resource Research. 35: 747–751.

10)   Kim K.Y., H.  Seong, T. Kim, K.H.  Park and N.C. Woo, Y.S. Park, G.W.  Koh,and  W.B. Park 2006. Tidal effects on variations of fresh–saltwater interface and groundwater flow in a multilayered coastal aquifer on a volcanic island (Jeju Island, Korea). Hydrology. 330: 525– 542.

11)   Li, L. D.S. Jeng, and D.A.  Barry 2002. Tidal fluctuations in a leaky confined aquifer: localized effects of anoverlying phreatic aquifer. Hydrology 265: 283–287.    

12)   Parlange, J.Y. and W.  Brutsaert 1987. A capillary correction for free surface flow of 10 groundwater, Water Resour. Res. 23: 805-808.

13)   Philip J.R. 1973. Periodic nonlinear diffusion: An integral relation and its physical 12 consequences. Aust. Phys. 26: 513-519.

14)   Pricket, T.A. 1975. Modeling technicues for groundwater evaluation. Adv. Hidrosci. 10: PP. 564.

15)   Robinson, C., B.  Gibbes and L.  Li 2006. Driving mechanisms for groundwater flow and salt transport in a subterranean estuary. Geophysics Research Letters. 33: L03402.

16)   Robinson, C., L.  Li and D.  Barry 2007. Effect of tidal forcing on a subterranean estuary. Advances in Water Resources. 30 (4): 851-865.

17)   Wang H.F. and Anderson M.P. 1995. Introduction to groundwater modeling finite difference and finite element methods. Academic press, inc. Newyork.