اساتید راهنما
 

دکتر غلامرضا رخشنده رو
 

دکتر پرویز منجمی
 
 

 
بهمن ماه 1392
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
 
شبیه­سازی کمی و کیفی جریان آب­های زیرزمینی دشت نیریز
با بهره گرفتن از نرم­افزار GMS
 
به کوشش
محمد علی افتخار
 
محدوده مطالعاتی نیریز با مساحت 1019 کیلومتر مربع در جنوب‌شرقی حوزه آبریز دریاچه‌های طشک- بختگان و مهارلو واقع شده است. در مجموع 417 چاه برداشت در این محدوده مطالعاتی وجود دارد. حجم کل تخلیه سالانه از آبخوان آبرفتی این محدوده مطالعاتی 09/52 میلیون متر مکعب است و برای مصارف کشاورزی، آشامیدن و بهداشت و صنعت مصرف می‌شود. در این تحقیق مدل‌سازی کمی جریان آب زیرزمینی در این دشت شامل کالیبراسیون، آنالیز حساسیت و صحت‌سنجی با بهره گرفتن از برنامه کامپیوتری GMS انجام شده‌ است. بیشترین میزان خطای جذر متوسط مربعات محاسبه شده برای دوره های واسنجی و صحت سنجی، بترتیب 88/0 و 11/1 متر بدست آمده است. در بخش مدل‌سازی کیفی کانتورهای آلودگی دشت برای پارامتر آلایندگیCl– با بهره گرفتن از برنامه کامپیوتری MT3DMS، ترسیم و تحلیل شده است. گسترش آلودگی یون کلر در آبخوان به کمک نرم­افزار MT3DMS که یک برنامه سه بعدی مدولار برای شبیه­سازی پخش، انتقال، انتشار مولکولی، واکنش­های شیمیایی و جذب محلول در آب زیرزمینی می­باشد، در طول سه سال پیش ­بینی گردیده است. سپس با انتخاب چاه آب شرب جهاد سازندگی، در نزدیکی شهرک صنعتی (شهرک سنگ) و چاه آب شرب دولت آباد، واقع در شمال غرب محدوده مدل سازی، مقدار یون کلر در این دو چاه برای سه سال آینده پیش بینی گردید. با توجه به مدل کیفی تهیه شده، نتایج نشان داد که مقدار پارامتر یون کلر در آب زیرزمینی در کل دشت چه در گذشته و چه در آینده روند افزایشی دارد. این افزایش در سمت غرب دشت و منطقه صنعتی بیشتر مشاهده می شود بطوریکه پس از سه سال میزان حداکثر یون کلر mg/l 150 پیش بینی شده است. همچنین روند افزایش غلظت آلاینده در چاه آب شرب نزدیک به مرز دریاچه، نسبت به چاه آب نزدیک شهرک صنعتی بیشتر است (mg/l 15 افزایش، در مقایسه با mg/l 7 افزایش طی سه سال).
 
کلید واژه: آب­های زیر زمینی، مدل­سازی، دشت نیریز، GMS.
 
 
 
فهرست مطالب
 
 
عنوان                                         صفحه
 
فصل اول: مقدمه
1-1- اهمیت آب در عصر حاضر و در ایران 2
1-2- منابع آب در ایران و مسائل مربوط به آن 4
1-3- ضرورت به کارگیری مدل‌ها در مطالعه آب‌های زیرزمینی  6
1-4- هدف 8
1-5- ساختار پایان ­نامه. 9
 
فصل دوم: تئوری تحقیق
2-1- مقدمه 11
2-2- منابع آلودگی آبهای زیرزمینی. 11
2-3- مشکلات مرتبط با کیفیت آب در مصرف کشاورزی 13
2-3-1- شوری (Salinity). 14
2-3-2- نسبت نفوذ آب 15
2-3-3- فلزات سنگین(Heavy Metals). 15
2-4- انواع مدل‌های آب‌های زیرزمینی 18
2-4-1- تفاوت مدل‌های تحلیلی و مدل‌های عددی آب‌های زیرزمینی  21
2-5- معادلات پایه جریان در آب زیرزمینی 22
2-5-1- قانون دارسی 22
عنوان                                         صفحه
 
2-5-2- معادله پیوستگی. 24
2-6- حل معادلات حاکم بر جریان در آبهای زیرزمینی    28
2-6-1- روش عناصر محدود 28
2-6-2- روش تفاضلات محدود. 29
2-6-3- مزایای روش تفاضلات محدود 30
2-6-4- روش‌های حل معادلات جریان در روش تفاضلات محدود   30
2-6-4-1- روش مستقیم. 31
2-6-4-2- روش تکرار 31
2-6-4-3- روش صریح (Explicit). 32
2-6-4-4- روش ضمنی (Implicit). 33
2-6-5- شبیه‌سازی حالت ماندگار 35
2-6-6- خطاها در مدل‌سازی آبهای زیرزمینی 35
2-7- تئوری های مربوط به انتشار آلودگی در محیط های متخلخل  36
2-7-1- انتقال (Advection) 36
2-7-2- پخش مکانیکی (Mechanical Dispersion) . 38
2-7-3- انتشار ملکولی (Molecular Diffusion). 40
2-7-4- جذب (Sorption) 41
2-7-5- معادلات حاکم بر پخش و انتقال آلودگی. 42
2-8 – روش های حل معادله انتقال ماده در محیط متخلخل    46
2-9- نرم‌افزارهای شبیه‌سازی جریان و پخش و انتقال آلودگی در آب‌های زیرزمینی 48
2-9-1-MODFLOW 48
2-9-2- Visual MODFLOW 50
2-9-3- MIKESHE. 50
2-9-4- Finite Element Flow; FEFLOW. 50
عنوان                                         صفحه
 
2-9-5- CTRAN/W. 51
2-9-6-(GMS) Groundwater Modeling System . 51
2-9-6-1 – Map Module. 53
2-9-6-2- TIN Module 54
2-9-6-3- 2D scatter point Module. 55
2-9-6-4- Solid module 56
2-9-6-5- 2D Mesh Module. 56
2-9-6-6- 2D grid Module 56
2-9-6- 7- 3D Mesh Module 56
2-9-6- 8 2D grid Module- 56
2-9-6-9-3D scatter point Module . 57
2-9-6-10- Modflow 57
2-9-6-11- برنامه MT3D 58
2-9-6-12- برنامه MODPATH 59
 
فصل سوم: پیشینه تحقیق
3-1- پیشگفتار. 61
3-2- مروری بر کارهای انجام شده. 61
 
فصل چهارم: روش تحقیق
4-1- محدوده مطالعاتی 71
4-2- هواشناسی 73
4-2-1- ایستگاه‌های هواشناسی . 74
عنوان                                         صفحه
 
4-2-2- دما . 74
4-2-3- باران . 76
4-2-4- تبخیر . 79
4-3- آب‌های سطحی. 80
4-3-1- ایستگاه‌های هیدرومتری محدوده مطالعاتی نیریز   81
4-4- آب‌های زیرزمینی 83
4-5- بیلان آب 87
4-5-1- بیلان آب زیرزمینی آبخوان آبرفتی. 88
4-5-1-1- جریان زیرزمینی ورودی و خروجی. 88
4-5-1-2- نفوذ از بارندگی به آبخوان 89
4-5-1-3- تبادل آب رودخانه‌ها و آبخوان آبرفتی   91
4-5-1-4- مصارف آب و نفوذ از آنها به آبخوان 92
4-5-1-5- تخلیه و برداشت از آبخوان آبرفتی آب زیرزمینی   92
4-5-1-6- تبخیر از آب زیرزمینی. 93
4-5-1-7- نوسانات سطح آب زیرزمینی 94
4-5-1-8- تغییرات ذخیره 94
4-6- بیلان عمومی آب در محدوده مطالعاتی نیریز. 95
4-7- مراحل مدلسازی و ارائه مدل شبیه ساز حوضه 97
4-7-1- طرح مفهومی. 97
4-7-2- طرح هندسی مدل 98
4-7-2-1- شبکه بندی آبخوان. 98
4-7-2-2- تعیین نوع آبخوان. 99
4-7-2-3- تعیین ارتفاع توپوگرافی و رقوم سنگ کف 99
4-7-3- تعیین شرایط اولیه و انتخاب گام های زمانی 101
عنوان                                         صفحه
 
4-7-4- تعیین مقادیر تغذیه و تخلیه سلول­ها 102
4-7-4-1- چاه های بهره برداری، چشمه و قنات 102
4-7-4-2- تغذیه سطحی. 103
4-7-4-3- تبخیر 103
4-7-4-4- رودخانه 103
4-7-5- تعیین مقادیر ضرایب هیدرودینامیکی 105
4-7-6- تعیین نوسانات سطح آبخوان 106
4-7-7- تعیین شرایط مرزی آبخوان. 107
4-8- مراحل مدلسازی مدل کیفی. 108
4-8-1- مراحل مدلسازی و ارائه مدل شبیه ساز حوضه   108
4-8-2- ایجاد مدل مفهومی کیفی 109
4-8-2-1- تعیین خواص آبخوان 109
4-8-2-2- نقاط پایش کیفی. 110
4-8-2-3- تعیین شرایط مرزی. 111
 
فصل پنجم: نتایج
5-1- مقدمه 113
5-2- نتایج حاصل از مدل در حالت ماندگار. 114
5-2-1- واسنجی. 114
5-2-2- آنالیز حساسیت . 120
5-2-3- صحت سنجی. 122
5-3– نتایج حاصل از مدل کیفی در حالت ماندگار 126
5-3-1- کانتورهای آلودگی دشت. 126
عنوان                                         صفحه
 
5-3-2- واسنجی. 132
5-3-3- صحت سنجی. 134
5-4- پیش ­بینی گسترش آلاینده یون کلر در آبخوان و در چاه های منتخب
با بهره گرفتن از نرم افزار MT3DMS 136
5-4-1- پیش بینی تغییرات غلظت یون کلر در آبخوان نیریز از سال 1392
تا 1395 136
5-4-2- پیش بینی تغییرات غلظت یون کلر در چاه های منتخب.   138
 
فصل ششم: نتیجه‌گیری و پیشنهادها
6-1- مقدمه. 142
6-2- نتیجه گیری 142
6-3- پیشنهادات. 144
 
فهرست منابع 145