چکیده:

بدست آوردن پارامترهای هیدرودینامیکی در یک آبخوان نقش بسیار مهمی دررسیدن به سطح ایستابی در آن آبخوان ودر نتیجه مدلسازی آن دارد که می ­تواند در مدیریت منابع آب مورد استفاده قرار گیرد.برای بدست آوردن این پارامترها روش­های صحرایی، مدل­های ریاضی و مدل­های فیزیکی کاربرد دارند. با توجه به پرهزینه بودن روش صحرایی، دستیابی به روش دقیق آزمایشگاهی و برآورد این پارامترها در آزمایشگاه با صرف هزینه کمتر می ­تواند راه گشا باشد.
از مدل فیزیکی دستگاه هیدرولوژی به عنوان یک مدل آزمایشگاهی برای برآورد ضریب هدایت هیدرولیکی آبخوان که یکی از مهمترین پارامترهای آبخوان می­باشد استفاده شد. نتایج سه آزمایش پمپاژ، ردیاب و بار ثابت با روابط تجربی مقایسه شد و رابطه بریر با نتایج آزمایش پمپاژ نزدیکی بیشتری داشت. مقادیر آزمون پمپاژ تقریبا دو برابر نتایج آزمایش بار ثابت وسه برابر نتایج ردیاب می باشد. به طور کلی نتایج آزمایشات این موضوع را که با درشت­تر شدن ذرات مقدار هدایت هیدرولیکی افزایش می­یابد تایید می­ کند. در نمونه آزمایشگاهی به دلیل ابعاد محدود مدل، ممکن است زمان­های تعادل بدست آمده نسبت به نمونه­های صحرایی کمتر باشد اما مقایسه زمان های تعادل در سه نوع خاک با دانه بندی متفاوت می ­تواند نتیجه این مطالعه باشد. با افزایش مقدار  برای هر خاک زمان رسیدن به تعادل افزایش پیدا می­ کند. این نکته را برای مدیریت زمان در آزمایش­های پمپاژ می­توان لحاظ نمود.در پمپاژ از هر لایه آبدار نسبتا خوب دانه بندی شده ( در طبیعت معمول است) در نزدیکی چاهپمپاژنقش قسمت ریزدانه وهرچه از آن فاصله بگیریم نقش قسمت درشت­دانه خاک در تعیین سطح تعادل پیزومتریک آبخوانبیشتر می­ شود.با بزرگ­تر شدن اندازه متوسط ذرات خاک شعاع تاثیر چاه افزایش پیدا می­ کند.افزایش گرادیان هیدرولیکی باعث کاهش هدایت هیدرولیکی خاک (ضریب نفوذپذیری) می­ شود.میزان گرادیان هیدرولیکی در خاک مخلوط که دارای دانه­بندی ریز و درشت است از خاک درشت­دانه و ریز دانه بیشترمی­باشد.
کلمات کلیدی: دستگاه هیدرولوژی، دانه­بندی خاک، شعاع تاثیر، ضریب نفوذپذیری،سطح ایستابی
 

فهرست مطالب

فصل اول، مقدمه وکلیات … . 1

• مقدمه .. ……… 3
• شرح مسأله …. . .5
• فرضیات . . ..5
• دامنه تحقیق .. .. .6
• اهداف تحقیق …….. .. . ..7
• روش انجام تحقیق .. .7
• ترتیب ارائه مطالب … … . 7

فصل دوم، مطالعات آب شناسی تحقیق…. .. … … ..11
2-1-  مفاهیم وقوانین کلی … ……. .. .. ..13
2-1-1- جریان آب در خاک .. .. ..13
2-1-1-1- گرادیان هیدرولیکی .. .. 13
2-1-1-2- قانون دارسی … ..14
2-1-1-3- معادله لاپلاس .. . .14
2-1-1-4- شبکه جریان 15
2-1-2- هیدرولیک چاه ها .. . 16
2-1-2-1- جریان شعاعی آب در چاه در لایه های آزاد در حالت ماندگار ….15

• پیشینه پژوهش .. … . 18

• 

•  

فصل سوم ، تعیین پارامترهای هیدروژئولوژی با مدل فیزیکی ……………… 24
3-1- معرفی مدل فیزیکی .. .. 26
3-1-1- معرفی دستگاه هیدرولوژی .. . . ..26
3-2- مطالعات خاک شناسی … 32
3-2-1- دانه بندی خاک ها .. .. 33
3-2-2- اندازه مؤثر،ضریب یکنواختی و ضریب دانه بندی .. . ..34
3-2-3- روابط وزنی حجمی .. ………. 35
3-2-4- ضریب نفوذپذیری(هدایت هیدرولیکی) . … 38
3-2-4-1- روش های آزمایشگاهی … …. . 39
3-2-4-2- روابط تجربی … ……… 42
3-3- مطالعات هیدرولیکی . …….. 43
3-3-1- بررسی برقراری شرایط دارسی … 43
3-3-2- ضریب انتقال .. ….. 45
3-4- چگونگی  انجام آزمایشها در آزمایشگاه ……….. . ……. … 46
فصل چهارم، بررسی و تحلیل نتایج .. 49
4-1- آزمایش های تعیین ضریب نفوذپذیری ……. . 51
4-1-1- آزمایش پمپاژ . 51
4-1-2- آزمایش ردیاب … .. 53
4-1-3- آزمایش بار ثابت . … 54
4-1-4- روابط تجربی . … … 54
4-2- مقایسه زمان رسیدن به تعادل در آبخوان آزاد با سه نوع خاک مختلف .. . 56
4-3- بررسی مخروط افت در خاک هایی با دانه بندی مختلف . . ………. 63
4-4- محاسبه گرادیان هیدرولیکی در فواصل مختلف از چاه در 3 نوع خاک … 69
4-5- رابطه دانه بندی خاک با شعاع تاثیر چاه . 71
فصل پنجم،نتیجه گیری وپیشنهادات .. .. .. …73
5-1- نتیجه گیری … … . 75
5-2- پیشنهادات … … 76
مراجع … . 77
فهرست اشکال
 
شکل 2-1: رابطه فشاروبار آبی برای جریان در خاک ………… 13
شکل 2-2:شبکه جریان …… . . 16
شکل 2-3: جریان شعاعی آب به طرف چاه در آبخوان آزاد 17
شکل 3-1: دستگاه هیدرولوژی وچرخه آب در آن .. .. 29
شکل3-2: فاصله پیزومترها در دستگاه هیدرولوژی . … .32
شکل3-3: منحنی دانه بندی خاک های به کاررفته …. 33
شکل 3-4: رابطه تخلخل، آبدهی مخصوص ونگهداشت مخصوص با اندازه ذرات . … 37
شکل 4-1: نمودار ضریب نفوذپذیری برای خاک نوع 1 . 52
شکل4-2: نمودار ضریب نفوذپذیری برای خاک نوع2 …. ….. 52
شکل 4-3: نمودار ضریب نفوذپذیری برای خاک نوع3 ……….. ..53
شکل 4-4: مقایسه ارتفاع آب در پیزومترها در فواصل مختلف از چاه از زمان شروع پمپاژ
درخاک نوع 1 .. . …. …56
شکل4-5: مقایسه ارتفاع آب در پیزومترها در فواصل مختلف از چاه از زمان شروع پمپاژ
درخاک نوع2 . ……. .57
شکل 4-6: مقایسه ارتفاع آب در پیزومترها در فواصل مختلف از چاه از زمان شروع پمپاژ
درخاک نوع3 .. ……. 57
شکل 4-7 : نمودار ارتفاع نسبی درپیزومترها برحسب زمان از شروع پمپاژ در خاک نوع 1 ….59
شکل 4-8:  نمودار ارتفاع نسبی درپیزومترها برحسب زمان از شروع پمپاژ در خاک نوع2 …59
شکل 4-9: : نمودار ارتفاع نسبی درپیزومترها برحسب زمان از شروع پمپاژ در خاک نوع3 …. 60
شکل4-10: نمودار مقایسه ارتفاع نسبی پیزومتر شماره 7 بر حسب زمان ازشروع پمپاز برای سه نوع خاک 61
شکل 4-11: نمودار مقایسه زمان رسیدن به تعادل نسبی بر حسب اندازه متوسط ذرات خاک…62
شکل 4-12: نمودار داده های پیزومتریک بر حسب فاصله از چاه در خاک نوع 1 ….. .63
شکل 4-13: : نمودار داده های پیزومتریک بر حسب فاصله از چاه در خاک نوع2 .64
شکل 4-14: : نمودار داده های پیزومتریک بر حسب فاصله از چاه در خاک نوع …64
شکل 4-15: نمودار تغییر نسبی بر حسب زمان در پیزومتر14 . ….. .66
شکل 4-16: نمودار تغییر نسبی بر حسب زمان در پیزومتر3 . 66
شکل 4-17: نمودار ارتفاع پیزومتریک سه نوع خاک در پیزومترهای 3،5،9،12،14 …67
شکل 4-18: نمودار گرادیان هیدرولیکی در فواصل مختلف از چاه برای سه نوع خاک  69
شکل 4-19: نمودار رابطه گرادیان هیدرولیکی با ضریب نفوذپذیری در 3نوع خاک …70
شکل 4-20: نمودار شعاع تاثیر چاه بر حسب دانه بندی ذرات خاک … ….. ..71
 

فصل اول

مقدمه وکلیات