بخشی از مقاله
چکیده:
سفره های آب زیرزمینی ، تشکیلات زمین شناسی نفوپذیر اشباع شده ای هستند که هم می توانند آبهای زیرزمینی را در خود ذخیره و هم مقدار قابل توجهی را انتقال دهند . اکثر سفره های آب زیرزم ینی ناهمگن و انیزوتروپ هستند ، در چنین سفره هایی مخروط افت با افزایش میزان آبدهی آزمایش پمپاژ ، تحت تأثیر پارامترهای سفره رشد پیدا می کند. برای محاسبه اثر مدت زمان انجام آزمایش پمپاژ بر روی پارامترهای سفره، مقادیر قابلیت انتقال سفره در برابر مدت زمانهای آزمایش پمپاژ در هر سری از داده های آزمایش پمپاژ استفاده می شود. بدین منظور از مجموعه داده های آزمایشات پمپاژ انجام شده در محدوده معدن شماره - 1 - گل گهر سیرجان استفاده گردید.
جهت آنالیز داده های آزمایش پمپاژ و تخمین پارامترهای هیدرودینامیکی سفره از نرم افزار Aquifer win32 استفاده شده است . براساس نتایج بدست آمده، سفره م ورد مطالعه یک سفره درزه و شکافدار و خیلی ناهمگن می باشد . همچنین مشخص گردید که مقادیر قابلیت انتقال تخمین زده شده در مدت زمانهای مختلف هر آزمایش پمپاژ بطور قابل توجهی تغییر می کند . بعلاوه میزان قابلیت انتقال در اکثر موارد با یک روند کاهشی نیز همراه است . با افزایش مدت زمان آزمایش پمپاژ که آبدهی ویژه آن یک میانگینی از بخش قابل توجهی از سفره می باشد مقادیر قابلیت انتقال ثابت می شوند . در این مطالعه براساس نتایج حاصل از درجه ناهمگنی، حداقل مدت زمان آزمایش پمپاژ در سفره آب زیرزمینی ناهمگن محدوده معدن مذکور، دو روز و در سفره هایی با ناهمگنی بسیار بالا، چهار روز و یا بیشتر تعیین گردید.
مقدمه:
به منظور تعیین توانایی سفره های آب زیرزمینی در ذخیره و انتقال آب، دو پارامتر سفره در هیدرولیک آب زیرزمینی به طور گسترده استفاده می شود . پارامترهای سفره شامل ضریب قابلیت انتقال و ضریب ذخیره می باشند . قابلیت انتقال ، میزان جریان تحت یک گرادیان هیدرولیک واح د در سراسر عرض واحد از سفره می باشد . به عبارت دیگر ، قابلیت انتقال ، حاصل ضرب متوسط ضخامت اشباع شده و متوسط هدایت هیدرولیکی سفره آب زیرزمینی است. دیمانسیون قابلیت انتقال ، مربع طول بر زمان می باشد - برای مثال متر مربع بر روز - . ضریب ذخیره، حجم آب آزاد شده ا ز ذخیره یا اضافه شده به ذخیره در واحد سطح از سفره در واحد تغییر در هد هیدرولیکی و دارای کمیت بدون بعد است .
آزمایش پمپاژ یکی از متداولترین تکنیکهای صحرایی معتبر برای تخمین پارامترهای هیدرولیکی سفره هاست، به خاطر اینکه انعکاس دهنده پاسخ یک قسمت ارتباطی بزرگ از سفره ها می باشد. آزمایشات پمپاژ میتواند اطلاعات اساسی و اصلی بر روی اجرای چاه - توسعه و نصب چاه - ، پارامترهای سفره - ضریب قابلیت انتقال T و ضریب ذخیره - S و مرزهای هیدروژئولوژیکی را در اختیار ما قرار دهد. بنابراین آنها بهترین طرح و روش برای بررسی و رسیدگی در منابع آب زیرزمینی و مطالعات محیطی و کمک در کنترل آلودگی آبهای زیرزمینی را ایفا میکنند
Paillet and Reese - 2000 - بیان کردند تا زمانی که تعیین میانگین خصوصیات هیدرولیکی منطقه از سفره های ناهمگن بر اساس لاگها و مغزه های حفاری و یا تعداد محدودی از چاهها باشد مشکل آفرین خواهد بود . در نتیجه آزمایشات پمپاژ در چنین سفره هایی می تواند بیانگر برآورد مفید و سودمندی از خصوصیات هیدرولیکی آنها باشد.
در سفره های درزه و شکافدار بدلیل ناهمگنی و انیزوتروپی آنها پارامترهای هیدرولی کی بطور قابل
ملاحظه ای می تواند از یک مکان به مکان دیگر و حتی در طی مدت زمانهای مختلف هر آزمایش پمپاژ متغیر باشد
بنابراین در طول انجام آزمایش پمپاژ ، مخروط افت ، گسترش یافته و با بخشی از سفره با پارامترهای هیدرولیکی متفاوت مواجهه می شود. در چنین سفره هایی آنچه مهم می باشد این است که آزمایش پمپاژ تا زمانیکه پارامترهای هیدرولیکی بدست آمده نشان دهنده مقادیر کل خصوصیات سفره می باشند، ادامه پیدا کند.
به منظور تعیین حداقل مدت زمان آزمایش پمپاژ، داده های حاصل از انجام 15 آزمایش پمپاژ در معدن
شماره - 1 - گل گهر سیرجان مورد بررسی قرار گرفتند . این آزمایشات پمپاژ در سفره های درزه و شکافدار با
درجه بالای ناهمگنی و به مدت حداکثر چهار روز انجام شدند .
برای آنالیز داده های آزمایش پمپاژ و تخمین پارامترهای سفره، روشهای تایس و کوپر- ژاکوب استفاده شدند . به منظور کاربرد روشهای اشاره شده از نرم افزار Aquifer win32 استفاده گردید . این نرم افزار به عنوان یک نرم افزار استاندارد، توسط - Environmental Agency - EA انگلستان تهیه شده است . تعیین خصوصیات هیدرودینامیکی سفرههای آب زیرزمینی برای شرایط مختلف از جمله سفره های با سازندهای درزه و شکافدار - سازند سخت - با استفاده از این نرم افزار به صورت دستی و اتوماتیک به سادگی امکان پذیر است.
روش تایس : - Theis 1935 - این روش به عنوان اولین روش برای راه حلهای تحلیلی جریان ناپایدار بیان شده است. تایس - Theis 1935 - از تشابه میان جریان آب زیرزمینی و هدایت گرمایی استفاده نموده و معادلات زیر را بدست آورده است:
= s افت برحسب متر
= Q میزان تخلیه چاه برحسب متر مکعب بر روز
= W - u - تابع چاه
= S ضریب ذخیره
= T قابلیت انتقال سفره برحسب متر مربع بر روز
= t زمان از شروع پمپاژ برحسب روز
تایس یک راه حل ترسیمی برای تخمین مقادیر قابلیت انتقال و ضریب ذخیره بر طبق معادلات 2 و 4 ارائه کرده است. در این روش نمودار مقدار W - u - در برابر مقدار u بر روی کاغذ تمام لگاریتمی ترسیم می شود و به آن منحنی تیپ تایس - Theis type curve - گفته میشود. بر روی یک کاغذ شفاف تمام لگاریتمی با مقیاس منحنی تیپ تایس مقادیر افت در برابر r2/t ترسیم میشود. منحنی دادهها بر منحنی تیپ تایس انطباق داده تا بهترین انطباق پیدا شود. البته سعی می شود که محورهای مختصات دو نمودار مذکور موازی باقی بمانند . یک نقطه انطباقی در نظر گرفته می شود که این نقطه دارای چهار مختصات می باشد - W - u - , u, r2/t, s - ، در نهایت برای محاسبه قابلیت انتقال و ضریب ذخیره سفره مختصات نقطه انطباقی در معادلا ت 2 و 4 قرار داده میشوند
روش کوپر - ژاکوب : - Cooper and Jacob 1946 - این روش تقریبی از معادله تایس می باشد - معادله . - 2 با توجه به معادله 4 برای مقادیر کوچک r و بزرگ t، مقدار u کوچک شده و عبارت های سوم و بعد از آن در معادله 3 بسیار کوچک شده و می توان از آنها صرف نظر نمود بنابراین، معادله تایس برای مقادیر کوچک u - u ≤ 0.01 - میتواند به صورت معادله 5 بیان شود:
بعد از دوباره نوشتن و تغییرات لگاریتمهای اعشاری، معادله به صورت زیر خلاصه میشود:
انتقال و ضریب ذخیره را محاسبه می کند. روش افت - فاصله نسبت به روش دیگر، به دلیل نیاز به حداقل سه پیزومتر و در نتیجه پر هزینه بودن آن و هم چنین مشکلات اجرایی آن، به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. در روش افت - زمان کوپر - ژاکوب، با ترسیم مقادیر افت در برابر زمان های مربوطه بر روی یک کاغذ نیمه لگاریتمی - زمان بر روی محور لگاریتمی - یک خط مستقیم ارائه می دهد. با ادامه دادن خط مستقیم تا محور زمان، مقدار t0 - جایی که مقدار افت برابر صفر می باشد - بدست می آید
بحث:
گسترش مخروط افت در آزمایشات پمپاژ بر اساس سه فاکتور شامل میزان پمپاژ، پارامترهای هیدرودینامیکی سفره و مدت زمان آزمایش پمپاژ می باشد
