دانلود پایان نامه ارشد:بررسی پارامترهای هیدرولوژیکی آبخوان آزاد در مدل آزمایشگاهی

دانشگاه یزد

دانشکده مهندسی معدن ومتالورژی

پایان نامه

برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی معدن اکتشاف

عنوان

بررسی پارامترهای هیدرولوژیکی آبخوان آزاد در مدل آزمایشگاهی

استادان راهنما:

دکتر عبدالحمید انصاری- دکترامیرحسین کوهساری

استاد مشاور:

دکتر کاظم برخورداری

اسفندماه 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

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 می­شود.با بزرگ­تر شدن اندازه متوسط ذرات خاک شعاع تاثیر چاه افزایش پیدا می­ کند.افزایش گرادیان هیدرولیکی باعث کاهش هدایت هیدرولیکی خاک (ضریب نفوذپذیری) می­شود.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

• مقدمه

هیدروژئولوژی را می­توان به عنوان علمی پیرامون پدید­آمدن، توزیع و حرکت آب در زیر سطح­زمین تعریف­کرد. انجمن تحقیقات ملی آمریکا هیدروژئولوژی را این­گونه توضیح داده­است:

هیدروژئولوژی علمی است که راجع به آب­های زمین، چگونگی به وجود­آمدن آن، چرخش و توزیع آن، ویژگی­های چرخش و توزیع آن، ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی، واکنش آن به محیط اطراف و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می­ کند (Todd,2005) .

آبهای­زیرزمینی به دلایل مختلف زمین شناسی، هیدرولیکی، هیدرولوژیکی و … در زیر زمین حرکت می­ کنند، برای مطالعه وپژوهش درباره ماهیت این جریان تاکنون از روش های صحرایی، تحلیلی و مدل­های فیزیکی استفاده شده است. روش های صحرایی برای اعتیارسنجی فرضیه هایی که در مورد جریان آب­زیرزمینی به کار برده می شود، همیشه مقدور نیست. جدا از بحث هزینه­ های زیاد روش های صحرایی، در طبیعت ما قادر به تغییر وضعیت موجود ومقایسه آنها با هم نیستیم. ولی استفاده از مدل­های فیزیکی این امکان را به ما می دهد که اعتبار فرضیات را در شرایط مختلف سنجیده و مقایسه کنیم.

سیستم­های جریان زیرزمینی غالبا پیچیده­تر از جریان­های ساده یک بعدی یا جریان­های شعاعی است. سیستم­های ساده­تر را ممکن است بتوان با راه حل­های ریاضی تحلیل کرد. ولی بهتر است که جریان در سیستم­های پیچیده­تر، به ویژه در محیط­هایی که مرزهای نامنظم، شرایط مرزی پیچیده یا لایه­های ناهمسان دارند و در مواردی که چندین سیستم جریان به طور همزمان وجود دارد، با بهره گرفتن از مدل­ها (فیزیکی، تشابهی یا عددی) حل شود(صداقت، 1387).

دستگاه هیدرولوژی که در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده عمران قرار­دارد، نمونه ای از یک مدل فیزیکی است، که با تقریب خوبی، یک آبخوان در طبیعت را شبیه سازی می­ کند. در این پژوهش با در نظر­گرفتن فرضیات لازم برای استفاده از معادلات حاکم بر جریان آب­های زیرزمینی، آزمایشات مختلف با هدف اندازه ­گیری پارامترهای هیدرودینامیکی آبخوان روی این مدل فیزیکی انجام شد. با تخمین این پارامترها قادر به ارزیابی سطح ایستابی آبخوان خواهیم بود، همچنین در آزمایشگاه امکان تعویض خاک­های آبخوان را داشته و با بهره گرفتن از این امکان خاک­های مختلف را در شرایط یکسان مورد سنجش قرار دادیم. با بهره گرفتن از این مدل فرضیات مربوط به ارتباط ضریب هدایت­هیدرولیکی با دانه­بندی خاک و تاثیر روش­های مختلف آزمایشگاهی در مقدار این ضریب بررسی شد.

نیاز به مدل­سازی آب زیرزمینی امروز بیش از هر زمان دیگری احساس می­شود و این نیاز از دو دیدگاه قابل بررسی­است. دیدگاه اول نیاز روزافزون بشر به آب شرب، در حالی که استفاده بی رویه و بدون برنامه تاکنون مقدار قابل توجهی از این منبع را هدر داده است وجهان را با مشکل جدی در دسترسی به آب آشامیدنی مورد نیازش مواجه کرده است. مطالعه وبررسی و داشتن اطلاعاتی راجع به چگونگی حرکت این آب ها زیرزمین، در خاک های مختلف وتاثیر چاه­ها، قنات­ها، زهکش­ها سدهای خاکی، سدهای زیرزمینی، وبه طور کلی هر سازه ساخت بشر که در روند طبیعی این جریان تاثیرگذارد، به منظور مدیریت صحیح این منبع لازم وضروری است. دیدگاه دیگر راجع به اهمیت این مطالعات در بخش مهندسی است. درفعالیت های مهندسی آب زیرزمینی در عین اینکه به عنوان عاملی مزاحم باید مهار شود، به همان اندازه برای ادامه پروژه به آن نیاز است. به همین خاطر شناخت کافی از رفتار آب، کنترل آن را ممکن می سازد. برای مثال در پروژه های معدنی نشت آب زیرزمینی در تونل های اکتشافی عاملی مزاحم محسوب می شود که با روش های مناسب زهکشی باید حرکت آب را به سمت خاصی هدایت کرد تا باعث تخریب نشود و در عین حال بتوان ار این آب به صورت بهینه بهره برد. در پروژه­های عمرانی اعم از ساخت سد، فونداسیون، جاده­ها با مشکلاتی مشابه مواجه هستیم.

با توجه به موارد گفته شده، به وضوح می­توان اهمیت این مطالعات و پیشبرد آن به سمتی که نتایج حاصل از آن بیشترین کاربرد را در عرصه­های صنعتی داشته باشد را درک کرد. لذا دستیابی به روش هایی بهتر برای مدیریت زمان و هزینه و نیز کنترل این پدیده و هدایت آن به سمتی که با اهداف ما هم راستا شود، انجام تحقیقاتی پیرامون شناخت هرچه بهتر آن و تحلیل رفتارش لازم و ضروری می­باشد.

تعداد صفحه : 90

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       asa.goharii@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

در صورتیکه با پرداخت آنلاین مشکلی دارید می توانید مبلغ مربوط به هر فایل را به شماره کارت 6037991199500590 به نام خيريه محک واريز کرده و تصوير پرداختي و عنوان فايل درخواستي را به ایمیل asa.gohari@gmail.com

ارسال کرده تا فايل برایتان ارسال شود.