دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران

گرایش : مهندسی منابع آب

عنوان : بررسی نفوذ آب شور از کویر چاه جم به آبخوان دشت دامغان در استان سمنان

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده مهندسی عمران

پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی آب- مدیریت منابع آب

عنوان:

بررسی نفوذ آب شور از کویر چاه جم به آبخوان دشت دامغان در استان سمنان

استاد راهنما:

دکتر سید‌مرتضی موسوی

استاد مشاور:

دکتر مجید احتشامی

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)

فهرست مطالب:

فصل اول کلیات………………………………. 1

1-1 مقدمه………………………………. 2

1-2 اهداف و ضرورت تحقيق حاضر………………………………. 3

1-3 سوالات اساسی تحقیق……………………………….. 3

1-4 فرضیات تحقیق……………………………….. 4

1-5 دلایل استفاده از آب زیرزمینی……………………………….. 4

1-6 آلودگی آب های زیرزمینی……………………………….. 5

1-7 مسئله نفوذ شوری به آبخوان های ساحلی……………………………….. 6

1-8 خسارتهای پیشروی آب شور در سفره آب زیرزمینی…………………….. 7

1-9 روش‌های کنترل پیشروی آب شور درآبخوان…………………………….. 9

1-9-1 کاهش نرخ پمپاژ………………………………. 9

1-9-2 تغییر مکان چاه های پمپاژ………………………………. 10

1-9-3 سدهای زیرزمینی……………………………….. 10

1-9-4 تغذیه  طبیعی……………………………….. 11

1-9-5 تغذیه  مصنوعی……………………………….. 11

1-9-6 تخلیه  آب شور………………………………. 12

1-9-7 روش های ترکیبی……………………………….. 13

1-9-8 نمک زدایی آب  شور با بهره گرفتن از روش اسمزی معکوس…………………. 14

فصل دوم مرور پیشینه مطالعات……………………………….. 15

2-1 مقدمه………………………………. 16

2-2 تحقيقات آزمايشگاهي  در مورد پیشروی آب شور در آبخوان‌هاي ساحلي و کنترل آن……16

2-3 تحقيقات عددی در مورد پیشروی آب شور در آبخوان‌هاي ساحلي……………22

2-4 تحقيقات ميداني درمورد پیشروی آب شور به آبخوان‌هاي ساحلي و کنترل آن…………. 25

فصل سوم مبانی تئوری حاکم……………………………….. 32

3-1 مقدمه………………………………33

3-2 تعریف مدل……………………………….. 33

3-3 مدل جریان آب زیرزمینی……………………………….. 34

3-4 مدل ریاضی………………………………..34

3-5 معادلات حاکم بر جریان آب زیرزمینی………………………….. 34

3-5-1 معادله برنولي……………………………….. 34

3-5-2 معادله پيوستگي……………………………….. 35

3-5-3 معادله دارسي……………………………….. 36

3-5-4 معادله عمومي حاكم بر آب‌ زيرزميني………………………………. 37

3-5-5 معادلات شرایط مرزی……………………………… 39

3-5-6 معادلات حاکم بر پیشروی آب شور………………………………. 40

3-6 مراحل تهيه مدل رياضي……………………………….. 43

3-6-1 هدف مدل سازی……………………………….. 43

3-6-2 ايجاد مدل مفهومي……………………………….. 43

3-6-3 تهيه برنامه كامپيوتري……………………………….. 45

3-6-4 طراحي مدل……………………………….. 45

فصل چهارم منطقه مورد مطالعه………………………………. 48

4-1 مقدمه………………………………. 50

4-2 موقعیت جغرافیایی محدوده………………………………. 50

4-3 آب و هواي محدوده………………………………. 51

4-4 بررسي هاي اکتشافي……………………………….. 51

4-4-1 حفاری های اکتشافی……………………………….. 51

4-5 عمق سنگ کف دشت دامغان……………………………….. 54

4-6 آزمايشهاي پمپاژ………………………………. 55

4-7 قابليت انتقال……………………………….. 55

4-8 ضريب ذخيره………………………………. 56

4-9 بهره برداري از آب زيرزميني……………………………….. 56

4-9-1 چاه ها……………………………… 56

4-10 بيلان آب زيرزميني در محدوده مطالعاتي دامغان…………….. 58

4-11 محدوده بيلان……………………………….. 58

4-12 بيلان آب زيرزميني درآبخوان آبرفتي……………………………….. 58

4-12-1 جريان ورودی  آب زيرزميني به محدوده بيلان ( Qin )………………. 59

4-12-2 تغذيه ناشي از بارندگي در محدوده بيلان (Rp)……………………….. 59

4-12-3 تغذيه ناشي از جريان‌هاي سطحي و سيلاب‌ها ( Rr )……………….. 60

4-12-4 تغذيه ناشي از پساب مصارف (Rw)……………………………… 60

4-12-5 جريان خروجي زيرزميني(Qout)……………………………… 61

4-12-6 تبخير از آب زيرزميني( E )……………………………… 61

4-12-7 بهره‌برداري از سفره آب زيرزميني در محدوده بيلان (W)…………..61

4-12-8 زهكشي از آب زيرزميني ( D )……………………………… 62

4-13 تغييرات حجم مخزن آبخوان در دوره بيلان………………………………. 62

فصل پنجم تهیه مدل مفهومی منطقه مورد مطالعه………………………………. 65

5-1 خصوصیات هندسی آبخوان……………………………….. 66

5-2 تهیه شبکه مدل و گسسته سازی مکانی……………………………….. 66

5-3 گسسته سازی زمانی……………………………….. 68

5-4 شرایط مرزی مدل……………………………….. 69

5-4-1 مرز با بار هیدرولیکی عمومی……………………………….. 70

5-5 مؤلفه های هیدروژئولوژیکی آبخوان……………………………….. 70

5-5-1 برداشت آب از آبخوان……………………………….. 70

5-6 تبخیر………………………………. 71

5-7 تغذیه………………………………. 72

5-8 پارامترهای هیدرولیکی آبخوان……………………………….. 72

5-9 منطقه تغذیه آلودگی……………………………….. 73

5-10 شرايط اوليه………………………………. 74

5-10-1 بار هیدرولیکی اولیه………………………………. 74

5-10-2 غلظت اولیه………………………………. 74

5-11 واسنجي2 و تحليل حساسيت………………………………… 76

5-11-1 واسنجی خودکار………………………………. 77

5-12 صحت سنجی……………………………….. 82

5-13 واسنجی کیفی……………………………….. 84

5-14 صحت سنجی کیفی……………………………….. 88

فصل ششم مدیریت منابع آب زیرزمینی……………………………….. 90

6-1 مقدمه………………………………. 91

6-2 اقدامات مناسب برای بهبود اوضاع………………………………. 91

6-2-1 عدم پمپاژ………………………………. 91

6-2-2 تغذیه مصنوعی سفره آب زیرزمینی……………………………….. 91

6-2-3 کاهش پمپاژ………………………………. 92

6-3 سناریوی اول – پیش بینی وضعیت آبخوان با فرض ادامه روند کنونی……..92

6-3-1 افت سطح سفره آب زیرزمینی……………………………….. 92

6-3-2 افت کیفیت  آب شیرین آبخوان دشت دامغان در اثر نفوذ آب شور…………. 94

6-4 سناریوی دوم – فرض کاهش 15 درصدی دبی پمپاژ چاه های بهره برداری…….. 96

6-5 سناریوی سوم – فرض افزایش 15 درصدی پمپاژ چاه های بهره برداری……….. 99

6-6 نتیجه گیری……………………………….. 102

6-7 مقدمه………………………………. 102

6-8 نتیجه گیری و پیش بینی وضعیت آبخوان……………………………….. 102

9-6 فهرست مراجع……………………………….. 105

چکیده:

پیشروی آب شور در سفره­های آب شیرین، تنها به جزایر و سواحل اقیانوس­ها و دریاها و دریاچه­های شور محدود نمی­شود، بلکه امکان دارد سفره­های آب شور، از طریق کویرها، باتلاق­ها و چاله­های آب شور در سفره­های آب شیرین مجاور، پیشروی کنند و آن را شور و در شرایط بحرانی، غیر قابل استفاده سازند. ایران به دلیل داشتن آب و هوای خشک، دارای کویرهای فراون می باشد. محدوديت منابع آب هاي سطحي و بهره‌برداري بيش از اندازه ازآب‌های زیرزمینی باعث پیشروی آب شور به آبخوان آب شیرین در مناطق حاشیه کویر شده است.

براساس آمار و اطلاعات سازمان آب منطقه ای سمنان از دشت دامغان، کیفیت آب  بهره‌برداری شرب و کشاورزی در روستاهای شمال شرق دشت به علت نفوذ آب شور از کویر چاه جم  پایین آمده و[1]TDS مشاهده شده در برخی از روستاها به حدود 7000 میلی گرم در لیتر رسیده و ادامه این روند می تواند موجب پیشروی شوری به سمت شهر دامغان و بخش کشاورزی منطقه گردد، لذا  برای ارائه دورنمایی از وضع آتی این دشت در صورت ادامه روند کنونی استخراج آب زیر زمینی یا کاهش و افزایش پمپاژ، مدلسازی دشت انجام و وضع آتی دشت از نظر افت سطح آب زیر زمینی و میزان شوری با فرض سه سناریو پیش بینی گردید.

در این تحقیق، پیشروی آب شور از کویر چاه جم در آبخوان دشت دامغان، با بهره گرفتن از نرم افزارVisual Modflow مورد شبیه‌سازی سه بعدی قرار گرفته است. برای پیش بینی وضعیت آبخوان در سال 1395، اطلاعات یک دوره 5 ساله چاه های مشاهده ای کمی و کیفی برای سال‌های 1386 تا 1388 واسنجی و برای دو سال 1389 و 1390 صحت سنجی شد. نتایج نشان داد که با ادامه روند تخلیه و تغذیه کنونی، در سال 1395 سطح آب زیرزمینی بیشترین افت را به میزان 16 متر در منطقه غرب شهر دامغان خواهد داشت و غلظت نمک در چاه های کیفی به میزان متوسط 150 میلی گرم در لیتر افزایش خواهد یافت. همچنین کاهش پمپاژ چاه های بهره برداری به میزان 15درصد، باعث افت سطح آب به میزان 14 متر و کند شدن پیشروی آب شور در آبخوان دشت و افزایش غلظت نمک به میزان 82 میلی گرم در لیتر خواهد شد که در مقایسه با فرض ادامه روند کنونی 45 درصد کمتر است. از سوی دیگر، افزایش پمپاژ چاه های بهره‌برداری به میزان 15درصد، افت سطح آب آبخوان به میزان 20 متر و افزایش متوسط غلظت نمک به میزان 464 میلی گرم در لیتر را در پی خواهد داشت.

فصل اول: کلیات

1-1- مقدمه

از كل آب موجود در كره زمين حدود 97 درصد آن در درياها و اقيانوس ها مي باشد كه شوري آن‌ بالا است و در شرايط عادي نمي تواند مورد استفاده بشر قرار گيرد. دو درصد دیگر نیز به صورت يخ هاي قطبي است كه آن‌ نيز در شرايط موجود قابل استفاده نمي باشد. قسمت اعظم یک درصد باقی مانده را که شیرین است، آب هاي زيرزميني تشكيل مي دهند(شکل 1-1). باگسترش سکونت در مناطقی که آب سطحی وجود ندارد یا مقدار آن کم است، استفاده ازمنابع آب زیرزمینی به عنوان جایگزینی مطمئن، مورد توجه قرار گرفته است، به طوری که دربرخی مناطق، آب های زیرزمینی به عنوان تنها منبع تأمين آب محسوب می شوند.

رشد جمعيت و توسعه جوامع بشري منجر به تقاضاي مصرف بيشتر آب شده است و با توجه به ثابت بودن تقريبي منابع تامين آب، بايد با مديريتي صحيح، عرضه و تقاضا را در تعادل نگه داشت. اين امر حافظت منابع آبي در مقابل آلاينده‌ها (نفوذ آب شور و ديگر مواد شيميايي) را امري ضروري مي‌نمايد. تمرکز جمعيت در نواحي ساحلي و بالطبع رشد فعاليت‌ها سبب افزايش ميزان برداشت از آب زيرزميني شده است. اين افزايش برداشت، سبب حرکت آب شور دريا به سمت آبخوان‌ها گرديده و اين امر شوري بيشتر اين منابع را به دنبال داشته است.

شوري زياد (بيشتر از 2 تا 3 درصد) استفاده از آب را براي شرب غير ممکن مي‌سازد و به ناچار بايد با فرآيندهايي نظير تصفيه يا اختلاط با آب شيرين بر اين مشکل فائق آمد. بنابراين حفاظت منابع آب‌ زيرزميني يک موضوع اساسي در شرايط افزايش تقاضا و کاهش اين منابع مي‌باشد.

در قسمت اعظم کشور به ویژه در مناطقی که آب­های سطحی یا وجود ندارند ، یا دائمی نیستند و یا به مقدار کم وجود دارند، آب مورد نیاز شهرها، صنایع، روستاها و دامداری­ها از منابع زیرزمینی تأمین می‌شود. حتی در نقاطی که بارندگی، زیاد و آب و هوا مرطوب است، مانند گیلان و مازندران که آب سطحی وجود دارد و از پرباران­ترین نقاط ایران هستند . برای رسیدن به تولید بالا در کشاورزی و جبران کمبود آب مورد نیاز، از آب زیرزمینی هم استفاده می‌شود. تقریباً در تمام شهرهای ایران به علت نبود یا کمبود آب­های سطحی و یا به دلیل آلوده بودن آن از آب زیرزمینی نیز استفاده می­شود [9].

2-1- اهداف و ضرورت تحقيق حاضر

نفوذ آب شور مسأله مهمي است که به سلامت و سبک زندگي بسياري از مردمي که در نواحي ساحلي و حاشیه کویر زندگي مي‌کنند، ارتباط دارد. اين مسأله در بسياري از کشورهايي که داراي ساحل مي‌باشند، توجه را به خود جلب نموده است. بررسی پدیده هجوم آب شورکویرچاه‌ جم به آبخوان ­دشت  دامغان هدف اصلي اين پايان‌نامه مي‌باشد.

در این پایان نامه سعی شده است تا امکان پیشروی آب شور از سمت کویر به سمت دشت دامغان نسبت به ابتدای دوره طرح، بررسی و با توجه به شرایط موجود، به پیش بینی آینده پرداخته شود. با بهره گرفتن از نرم افزار VISUAL MODFLOW و بستهSEAWAT  مدل­سازی پدیده پیشروی آب شور انجام می­شود.

شرایط موجود در ابتدای دوره طرح به عنوان اطلاعات ورودی،  وارد مدل شده و پس از واسنجی و صحت سنجی مدل، پیشروی آب شور برای 10 سال بعد  از آغاز دوره طرح،  طبق 3 سناریوی فرضی پیش بینی می­شود.

3-1- سوالات اصلی تحقیق

– با ادامه وضعیت کنونی، افت سطح آب و میزان غلظت نمک در دشت دامغان چگونه تغییر می کند؟

– با اعمال موفق سیاست های مدیریتی و کاهش پمپاژ به میزان 15% ، تغییرات افت سطح آب و میزان غلظت نمک چگونه خواهد بود؟

– در صورت افزایش پمپاژ به میزان 15%(که محتمل ترین فرض است)، افت سطح آب و میزان غلظت نمک در دشت چگونه تغییر پیدا خواهد کرد.؟

4-1- فرضیات تحقیق

بر اساس منابع در دسترس، در طول این تحقیق فرضیاتی به عمل آمده که از نظر خصوصیات فیزیکی با توجه به گزارش شرکت سهامی آب منطقه ای استان سمنان در خصوص دشت، آبخوان این دشت، آبخوانی آزاد درسه لایه است که این آبخوان آزاد در لایه های دوم و سوم قرار دارد. ضریب ذخیره (S) در کل دشت 4% و ضریب هدایت هیدرولیکی (K) برای هر لایه مقدار ثابتی فرض شده است. هر لایه ی آبخوان همگن بوده و چگالی تنها به غلظت نمک وابسته است و دیگر عوامل تأثیر‌گذار، نادیده گرفته شده اند. با توجه به داده‌های شرکت سهامی آب منطقه‌ای، آمار چاه‌های پمپاژ، و چاه‌های مشاهده‌ای کمّی و کیفی سالانه در نظر گرفته شد. ضمناً از بیلان محاسبه شده توسط سازمان آب منطقه ای استان سمنان استفاده شد.

طبق محاسبات بیلان این سازمان، تخلیه چشمه در سال آبی 85-86 صفر و تخلیه قنات حدود 2میلیون متر مکعب در سال بود که در مقایسه با 160 میلیون متر مکعب تخلیه کل از آبخوان مقداری ناچیز می باشد؛ لذا اثر چشمه و قنات در بیلان، صفر منظور شد.

5-1- دلایل استفاده از آب زیرزمینی

مزايا و محسنات آب های زیرزمینی نسبت به آب­ هاي سطحي، سبب شده که کشور هاي پيشرفته جهان، برای تأمین آب آشاميدني و مصرفي مناطق شهری و صنعتي خود از آب زيرزميني، تلاش بیشتری به خرج دهند.

از سوی دیگر، مصرف زياد آب زيرزميني باعث شده که در بسياري از نقاط جهان، از جمله کشور ما، سطح سفره آب زيرزميني به شدت پايين برود، بسياري از قنات‌ها و ديگر منابع آبي خشک شود، آب شور در سفره هاي آب زيرزميني شيرين پيشروي کند، و در مراکز جمعيتي و صنعتي، قسمت قابل توجهي از آب زيرزميني آلوده گردد.

برخی دلایل استفاده از آب زیرزمینی و مزایای آن نسبت به آب سطحی را می­توان به اختصار به صورت زیر بیان کرد:

– آب زیرزمینی صاف و بی رنگ است.

– نسبت به آب سطحی، کمتر به میکروب­ها و انگل­ها و مواد زیان‌بار آلوده است.

– در بسیاری  از مناطق خشک و بیابانی کشور ما، به علت عدم دسترسی به آب شیرین سطحی ، آب زیرزمینی تنها منبع قابل استفاده را تشکیل می­دهد.

– هزینه­ استخراج آب زیرزمینی در بسیاری از موارد، نسبت به تهیه­ی آب از منابع سطحی کمتر است.

– دمای آب زیرزمینی تقریباً ثابت است. از این رو، آب زیرزمینی، به عنوان خنک کننده از مزیت زیادی برخوردار است.

– منابع آب زیرزمینی نسبت به منابع آب سطحی، خیلی کمتر تحت تأثیر خشکسالی قرار می­گیرند. 

در بسیاری از مناطق جهان، از جمله در بسیاری از نقاط خشک و بیابانی کشور ما که آب سطحی وجود ندارد، یا قابل استفاده و یا قابل اطمینان نیست، آب زیرزمینی تنها منبع آب مصرفی است و حیات ساکنین و احشام این مناطق به این منبع وابسته است.

[1] Total dissolved solids

تعداد صفحه : 157

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.

:        ****       serderehi@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.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :
 
 
Categories: عمران