مطالعه پدیده هجوم آب شور به آبخوان‌های ساحلی در شرایط گذرا با استفاده از پردازش تصویر و مدل‌سازی عددی

نوع مقاله: مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گرایش هیدرولیک، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 دانشیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

3 دانشیار دانشکده مهندسی برق و رباتیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

شناخت مسئله هجوم آب شور در شرایط گذرا، نقش مؤثری بر مدیریت منابع آب‌های زیرزمینی ساحلی دارد. در این مطالعه، دینامیک گذرای گوه آب شور و ناحیه اختلاط در آبخوانی آزاد با سیستم هد- کنترل شده در مرزها بصورت آزمایشگاهی و عددی بررسی شد. داده های آزمایشگاهی با استفاده از فن پردازش تصویر برداشت شدند و شبیه ­سازی­های عددی توسط کد SUTRA انجام گرفت. برای بررسی رفتار گوه آب شور در شرایط گذرا، علاوه بر آنالیز شاخص طول پنجه گوه که در اغلب تحقیقات آزمایشگاهی و عددی قبلی مورد استفاده قرار گرفته است، تغییرات شاخص ارتفاع گوه در مرز دریا نیز نسبت به زمان اندازه­ گیری شد. نتایج نشان دادند که الف) در هنگام پیشروی گوه، شاخص ارتفاع گوه به مراتب زودتر از شاخص طول پنجه گوه به شرایط دائمی می­رسد، این در حالی­ است که در هنگام بازگشت گوه، هر دو شاخص بطور هم زمان به وضعیت پایدار می­رسند. ب) بر خلاف طول پنجه گوه که در وضعیت برگشت زودتر از وضعیت پیشروی به شرایط دائمی می­رسد، شاخص ارتفاع گوه در هر دو وضعیت پیشروی و بازگشت تقریباً مدت زمان یکسانی را برای رسیدن به شرایط دائمی طی می­کند. همچنین نتایج برای ناحیه اختلاط نشان داد که در اثر فرایندهای شستشو و اختلاط، ناحیه اختلاط در اوایل مرحله بازگشت گوه گسترش می­یابد و با نزدیک شدن گوه به شرایط دائمی، فرایند شستشو متوقف شده و ناحیه اختلاط کم­کم منقبض می­گردد.

کلیدواژه‌ها


Abarca, E., Carrera, J., Sánchez-Vila, X. and Dentz, M., (2007). “Anisotropic dispersive Henry problem”. Advances in Water Resources. 30(4), 913–926. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2006.08.005
Abarca, E. and Clement, T.P., (2009). “A novel approach for characterizing the mixing zone of a saltwater wedge”. Geophysical Research Letters. 36(6), 1–5. https://doi.org/10.1029/2008GL036995
Chang, S. W. and Clement, T. P., (2012). “Experimental and numerical investigation of saltwater intrusion dynamics in flux-controlled groundwater systems”. 48(March), 1–10. https://doi.org/10.1029/2012WR012134    
Goswami, R. R. and Clement, T. P., (2007). “Laboratory-scale investigation of saltwater intrusion dynamics”. Water Resources Research. 43(4), 1–11.
Kuan, W. K., Jin, G., Xin, P., Robinson, C., Gibbes, B. and Li, L., (2012). “Tidal influence on seawater intrusion in unconfined coastal aquifers”.Water Resources Research. 48:W02502
Lu, C., Chen, Y., Zhang, C. and Luo, J., (2013). “Steady-state freshwater-seawater mixing zone in stratified coastal aquifers”. Journal of Hydrology. 505, 24–34.
Lu, C. and Werner, A. D., (2013). “Timescales of seawater intrusion and retreat”. Advances in Water Resources. 59, 39–51.
https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2013.05.005
Luyun, R., Momii, K. and Nakagawa, K., (2009). “Laboratory-scale saltwater behavior due to subsurface cutoff wall”. Journal of Hydrology. 377(3-4), 227–236.
https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2009.08.019
Mehdizadeh, S. S., Werner, A. D., Vafaie, F. and Badaruddin, S., (2014). “Vertical leakage in sharp-interface seawater intrusion models of layered coastal aquifers”. Journal of Hydrology, 519, 1097–1107 .
Mehdizadeh .S.S., Vafaei, F. and Abolghasemi. H., (2015). “Assessment of sharp-interface approach for saltwater intrusion”. Environ Earth Sci., 73, 8345–8355. doi. 10.1007/s12665-014-3996-9  
Oz, I., Shalev, E., Yechieli, Y., Gavrieli, I. and Gvirtzman, H., (2014). “Flow dynamics and salt transport in a coastal aquifer driven by a stratified saltwater body: Lab experiment and numerical modeling”. Journal of Hydrology. 511, 665–674. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.02.020   
Oz, I., Shalev, E., Yechieli, Y. and Gvirtzman, H., (2015). “Saltwater circulation patterns within the freshwater-saltwater interface in coastal aquifers: Laboratory experiments and numerical modeling”. Journal of Hydrology. 530, 734–741. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.10.033
Robinson, G., Ahmed, A. A. and Hamill, G. A., (2016). “Experimental saltwater intrusion in coastal aquifers using automated image analysis: Applications to homogeneous aquifers”. Journal of Hydrology. 538, 304–313.
https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.04.017
Robinson, G., Hamill, G. A. and Ahmed, A. A., (2015). “Automated image analysis for experimental investigations of salt water intrusion in coastal aquifers”. Journal of Hydrology. 530, 350–360. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.09.046
Voss, C. and Provost, A., (2010). “SUTRA—a Model for saturated–unsaturated, variable density, Ground-water flow with Solute or energy transport, 2010.” US Geological Survey Water-Resources Investigations Report, 02-4231
Werner, A. D., Bakker, M., Post, V. E. A.,
Vandenbohede, A., Lu, C., Ataie-Ashtiani, B., Simmons C.T. and Barty, D.A., (2013). “Seawater intrusion processes, investigation and management: Recent advances and future challenges”. Advances in Water Resources. 51, 3–26.
https://doi.org/10.1016/j.advwatres.