محاسبه بیلان آب زیرزمینی به کمک روش عددی MLPG (مطالعه موردی: آبخوان آزاد بیرجند)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری رشته مهندسی عمران دانشکده مهندسی شهید نیکبخت دانشگاه سیستان و بلوچستان زاهدان ایران

2 دانشیار گروه عمران دانشکده مهندسی شهید نیکبخت دانشگاه سیستان و بلوچستان زاهدان ایران

3 دانشیار گروه عمران، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

4 دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

اطلاع از بیلان آب زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک می‌تواند کارشناسان و مدیران را در جهت مدیریت بهینه منابع آب زیر‌زمینی کمک شایانی نماید. در این پژوهش با استفاده از روش عددی بدون شبکه محلی پتروو-گالرکین (MLPG) که از جمله روش‌های بدون شبکه در بحث مکانیک سیالاتی است برای محاسبه بیلان آبی یک آبخوان واقعی استفاده شده است. عدم وابستگی این روش نسبت به شبکه‌بندی میدان حل، خطاهای به وجود آمده ناشی از مش‌بندی‌ها را حذف می‌کند و دقت نتایج را بالا می‌برد. منطقه مورد مطالعه، آبخوان آزاد دشت بیرجند بوده که در استان خراسان جنوبی و شرق ایران قرار گرفته است. پس از مدل‌سازی جریان آب زیرزمینی و واسنجی مدل، در یک دوره یک ساله (91-90) با گام زمانی ماهانه، سطح آب زیرزمینی در انتهای هر ماه محاسبه شد و با نتایج روش عددی تفاضل محدود مقایسه گشت. معیار خطای جذر میانگین مربعات، مطلق میانگین و میانگین محاسبه شدند که این مقادیر برای روش بدون شبکه به ترتیب 757/0، 573/0، 08/0- متر و برای روش تفاضل محدود 197/1، 434/1، 159/0 متر می‌باشند. دقت بالاتر روش بدون شبکه، مطابقت بیشتر نتایج به دست آمده از آن را با شرایط واقعی نشان می‌دهد. در نهایت، با محاسبه عوامل ورودی و خروجی آب به آبخوان، بیلان آب زیرزمینی محاسبه شد به طوریکه حجم آب خروجی و ورودی به ترتیب 91 و 88 میلیون مترمکعب بودند که با محاسبه اختلاف این دو، تغییرات ذخیره در آبخوان 3 میلیون متر مکعب با علامت منفی بدست آمد. علامت منفی، نشان دهنده بزرگتر بودن مقادیر خروجی نسبت به ورودی است که باید مورد توجه کارشناسان آب قرار بگیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Computation of Groundwater Balance Using Numerical MLPG Method (Case Study: Birjand Unconfined Aquifer)

نویسندگان [English]

  • Ali Mohtashami 1
  • Seyed Arman Hashemi Monfared 2
  • Gholamreza Azizyan 3
  • Abolfazl Akbarpour 4
1 Ph.D. Student of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Associate Professor of Civil Engineering Department, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 Associate Professor of Civil Engineering Department, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
4 Associate Professor, Department of Civil Engineering, University of Birjand., Birjand., Iran
چکیده [English]

Having a pervasive knowledge about the groundwater balance conducts the engineers and managers to have an optimal management about these resources. In the present study, with using meshless local Petrov-Galerkin, one of the meshless methods in the field of fluid dynamic, groundwater balance is computed for a real field aquifer. The independency of this method from meshing the domain, removes the drawbacks and errors come from meshing state and improves the accuracy of results. The case study is Birjand unconfined aquifer located in South Khorasan province, east of Iran. After groundwater flow simulation and model calibration in one year 2011-2012 with monthly time step, the groundwater head is computed for each month and compared with the results of finite difference method (FDM). RMSE, MAE and ME criterion are calculated for both methods. They are 0.757m, 0.573m, -0.08m for MLPG method and 1.197m, 1.434m, 0.159m for FDM, respectively. The higher results of MLPG shows more correspondence of this method to real condition of aquifer. Finally, the input and output volume of water are computed for the aquifer. They are almost 91 and 88 MCM respectively. Therefore, the value of groundwater balance is computed. It was 3 MCM with minus sign which indicated the higher amount of output regarding to inputs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Balance Computation
  • Groundwater flow Simulation
  • MLPG numerical method
  • unconfined aquifer