استفاده از روش نوین الکترومغناطیس برای تعیین و ارزیابی سطح آب زیرزمینی در شرایط مزرعه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی پردیس دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری،

2 مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی ساری

3 استادیار گروه ژوفیزیک دانشگاه آزاد اسلامی چالوس

چکیده

استفاده از پیزومترها برای تشخیص جهت جریان، تعیین فشار آب در لایه­های مختلف و طراحی سیستم زهکش زیرزمینی، بسیار زمان‌بر و پرهزینه هستند. لذا برای افزایش سرعت، دقت و کاهش هزینههای مطالعاتی در بررسی جریان آب زیرزمینی، روش‌های مختلف اکتشافی ژئوفیزیک می‌توانند مفید باشند. در این تحقیق برای تعیین سطح آب بین دو زهکش زیرزمینی، از دستگاه الکترومغناطیس اختراع شده (به شماره اختراع 58813 مورخ 21/2/1388) استفاده شد. تحقیقات در مزرعه شالیزاری دارای زهکش‌های زیرزمینی واقع در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در دو دوره خشک (مرداد ماه) و تر (خرداد ماه) سال 1393 انجام شد. این مزرعه دارای سه سیستم زهکشی با اعماق و فواصل مختلف می­باشد که هر سیستم زهکشی دارای 9 چاهک‌ مشاهده­ای با عمق 1 متر و 9 پیزومتر با اعماق بین 2/0 الی 5 متر بودند. نتایج سطح ایستابی بدست آمده از این دستگاه با داده­های حاصل از پیزومترها و چاهک­های مشاهده­ای با استفاده از آزمون t ارزیابی شد. مقایسه اطلاعات سطح ایستابی نشان داد که تفاوت آماری معنی­داری بین داده­های روش الکترومغناطیس با روش پیزومتری یا چاهک وجود نداشته است. حداکثر درصد خطای روش الکترومغناطیس نسبت به مقادیر اندازه­گیری شده در پیزومتر و چاهک به ترتیب 11 و 13 درصد بود. بنابراین می­توان از خروجی این دستگاه، در تهیه داده­های مورد نیاز برای طراحی و ارزیابی زهکش‌های زیرزمینی و گسترش اطلاعات نقطه­ای استفاده کرد که منجر به کاهش هزینه و زمان مطالعات و همچنین حداقل­سازی اثرگذاری ناهمگنی لایه­های زیرسطحی در طراحی و مدل­سازی زهکش‌های زیرزمینی می­شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of water table in evaluation of subsurface drainage using electronic modern method

نویسندگان [English]

  • seyed mahdi Emadi 1
  • Ali Shahnazari 2
  • zahra Rizairad 3
1 Ph.D. Student of Irrigation and Drainage Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran..
2 Sanru
3 Assistant professor of Geophysics, Islamic Azad University, Chalus branch
چکیده [English]

Using of piezometers for determining flow path, water head in different layers and designing subsurface drainage systems is cost and time consuming. Therefore, to increase speed, accuracy and decrease research expenses, using the different methods of geophysics exploration is efficient. In this study, to determine water table between two subsurface drains, an electromagnetic device was used that invented in 2008. The research was done in paddy fields of Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University during dry period (July) and wet period (May) in 2014. This pilot has three subsurface drainage system with different depth and spacing. Each system has 9 observation well with 1 m depth and 9 piezometer with depths among 0.2 to 5 m. The data measured with this device were evaluated with water table data obtained from piezometer and observation well with T-test method. The results showed no significant difference between two methods. The maximum error in electromagnetic device related to piezometer and wells were 11 and 13 %, respectively. So, this device can be used in measuring necessary data for subsurface drainage design and evaluation and also collecting and expanding point data. These characteristics will be trepanned to decrease cost and time consuming and minimizing interface of subsurface layers non homogeneity in subsurface drainage modeling.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electromagnetic Device
  • Observation well
  • Piezometer
  • t-test
  • Water Table
زمردیان،ح و حسینیه،ح. 1387. ژئوفیزیک کاربردی، انتشارات دانشگاه تهران، 1260 صفحه.

جبلی، ج. 1379. اثرات زیست محیطی زهکشها، مقالات دومین کارگاه فنی زهکشی، کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، دانشگاه تهران. 239-145.

جعفری تلوکلایی،م.، شاهنظری،ع.، ضیاتبار احمدی،م و کلانتری،د. 1395. پیش­بینی تغییرات نیمرخ سطح ایستابی بین زهکش­های دو عمقی در اراضی شالیزاری. مجله آبیاری و زهکشی. 6. 10: 837-845..

علیزاده دربندی علیا،ح.، حسینی،س.ک. صادقی،ح. 1392. تعیین سطح آب زیرزمینی با روش لرزه­ای انکساری و مقایسه آن با نتایج ژئوالکتریک در منطقه شهرک صنعتی عطار  نیشابور. هشتمین همایش انجمن زمین شناسی مهندسی و محیط زیست ایران، دانشگاه فردوسی مشهد. 1392.

عمادی،س.م. 1389 به­کارگیری روش نوین الکترومغناطیس در بررسی امکان تغذیه واداری آبخوان­های ساحلی (فاز 12عسلویه – بندر کنگان بوشهر). دومین کنفرانس ملی پژوهش های کاربردی منابع آب ایران. آب منطقه ای زنجان. 1389.

عمادی،س.م. 1390، تلفیق به­کارگیری روش نوین الکترومغناطیس و معادلات هیدرولیک آب زیرزمینی درتعیین شعاع حریم واقعی چاه­های بهره­برداری و پارامترهای آبخوان­های آزاد، پانزدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران- دانشگاه تربیت معلم.

عمادی،س.م. عظیمی،م.ت. 1390. به­کارگیری روش نوین الکترومغناطیس در بررسی امکان تغذیه و اداری آبخوان­های ساحلی، پانزدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران-دانشگاه تربیت معلم.

فرامرزی،م. مصطفی­زاده،ب. موسوی.ف و ترابی،م. 1384. کاربرد رابطه هوخهات در زهکش­های زیرزمینی در منطقه رودشت اصفهان. مجله علوم کشاورزی ایران.  ٣٦.١: 19-13.

کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران.  1۳۷۷.  مفاهیم زهکشی و شوری آب و خاک،  نشریه شماره ۲۲.

Al-Tarazi,E., Rajab,J.A., Al-Naqa,A., El-Waheidi,M. 2008. Detecting leachate plumes and groundwater pollution at Ruseifa municipal landfill utilizing VLF-EM method. Journal of Applied Geophysics. 65.3: 121-131.

Benson,A.K., Payne,K.L., Stubben,M.A. 1997. Mapping groundwater contamination using dc resistivity and VLF geophysical methods–A case study. Geophysics. 62.1: 80-86.

Bowling,J.C., Harry,D.L., Rodriguez,A.B., Zheng,C. 2007. Integrated geophysical and geological investigation of a heterogeneous fluvial aquifer in Columbus Mississippi. Journal of Applied Geophysics. 62.1: 58-73.

Christen,E., Skehan,D. 2001. Design and management of subsurface horizontal drainage to reduce salt loads. Journal of irrigation and drainage engineering. 127.3: 148-155.

Danielsen,J.E., Auken,E., Jørgensen,F., Søndergaard,V., Sørensen,K.I. 2003. The application of the transient electromagnetic method in hydrogeophysical surveys. Journal of Applied Geophysics. 53.4: 181-198.

Emadi,M., ,Nikravesh,F., Emadi,M. 2012. A new Approach for Groundwater Studies IN Arid Region Using An Electromagnetic-Based Method and Apparatus. ,4th international congress of the European Confederation of Soil Science Societies(ECSSS). 2-6 July,bari-itaiy

Frohlich,R.K., Urish,D.W., Fuller,J., O'Reilly,M. 1994. Use of geoelectrical methods in groundwater pollution surveys in a coastal environment. Journal of Applied Geophysics. 32.2-3: 139-154.

Gerardo,G. Ferancesco,M.G. 2009. Seismic refraction methodology for groundwater level determination: Water seismic index, journal of Applied Geophysics. 68:301-320.

Grelle,G., Guadagno, F.M. 2009. Seismic refraction methodology for groundwater level determination: “Water seismic index”. Journal of Applied geophysics. 68.3: 301-320.

Hasselström,B. 1969. Water prospecting and rock-investigation by the seismic refraction method. Geoexploration. 7.2: 113-132.

Hautot,S., Tarits,P., Perrier,F., Tarits,C., Trique,M. 2002. Groundwater electromagnetic imaging in complex geological and topographical regions: A case study of a tectonic boundary in the French Alps. Geophysics. 67.4: 1048-1060.

Khalil,M.A., Santos,F.A.M., Moustafa,S.M., Saad,U.M. 2009. Mapping water seepage from Lake Nasser, Egypt, using the VLF-EM method: a case study. Journal of Geophysics and Engineering. 6.2. 101-107.

Lambot,S., Slob,E., Chavarro,D., Lubczynski,M., Vereecken,H. 2008. Measuring soil surface water content in irrigated areas of southern Tunisia using full-waveform inversion of proximal GPR data. Near Surface Geophysics. 6.6: 403-410.

Louis,I.F., Louis,F.I., Grambas,A. 2002. Exploring for favorable groundwater conditions in hardrock environments by resistivity imaging methods: synthetic simulation approach and case study example. Journal of Electrical and Electronics Engineering.1: 1-14.

Manu,E., Preko,K. 2014. Estimation of water table depths and local groundwater flow pattern using the Ground Penetrating Radar. International Jornal of Scientific and Research Publications. 4.8: 1-12.

Nicaise,Y., Marc,D., Abdoukarim,A., Daouda,M., Moussa,B. 2012. Environmental geophysical study of the groundwater mineralization in a plot of the Cotonou littoral zone (South Benin). International Journal of Geophysics. Volume 2012, Article ID 329827, 10 pages 

Papadopoulos,I., Tsourlos,P., Karmis,P., Vargemezis,G., Tsokas,G.N. 2004. A TDEM survey to define local hydrogeological structure in Anthemountas Basin, N. Greece. Journal of the Balkan Geophysical Society. 7.1: 1-11.

Sandersen,P.B., Jørgensen,F. 2003. Buried Quaternary valleys in western Denmark—occurrence and inferred implications for groundwater resources and vulnerability. Journal of Applied Geophysics. 53.4: 229-248.

Santos,F.M., Mateus,A., Figueiras,J., Gonçalves,M.A. 2006. Mapping groundwater contamination around a landfill facility using the VLF-EM method—a case study. Journal of Applied Geophysics. 60.2: 115-125.

Sharma,S.P., Baranwal,V.C. 2005. Delineation of groundwater-bearing fracture zones in a hard rock area integrating very low frequency electromagnetic and resistivity data. Journal of Applied geophysics. 57.2: 155-166.

Smith,B.D., Grauch,V.J.S., McCafferty,A.E., Smith,D.V., Rodriguez,B.R., Pool,D.R., Labson,V.F. 2007. Airborne electromagnetic and magnetic surveys for ground-water resources: a decade of study by the US Geological Survey. In Proceedings of Exploration. 7: 895-899.

Soupios,P.M., Kalisperi,D., Kanta,A., Kouli,M., Barsukov,P., Vallianatos,F. 2010. Coastal aquifer assessment based on geological and geophysical survey, northwestern Crete, Greece. Environmental Earth Sciences. 61.1:63-77.

Spichak,V., Manzella,A. 2009. Electromagnetic sounding of geothermal zones. Journal of Applied Geophysics. 68.4: 459-478.

Sultan,S.A., Santos,F.M. 2009. Combining TEM/resistivity joint inversion and magnetic data for groundwater exploration: application to the northeastern part of Greater Cairo, Egypt. Environmental geology. 58.3: 521-529.

Zlotnicki,J., Vargemezis,G., Mille,A., Bruère,F., Hammouya,G. 2006. State of the hydrothermal activity of Soufriere of Guadeloupe volcano inferred by VLF surveys. Journal of applied geophysics. 58.4: 265-279.