بررسی عددی هجوم و برگشت آب دریا در آبخوان‌های ساحلی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکدۀ مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 دانشیار، دانشکدۀ مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

هجوم آب دریا فرایندی گذراست، اما محدودیت‏های انسانی در برداشت نتایج آزمایشگاهی و عددی موجب شده که به رفتار گذرای این پدیده کمتر توجه شود. در مطالعۀ حاضر، حرکت گوۀ آب شور و ناحیۀ اختلاط در آبخوانی محصور، بر اثر کاهش و افزایش ارتفاع آب شیرین از مرز زمین توسط مدل عددی SUTRA شبیه‏سازی شد. به‏منظور برداشت و آنالیز نتایج شبیه‏سازی‌شده طی زمان، الگوریتم خودکاری در محیط MATLAB پیاده‏سازی شد. برای بررسی بیشتر حرکت گوۀ آب شور، تغییرات سه شاخص طول پنجه، مساحت و ارتفاع گوه نسبت به زمان اندازه‏گیری شدند. نتایج نشان داد رفتار شاخص مساحت گوه با رفتار شاخص طول پنجۀ گوه در شرایط گذرا مشابه است. در وضعیت هجوم آب دریا، شاخص ارتفاع گوه به‏مراتب زودتر از دو شاخص دیگر به شرایط دائمی می‏رسد، در صورتی ‏که در وضعیت برگشت، هر سه شاخص تقریباً به طور هم‌زمان پایدار می‏شوند. همچنین، نتایج نشان داد در اوایل مرحلۀ برگشت آب دریا، ناحیۀ اختلاط گسترش می‏یابد، ولی در ادامه دوباره منقبض می‌شود تا اینکه سرانجام به مقدار اولیۀ خود در ابتدای وضعیت هجوم می‏رسد. آنالیزهای حساسیت نشان دادند سرعت هجوم یا برگشت آب دریا تأثیری بر ضخامت ناحیۀ اختلاط در شرایط دائمی ندارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1].Chang S.W, Clement T.P, Simpson M.J, Lee K.K. Does sea-level rise have an impact on saltwater intrusion? Advances in Water Resources. 2011; 34:1283–91. http://dx.doi.org/ 10.1016/j.advwatres.2011.06.006
[2]. Chang S.W, Clement, T. P., Experimental and numerical investigation of saltwater intrusion dynamics in flux-controlled groundwater systems. 2012. 48(March), 1–10. https://doi.org/10.1029/2012WR012134
[3]. Bear J, Cheng A.H.D. Modeling Groundwater Flow and Contaminant Transport. Volume 23. Library of Congress Control Number: 2009938711. Springer Science+Business Media B.V. 2010
[4]. Werner A. D, Bakker M, Post V. E. A, Vandenbohede A, Lu C, Ataie-Ashtiani B, Simmons C.T, Barty D.A. Seawater intrusion processes, investigation and management: Recent advances and future challenges. Advances in Water Resources. 2013. 51, 3–26. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.
 
[5]. Abarca E, Clement T.P. A novel approach for characterizing the mixing zone of a saltwater wedge. Geophysical Research Letters. 2009.36(6), 1–5. https://doi.org/10.1029/2008GL036995
[6]. Bear J. Dynamics of fluids in porous media. Amsterdam: Elsevier; 1972.
[7]. Bruggeman GA. Analytical solutions of geohydrological problems. Developments in water science, vol. 46. Amsterdam: Elsevier; 1999.
[8]. Strack ODL. A single-potential solution for regional interface problems in coastal aquifers. Water Resour Res 1976;12:1165–74.
[9]. Dagan G, Zeitoun D.G. Seawater–freshwater interface in a stratified aquifer of random permeability distribution. J Contam Hydrol 1998;29:185–203.
[10]. Bakker M. Transient Dupuit interface flow with partially penetrating features.Water Resour Res 1998;34:2911–8.
[11]. Bakker M. Analytic solutions for interface flow in combined confined and semi-confined, coastal aquifers. Adv Water Resour 2006;29:417–25.
[12]. Watson TA, Werner AD, Simmons CT. Transience of seawater intrusion in response to sea level rise. Water Resour Res 2010;46:W12533. http://dx.doi.org/10.1029/2010WR00956
[13]. Mehdizadeh S.S, Werner A. D, Vafaie F, Badaruddin S. Vertical leakage in sharp-interface seawater intrusion models of layered coastal aquifers. Journal of Hydrology;2014. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.08.027
[14]. Abarca E, Carrera J, Sánchez-Vila X, Dentz M. Anisotropic dispersive Henry problem. Advances in Water Resources; 2007.30(4), 913–926. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2006.08.005
[15]. Simpson MJ, Clement TP. Improving the worthiness of the Henry problem as a benchmark for density-dependent groundwater flow models. Water Resour Res 2004;40:W01504. http://dx.doi.org/10.1029/2003WR00219
[16]. Held R, Attinger S, Kinzelbach W. Homogenization and effective parameters for the Henry problem in heterogeneous formations. Water Resour Res 2005;41:1–14.
[17]. Paster A, Dagan G. Mixing at the interface between two fluids in porous media: a boundary-layer solution. J Fluid Mech 2007;584:455–72.
[18]. Werner AD, Simmons CT. Impact of sea-level rise on seawater intrusion in coastal aquifers. Ground Water 2009;47:197–204.
[19]. Ataie-Ashtiani B, Werner A.D, Simmons C.T, Morgan L.K, Lu C. How important is the impact of land-surface inundation on seawater intrusion caused by sea-level rise?. Hydrogeology Journal. 2013; 21: 1673–1677. DOI 10.1007/s10040-013-1021-0
[20]. Carretero S, Rapaglia J, Bokuniewicz H, Kruse E. Impact of sea-level rise on saltwater intrusion length into the coastal aquifer, partido dela costa, Argentina. 2013. Cont. Shelf Res. 61–62, 62–70.
[21]. Hussain M.S, Javasi A.A. Assessing impacts of sea level rise on seawater intrusion in a coastal aquifer with sloped shoreline boundary. Journal of Hydro-environment Research. 2016; 11: 29–41
[22]. Morgan L.K, Stoeckl L, Werner A.D, Post V.E.A. An assessment of seawater intrusion overshoot using physical and numerical modeling. Water Resour. Res. 2013. 49 (10), 6522–6526
[23]. Morgan L.K, Bakker M, Werner A.D. Occurrence of seawater intrusion overshoot. Water Resour. Res. 2015: 51 (4), 1989–1999.
[24]. Ketabchi H, Mahmoodzadeh D, Ataie-Ashtiani B, Simmons C.T. Sea-level rise impacts on seawater intrusion in coastal aquifers: Review and integration. Journal of Hydrology.2016: 535; 235–255
[25]. Werner A.D. On the classification of seawater intrusion. Journal of Hydrology. 2017; http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.12.012
[26]. Lu C, Werner A.D. Timescales of seawater intrusion and retreat. Advances in Water Resources. 2013; 59, 39–51. https://doi.org/10.1016/j.advwatres
[27]. Voss C, Provost,A. SUTRA—a Model for Saturated–unsaturated, Variabledensity Ground-water Flow with Solute or Energy Transport. US Geological Survey Water-Resources Investigations Report, 2010. 02-4231
[28]. Robinson G, Hamill G, Ahmed A.AAutomated image analysis for experimental investigations of salt water intrusion in coastal aquifers. J. Hydrol. 2015; 530. 350–360
دوره 5، شماره 4
دی 1397
صفحه 1091-1102
  • تاریخ دریافت: 01 اسفند 1396
  • تاریخ بازنگری: 20 اسفند 1396
  • تاریخ پذیرش: 01 اردیبهشت 1397
  • تاریخ اولین انتشار: 01 دی 1397
  • تاریخ انتشار: 01 دی 1397