روش تخمین ضرایب هیدرولیکی آبخوان :: بیسین - سایت تخصصی مهندسی آب

ابزار وبمستر

Bootstrap Example

عضويت در خبرنامه ايـميـل پايگاه بيسيــن - عضويت پس از کليک بر روي لينک فعال سازي که براي شما ارسال خواهد شد تکميل مي شود

پشتيباني شده با بيسين

روش تخمین ضرایب هیدرولیکی آبخوان


آزمایش های آبخوان (آزمایش های پمپاژ، آزمایش های اسلاگ و آزمون های سطح-ثابت) برای تخمین مقادیر مشخصه مکان برای خواص هیدرولیک آبخوان ها و آکیتاردها انجام می شود. با این حال، در شرایط خاص، اطلاعات مربوط به ویژگی های هیدرولیکی یک مکان ممکن است در صورت لزوم در دسترس نباشد. به عنوان مثال، مطالعات شناسایی یا محاسبات محدوده ممکن است نیاز به ارزش های هیدرولیکی قبل از تحقیق در محل داشته باشد.

در بخش های زیر ارزش های مقادیر موجود ضرایب هیدرولیکی برای هدایت هیدرولیکی افقی و عمودی، ضریب نگهداری، آبدهی ویژه و تخلخل ارائه شده است. اگر این اطلاعات مربوط به مکان مطالعه شما در دسترس نیست یا برای بررسی نتایج آزمایشات آزمایشگاهی به چنین اطلاعاتی نیازمند هستید، به این مقادیر در جداول زیر مراجعه کنید.


هدایت هیدرولیکی - K

هدایت هیدرولیکی جریان آب زیرزمینی تحت یک گرادیان هیدرولیکی واحد از طریق یک سطح مقطع عرضی آبخوان (حدود باز A) حاصل می شود. قابلیت انتقال، نرخ جریان تحت یک شیب هیدرولیکی واحد از طریق یک عرض واحد آبخوان به ضخامت m (حدود باز B) است. منبع، نمودار از Ferris و همکاران (1962).

هدایت هیدرولیکی اندازه گیری ظرفیت مواد برای انتقال آب است. این به عنوان یک ثابت نسبی، مربوط به تخلیه خاصی از یک محیط متخلخل تحت شیب هیدرولیکی واحد در قانون دارسی تعریف شده است.


ν=−Ki


آنگاه که ν تخلیه ویژه است؛ K هدایت هیدرولیکی است؛ و i شیب هیدرولیکی می باشد. ضریب نفوذپذیری یک اصطلاح دیگر برای هدایت هیدرولیکی است.

توجه داشته باشید که هدایت هیدرولیکی، که عملکرد ویسکوزیته و چگالی آب است، به معنای دقیق عمل کردن دمای آب است. با این حال، با توجه به طیف کوچکی از تغییرات دما در بیشتر سیستم های آب زیرزمینی، وابستگی درجه حرارت هدایت هیدرولیکی اغلب نادیده گرفته می شود.


قابلیت انتقال - T

قابلیت انتقال نرخ جریان تحت یک شیب هیدرولیکی واحد از طریق یک عرض واحد آبخوان با ضخامت اشباع داده شده است. رسانایی یک آبخوان مربوط به هدایت هیدرولیکی آن به شرح زیر است.


T = Kb


آنگاه که T قابلیت انتقال است؛ و b ضخامت آبخوان است.


مقادیر مرتبط با مفاهیم بالا

جداول زیر نشان دهنده مقادیر هدایت هیدرولیکی برای مواد مختلف رسوبی غیر سازه ای، سنگ های رسوبی و سنگ های کریستالی است (از Domenico and Schwartz 1990).


Unconsolidated Sedimentary Materials
Material Hydraulic Conductivity
(m/sec)
Gravel 3×10-4 to 3×10-2
Coarse sand 9×10-7 to 6×10-3
Medium sand 9×10-7 to 5×10-4
Fine sand 2×10-7 to 2×10-4
Silt, loess 1×10-9 to 2×10-5
Till 1×10-12 to 2×10-6
Clay 1×10-11 to 4.7×10-9
Unweathered marine clay 8×10-13 to 2×10-9


Sedimentary Rocks
Rock Type Hydraulic Conductivity
(m/sec)
Karst and reef limestone 1×10-6 to 2×10-2
Limestone, dolomite 1×10-9 to 6×10-6
Sandstone 3×10-10 to 6×10-6
Siltstone 1×10-11 to 1.4×10-8
Salt 1×10-12 to 1×10-10
Anhydrite 4×10-13 to 2×10-8
Shale 1×10-13 to 2×10-9


Crystalline Rocks
Material Hydraulic Conductivity
(m/sec)
Permeable basalt 4×10-7 to 2×10-2
Fractured igneous and metamorphic rock 8×10-9 to 3×10-4
Weathered granite 3.3×10-6 to 5.2×10-5
Weathered gabbro 5.5×10-7 to 3.8×10-6
Basalt 2×10-11 to 4.2×10-7
Unfractured igneous and metamorphic rock 3×10-14 to 2×10-10


To Convert Multiply By To Obtain
m/sec 100 cm/sec
m/sec 2.12×106 gal/day/ft2
m/sec 3.2808 ft/sec



هدایت هیدرولیکی از مواد ژئوشیمیایی محصور شده و غیر متمرکز انتخاب شده  است (از Heath 1983).


نسبت ناهمسانی هدایت هیدرولیکی - Kz/Kr

نسبت ناهمسانگردی مربوط به هدایت هیدرولیکی در جهت های مختلف محاسبه شده است. برای مثال، نسبت ناهمسانگردی هدایت هیدرولیکی عمودی به افقی توسط عبارت Kz/Kr ارائه می شود؛ که Kz رسانایی هیدرولیکی عمودی است و Kr هدایت هیدرولیکی (افقی) است. Anisotropy یا ناهمسانگردی در یک صفحه افقی توسط Kx/Ky که Kx و Ky هدایت هیدرولیکی افقی به ترتیب در جهت x و y هستند، ارائه می شود.

(Todd (1980 مقادیر Kz/Kr را که بین 0.1 و 0.5 برای مواد رسوبی و احتمالا تا 0.01 در مواردی دانسته است که در آن لایه های خاک رس وجود دارد.


مقادیر مرتبط با مفاهیم بالا

جدول زیر نشان دهنده مقادیر هدایت هیدرولیکی افقی و عمودی برای نوع سنگ های انتخاب شده (از Domenico و Schwartz 1990) می باشد.


Material Horizontal Hydraulic Conductivity
(m/sec)
Vertical Hydraulic Conductivity
(m/sec)
Anhydrite 10-14 to 10-12 10-15 to 10-13
Chalk 10-10 to 10-8 5×10-11 to 5×10-9
Limestone,
dolomite
10-9 to 10-7 5×10-10 to 5×10-8
Sandstone 5×10-13 to 10-10 2.5×10-13 to 5×10-11
Shale 10-14 to 10-12 10-15 to 10-13
Salt 10-14 10-14


ضریب ذخیره - S

1- آبخوان محصور


ضریب ذخیره آبخوان محصور (Artesian) (از Ferris و همکاران 1962).


ذخیره سازی یک آبخوان محصور (یا آکیتارد) به عنوان حجم آب آزاد شده از ذخیره سازی در هر واحد سطح آبخوان یا آکیتارد در هر واحد کاهش هیدرولیکی آن تعریف می شود. این مفهوم با ضریب ذخیره و ضریب ذخیره ویژه شناخته می شود.

عملیات پمپ کردن آب یک چاه در یک سفره آب زیرزمینی محصور، از ذخیره آبخوان با دو مکانیسم آزاد می شود: فشرده سازی آبخوان و گسترش آن. در یک آبخوان محصور (یا آکیتارد)، ضریب ذخیره به صورت زیر تعریف شده است.


S = Ssb


آنگاه که S مقدار ذخیره است، Ss ضریب ذخیره سازی خاص و b ضخامت آبخوان محصور است.

ذخیره معمول یک آبخوان محصور، که با ضریب ذخیره ویژه و ضخامت آبخوان متفاوت است، بین 5 × 10-5 تا 5 × 10-3 (Todd 1980) متغیر است. 

ضریب ذخیره ویژه، حجم آبی است که یک واحد حجم آبخوان (یا آکیتارد) از ذخیره خود تحت یک واحد کاهش در سطح آب رها می کند. ضریب ذخیره ویژه مربوط به فشردگی آب و آبخوان (یا آکیتارد) به شرح زیر است.


Ss = ρg(α + neβ)


جایی که ρ چگالی جرمی آب است؛ g شتاب گرانشی (برابر 9.8)، α فشردگی آبخوان (یا آکیتارد) ne تخلخل موثر است؛ و β ضریب فشردگی آب (برابر 4.4 × 10-10 با واحد m sec2 / kg یا Pa-1) است.


2- آبخوان آزاد


ذخیره آبخوان آزاد (سطح آزاد آب) (از Ferris و همکاران 1962).


ذخیره یک آبخوان بدون محدودیت یا همان آزاد، شامل آبدهی ویژه آن یا تخلخل تخلیه می شود.


S = Sy + Ssb


جایی که Sy آبدهی ویژه نام دارد.

کاهش سطح آب در یک آبخوان آزاد منجر به انتشار آب ذخیره شده در دهانه های بینابینی با زهکشی گرانشی می شود.

در مقایسه با زهکشی گرانش، فشردگی آبخوان و گسترش آب در آبخوان دشت، مقدار کمی آب از ذخیره را تولید می کنند؛ از این رو در آبخوان های آزاد، Sy بسیار بزرگتر از Ssb و S ≅ Sy در نظر گرفته می شود.

مقدار ذخیره در آبخوان های آزاد معمولا از 0.1 تا 0.3 (Lohman 1972) متغیر می باشد.


مقادیر مرتبط به مفاهیم بالا

جدول زیر ارزش نمایشی ضریب ذخیره ویژه برای مواد مختلف زمین شناسی را فراهم می کند (Domenico and Mifflin 1965).


Material Ss (ft-1)
Plastic clay 7.8×10-4 to 6.2×10-3
Stiff clay 3.9×10-4 to 7.8×10-4
Medium hard clay 2.8×10-4 to 3.9×10-4
Loose sand 1.5×10-4 to 3.1×10-4
Dense sand 3.9×10-5 to 6.2×10-5
Dense sandy gravel 1.5×10-5 to 3.1×10-5
Rock, fissured 1×10-6 to 2.1×10-5
Rock, sound < 1×10-6


To Convert Divide By To Obtain
ft-1 0.3048 m-1


(Freeze and Cherry 1979) مقادیر ضریب فشرده سازی برای مواد مختلف آبخوان را به صورت زیر ارائه دادند.


Material Compressibility, α (m2/N or Pa-1)
Clay 10-8 to 10-6
Sand 10-9 to 10-7
Gravel 10-10 to 10-8
Jointed rock 10-10 to 10-8
Sound rock 10-11 to 10-9


Pa-1 = m2/N = m sec2/kg


مثال محاسبات

از داده های فشرده سازی برای تخمین مقدار ذخیره یک آبخوان با ساختار شن و ماسه محصور شده با ضخامت 35 فوت (فرض کنید ρ = 1000 کیلوگرم در متر مکعب و ne = 0.3) استفاده نمایید.


S = Ssb = ρg(α+neβ)b = (1000 kg/m3)(9.8 m/sec2) [10-8 m2/N + (0.3) (4.4×10-10 m2/N)](35 ft)(0.3048 m/ft) = 1.1×10-3


در این مثال تا چه اندازه گسترش آب به ذخیره کمک می کند؟


Sw = ρgneβb = (1000 kg/m3)(9.8 m/sec2)(0.3) (4.4×10-10 m2/N)(35 ft)(0.3048 m/ft) = 1.4×10-5


از داده های ضریب ذخیره ویژه برای تخمین ضریب نگهداری در همان آبخوان شن و ماسه ای محصور شده در مثال قبلی استفاده کنید.


S= Ssb = (5×10-5 ft-1)(35 ft) = 1.8×10-3


آبدهی ویژه - Sy


نگهداری ویژه (Sr)، آبدهی ویژه (Sy) و تخلخل کل (n) (از Heath 1983).


آبدهی ویژه به عنوان حجم آب آزاد شده از ذخیره یک آبخوان ناپیوسته در هر واحد سطح آبخوان در واحد کاهش سطح آب تعریف شده است.

(Bear (1979 آبدهی ویژه مرتبط به تخلخل کل را به شرح زیر ارزیابی کرد.


n = Sy + Sr


آنگاه که n تخلخل کل است، Sy آبدهی ویژه و Sr نگهداری ویژه است؛ مقدار آب حفظ شده توسط نیروهای مویرگی در طول تخلیه گرانش یک آبخوان آزاد است. بنابراین، آبدهی ویژه، که گاهی اوقات تخلخل مؤثر نامیده می شود، کمتر از تخلخل کل یک آبخوان آزاد است (Bear 1979).


مقادیر مرتبط با مفاهیم بالا

(Heath (1983 مقادیر زیر (درصدی از حجم) برای تخلخل، آبدهی ویژه و نگهداری ویژه را گزارش داد.


Material Porosity (%) Specific
Yield (%)
Specific
Retention (%)
Soil 55 40 15
Clay 50 2 48
Sand 25 22 3
Gravel 20 19 1
Limestone 20 18 2
Sandstone (unconsolidated) 11 6 5
Granite 0.1 0.09 0.01
Basalt (young) 11 8 3


جدول زیر نشان دهنده مقادیر آبدهی ویژه برای مواد مختلف زمین شناسی (Morris and Johnson 1967) است.


Material Specific Yield (%)
Gravel, coarse 21
Gravel, medium 24
Gravel, fine 28
Sand, coarse 30
Sand, medium 32
Sand, fine 33
Silt 20
Clay 6
Sandstone, fine grained 21
Sandstone, medium grained 27
Limestone 14
Dune sand 38
Loess 18
Peat 44
Schist 26
Siltstone 12
Till, predominantly silt 6
Till, predominantly sand 16
Till, predominantly gravel 16
Tuff 21


تخلخل - N


حجم فضای خالی، حجم کل و تخلخل (از Heath 1983).


تخلخل به عنوان فضای خالی یک سنگ یا مواد با ساختار غیر منظم تعریف شده است.


n = Vv / Vt


که در آن n تخلخل است، Vv حجم فضای خالی، و Vt حجم کل است.


مقادیر مرتبط با مفاهیم بالا

جداول زیر نشان دهنده مقادیر تخلخل برای مواد مختلف رسوبی غیر سازه ای، سنگ های رسوبی و سنگ های کریستالی (Morris and Johnson 1967) است.


Unconsolidated Sedimentary Materials
Material Porosity (%)
Gravel, coarse 24 - 37
Gravel, medium 24 - 44
Gravel, fine 25 - 39
Sand, coarse 31 - 46
Sand, medium 29 - 49
Sand, fine 26 - 53
Silt 34 - 61
Clay 34 - 57


Sedimentary Rocks
Rock Type Porosity (%)
Sandstone 14 - 49
Siltstone 21 - 41
Claystone 41 - 45
Shale 1 - 10
Limestone 7 - 56
Dolomite 19 - 33


Crystalline Rocks
Rock Type Porosity (%)
Basalt 3 - 35
Weathered granite 34 - 57
Weathered gabbro 42 - 45

تهیه از: بهزاد سرهادی

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

نشاني ايميل (فعال): www.Basin.ir@Gmail.com

شناسه تلگرام مدير سايت: Basin_ir@

تلفن تماس:  09190622992 (98+)

(سوالات تخصصي را در گروه تلگرام ارسال کنيد)

_______________________________________________________

×

راهنماي حل مشکل دانلود: با توجه به مسدود شدن درايو گوگل در ايران از آي پي ديگر کشورها براي دانلود فايل ها استفاده کنيد.

براي مشاهده راهنماي دانلود فايل هاي پايگاه بيسيــن همينجا کليک کنيد



سفارش پروژه داريد؟ يا قصد همکاري در انجام پروژه؟ و يا قصد فروش فايل خود؟

با فشردن دکمه زير يکي از بخش هاي "سفارش انجام پروژه" يا "همکاري با بيسين" و يا "فروش فايل" را انتخاب فرماييد







آمار آنلاين-مقايسه اي بارش در حوضه هاي اصلي کشور

منبع: وزارت نيرو - اين نمودار ممکن است براي دقايقي به دليل بروزرساني غير فعال شود

آخرين تصوير ماهواره هواشناسي - موقعيت ايران

W3Schools


نظرات  (۰)

فرم ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">

درباره بهترين هاي بيسيـــن بدانيد...

Bird

يکي از مهمترين اهداف اين سايت تهيه آموزش هاي روان از ابزارهاي کاربردي علوم آب است.

اهميت مطالعات محيطي با ابزارهاي نوين در چيست؟

امروز با فارغ التحصيلي جمع کثير دانشجويان سالهاي گذشته و حال، با گذر از کمي گرايي ديگر صرف وجود مدارک دانشگاهي حرف اول را در بازار کار نمي زند؛ بلکه سنجش ديگري ملاک؛ و شايسته سالاري به ناچار! باب خواهد شد. يکي از مهم ترين لوازم توسعه علمي در هر کشور و ارائه موضوعات ابتکاري، بهره گيري از ابزار نوين است، بيسين با همکاري مخاطبان مي تواند در حيطه علوم آب به معرفي اين مهم بپردازد.

جستجو در بيسين


ابزارهاي نوين

بیسین - سایت تخصصی مهندسی آب

بیسین جهت ارائه مطالب و خدمات تخصصی در حیطه نرم افزارها و مدل های شبیه سازی مهندسی آب با رویکرد پژوهشی-آموزشی ایجاد شده است که توسعه خود را در گرو همکاری مخاطبان می بیند.

اطلاعات سايت

  • www.Basin.ir@gmail.com
  • بهزاد سرهادي
  • تاريخ امروز:
  • شناسه تلگرام: Basin_ir
  • شماره تماس: 09190622992-098