حل تحلیلی برای سیستم چندچاهی پاک سازی آب های زیرزمینی در مجاورت یک آبراهه دائمی

تمدن های بشری همواره برای شکل گیری، توسعه و رفع نیازهای مختلف به آب شیرین وابستگی زیادی داشته اند. با گسترش شهرنشینی، نه تنها نیاز به آب شیرین کمتر نشده است؛ بلکه برخی از فناوری ها و صنایع جدید نیز مصرف آب را افزایش داده اند و آلودگی منابع آب سرعت چشمگیری یافته است. منابع آب زیرزمینی به جهت دور بودن از آلودگی های سطحی و همچنین ظرفیت پالایش طبیعی آن ها، در مقوله حفاظت و پاک سازی به اندازه کافی و شایسته مورد توجه قرار نگرفته اند. وجود این موضوع به همراه برداشت بی رویه از آبخوان ها موجب عدم تعادل پایدار آب های زیرزمینی از نظر کمی و کیفی شده است. این موارد، لزوم پژوهش بیشتر در مورد جوانب مختلف پاک سازی آب های زیرزمینی را نشان می دهد. با توسعه معادلات حرکت آب در محیط های متخلخل و تجزیه و تحلیل آ ن ها، می توان جریان آب های زیرزمینی را شبیه سازی کرد. در این مطالعه، سیستم دو چاهی پمپاژ به عنوان یکی از روش های موثر در رفع آلودگی آبخوان ها، به طور تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. در این سیستم، چاه های پمپاژ با تخلیه آب آلوده و جلوگیری از گسترش آن در آبخوان، بازگشت به شرایط طبیعی را فراهم می کنند. بدین منظور، با در نظر گرفتن دو چاه پمپاژ در کنار یک آبراهه دائمی، معادلات توابع پتانسیل و جریان آب زیرزمینی تعیین شده اند. به بیان دیگر، قسمت حقیقی معادله پتانسیل مختلط، نمایان گر تابع پتانسیل و بخش موهومی آن، تابع جریان را مشخص نموده؛ در حالی که با بهره گیری از تئوری چاه مجازی، اثر آبراهه در روابط مسئله نیز اعمال شده است. با به دست آمدن مختصات نقاط سکون، ناحیه گیرش سیستم چندچاهی در پیکربندی های مختلف ترسیم شده و میزان آبگیری از آبراهه نیز محاسبه گردیده است. ناحیه گیرش با نمایش محدوده جذب توسط چاه های پمپاژ به ازای فواصل متفاوت این چاه ها و چند دبی تخلیه، رفتار و توان سیستم چندچاهی را توصیف می کند. سه پیکربندی برای سیستم پاک سازی در کنار دو نوع دبی بحرانی ارائه شد. در این شرایط، کنترل ناحیه گیرش بدون برخورد با مرز آبراهه و عدم شکاف در حوضه آبگیری در فواصل مختلف چاه ها و در دبی های مشخص امکان پذیر می گردد. در دبی بحرانی اول، ناحیه گیرش سیستم دو چاهی بر مرز آبراهه دائمی مماس می گردد و به ازای مقادیر کمتر از این دبی، آلودگی آب زیرزمینی به آب سطحی وارد نمی شود. در دبی بحرانی دوم، نواحی گیرش دو چاه با هم یکی می شوند. در حقیقت، در دبی های کمتر از این دبی بحرانی، یک فاصله (شکاف) بین نواحی گیرش چاه ها وجود دارد و آلودگی می تواند از این فاصله وارد آب سطحی گردد. همچنین فاصله دو چاه در حالتی تعیین شد که هر دو نوع دبی بحرانی با هم برابر هستند. این حالت، وضعیتی از محدوده جذب را نشان می دهد که مرز آن بر مرز آبراهه مماس است و نواحی گیرش دو چاه با هم ادغام شده اند. در وضعیت مذکور، فاصله بی بعد دو چاه پمپاژ (فاصله دو چاه تقسیم بر فاصله آن ها از مرز آبراهه) و دبی بحرانی بی بعد به ترتیب برابر با ۵۸/۰×۲ و ۳۳/۰ هستند.

کلیدواژه ها:

Capture zone ، Aquifer remediation ، Analytical method ، Permanent stream ، Complex potential theory ، ناحیه گیرش ، پاک سازی آبخوان ، روش تحلیلی ، آبراهه دائمی ، تئوری پتانسیل مختلط