پژوهش آب ایران

پژوهش آب ایران

حل بسته‌ی معادله لاپلاس برای توزیع هد هیدرولیکی در آبخوان دایره‌ای با چاه پمپاژ در موقعیت دلخواه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال و بختیاری، سازمان تحقیقات، آموزش
10.22034/iwrj.2026.14856.2623
چکیده
آبخوان‌های دایره‌ای ممکن است در طبیعت یافت شوند. این پژوهش یک راه‌حل ریاضی دقیق و کامل برای مدل‌سازی رفتار هیدرولیکی یک آبخوان دایره‌ای تحت اثر پمپاژ را ارائه می‌دهد. این راه‌حل می‌تواند به‌عنوان ابزاری کارآمد برای درک بهتر رفتار هیدرودینامیکی آبخوان‌های دایره‌ای و طراحی بهینه‌ی چاه‌های پمپاژ مورد استفاده قرار گیرد. با فرض همگن و ایزوتروپ بودن آبخوان، معادله حاکم بر جریان آب زیرزمینی در شرایط پایدار با استفاده از روش تابع گرین و بسط سری فوریه حل شد. راه‌حل نهایی به یک فرمول ریاضی بسته و مستقیم تبدیل شد که محاسبات را بسیار آسان می‌کند. این فرمول امکان محاسبه‌ی توزیع هد هیدرولیکی و تابع پتانسیل جریان را در هر نقطه از آبخوان و برای هر محل دلخواه چاه فراهم می‌نماید. نتایج نشان داد که به دلیل قرارگیری چاه در موقعیتی غیرمرکزی (در فاصله ۳ متری از مرکز با زاویه ۵۰ درجه نسبت به افق)، توزیع هیدرولیکی در اطراف آن کاملاً متقارن نیست در راستای موقعیت چاه (در راستای 50 درجه نسبت به افق)، افت سطح آب به طور محسوسی بیشتر از راستای عمود بر آن (۹۰ درجه) بود که نشان‌دهنده تأثیر قوی موقعیت غیرمرکزی چاه بر توزیع نامتقارن مخروط افت است. برای اعتبارسنجی حل تحلیلی ارائه شده، نتایج آن با یک شبیه‌سازی عددی مبتنی بر روش اجزای محدود در نرم‌افزار متلب مقایسه شد. این مقایسه به صورت کمی و با استفاده از پروفیل‌های افت سطح آب در دو راستای زاویه‌ی ° θ=67.5و ° θ=90انجام گرفت. برای سنجش میزان انطباق، از شاخص‌های آماری ضریب تعیین (R²) و خطای ریشه میانگین مربعات (RMSE) استفاده شد. محاسبات نشان داد که مقادیر این شاخص‌ها، به ترتیب 96/0 و 06/0 می‌باشد که بیانگر همبستگی و انطباق بسیار خوب بین دو مجموعه داده است. این نتایج، قابلیت اطمینان بالای حل تحلیلی ارائه شده را تأیید می‌کنند و نشان می‌دهند که این راه‌حل می‌تواند بعنوان ابزاری کارآمد برای درک بهتر رفتار هیدرودینامیکی آبخوان‌های دایره‌ای و طراحی بهینه‌ی چاه‌های پمپاژ مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات



مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 19 اردیبهشت 1405

  • تاریخ دریافت 11 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 25 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 26 بهمن 1404
  • تاریخ انتشار 19 اردیبهشت 1405