پیش‌بینی نرخ فرونشست زمین با برآورد متغیرهای هیدرولیکی آبخوان، حاصل‌‌شده از داده‌های آزمون پمپاژ و الگوریتم‌های بهینه‌‌سازی در منطقه ۱۹ تهران

پیش‌بینی نرخ فرونشست زمین با برآورد متغیرهای هیدرولیکی آبخوان، حاصل‌‌شده از داده‌های آزمون پمپاژ و الگوریتم‌های بهینه‌‌سازی در منطقه 19 تهران

مجتبی ارجمندی1، علی صارمی2، امیرپویا صراف3، حسین صدقی­4 و مه‌آسا روستایی5

تاریخ دریافت:  30/ 11/ 1395                                             تاریخ پذیرش: 17/ 04/ 1396

چکیده

مدل‏ سازی آب زیرزمینی، بررسی خطر فرونشست و مدیریت صحیح منابع آب زیرزمینی نیازمند برآورد دقیق متغیرهای هیدرولیکی آبخوان است. افزون بر این، روش‌‌های پیشین و روش‌‌های گرافیکی معمول تقریبی، گران و زمان‌‌بر هستند. در این پژوهش، ده سری از داده‌‌های آزمون پمپاژ، ثبت شده طی پنج سال (1387 تا 1391) در یک چاه در منطقه 19 در جنوب دشت تهران انتخاب شدند. همچنین، طی سال‌های یاد شده نرخ فرونشست برای هر سال توسط روش ژئودزی زمینی ارزیابی شد. برای رفع مشکلات روش‌های پیشین، 3 کد کامپیوتری با به‌‌‏کارگیری  الگوریتم‌های ژنتیک و الگوریتم چندنخبه‌گرایی بهینه‌سازی گروهی ذرات توسعه یافتند تا متغیرهای هیدرولیکی آبخوان را برآوردکنند. کفایت و کارایی کدهای توسعه یافته، با به‌کارگیری 10 دسته داده مربوط به آبخوان محبوس آزموده شد‌ و سپس نتایج آنها با نتایج حاصل شده از روش گرافیکی حاصله از نرم افزار AquiferTest مقایسه شدند. بر‌‌ پایه نتایج تابع شایستگی، الگوریتم بهینه‌‌سازی چندنخبه‌‌گرایی گروهی ذرات و الگوریتم‌های ژنتیک‌‌ به‌‌ترتیب قابل اعتمادتر از روش گرافیکی برای برآوردمتغیرهای هیدرولیکی آب زیرزمینی بودند. افزون بر این، تجزیه حساسیت متغیرهای هیدرولیکی در طول عملکرد روش‌های بهینه‌‌سازی یاد شده اثبات کرد که نتایج بسیار دقیق و قابل اعتماد هستند. سپس با توجه به مقادیر هدایت هیدرولیکی حاصل طی سال‌‌های مختلف با استفاده از الگوریتم چندنخبه‌‌گرایی بهینه‌‌سازی گروهی ذرات رابطه‌ای ارایه شد تا بتواند تغییرات هدایت هیدرولیکی را طی زمان پیش‌‌بینی کند و سپس رابطه دیگری به‌‌دست آمد تا با توجه به مقادیر هدایت هیدرولیکی طی زمان مقدار نرخ فرونشست برای سال‌‌های آینده تعیین شود. همچنین در این مقاله فرض شده‌‌است با رسیدن هدایت هیدرولیکی آبخوان مربوطه به مقدار  m/sec 110-6 آب زیرزمینی برداشت نمی‌‌شود. در پایان با توجه به روابط به‌‌دست آمده و برداشت پیوسته آب زیرزمینی در منطقه مربوط، 30 سال طول می‌کشد تا هدایت هیدرولیکی به  m/sec 110-6  برسد و در طول زمان 1387 تا 1417 در منطقه مربوط،0.52 متر فرونشست زمین حاصل می‌‌شود. داده‌‌های نرخ فرونشست زمین حاصل از روش تداخلسنجی راداری ماهواره‌ای (InSAR)نیز درستی روابط حاصل را تأیید کردند.

کلیدواژه‌ها:بهینه‌سازی گروهی ذرات، جنوب دشت تهران، مدلسازی آب زیرزمینی، نرخ فرونشست زمین،InSAR.

1دانشجوی دکترا، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

3استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد رودهن، رودهن، ایران

4استاد، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

5دکترا، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

نویسنده مسئول:علی صارمی؛  E-mail: iranma4@gmail.com