مدل سازی جریان آب زیرزمینی آبخوان آستانه-کوچصفهان

کارایی تصمیمات مدیریتی در مسائل آب زیرزمینی را می‌توان با افزایش دقت مدل‌سازی افزایش داد. یکی از راه‌های رسیدن به این مهم، استفاده از روش‌‌های مستقل از شبکه می‌باشد. در این تحقیق، دو روش بدون شبکه المان تحلیلی و هم‌آیی نقطه‌ای جهت مدل‌سازی جریان آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفتند. روش المان تحلیلی که برداشتی آزاد از مفهوم برهم نهی توابع خطی می‌باشد به کمک توابع تحلیلی دقیق و مستقل از وسعت دامنه منطقه به مدل‌سازی جریان می‌پردازد. در روش هم‌آیی نقطه‌ای به جای استفاده از شبکه‌بندی بر روی دامنه مدل، از یک سری نقاط پخش‌شده استفاده می‌شود؛ این روش عددی، در حل بسیاری از معادلات دیفرانسیل جزیی با شرایط مرزی استفاده می‌شود. جهت بررسی نحوه مدل‌سازی و مقایسه دقت هر روش، از داده‌های میدانی دشت آستانهکوچصفهان استفاده شد. واسنجی مدل‌های توسعه‌یافته نیز توسط الگوریتم اجتماع ذرات انجام شد. توسعه مدل‌های ارایه شده توسط زبان برنامه‌نویسی شی‌گرا پایتون انجام گردید. نتایج مدل المان تحلیلی خطای میانگین 0.382 متر و ریشه میانگین مربعات خطا 2.805 متر را نشان می‌دهد. در روش هم‌آیی نقطه‌ای نیز بعد از تحلیل حساسیت، خطای میانگین 0.145 متر و ریشه میانگین مربعات خطا 0.897 متر به‌دست آمد. مقایسه نتایج دو روش مذکور نشان می دهد که روش هم‌آیی نقطه‌ای نتایج بهتری را نسبت به مدل المان تحلیلی پیش‌بینی کرده است.

Groundwater Modeling of Astaneh-Kuchesfehan Aquifer

IntroductionMore efficient decisions in groundwater problems can be improved by increasing modeling accuracy. The meshfree numerical model is a way to achieve this goal. In recent years, various meshfree methods for modeling groundwater have been developed. This paper aims to develop groundwater models by meshfree methods, including Analytical Element Method (AEM) and Point Collocation Method (PCM). The AEM is an idealistic perception of the linear superposition concept (Strack, 1987). The PCM uses a set of points scattered within the domain of the problem that transforms the governing partial differential equations into algebraic equation systems and does not need any predefined mesh (Liu Gu, 2005). MethodsAstanehKuchesfahan plain is one of the agricultural centers in the province of Gilan located between Tehran and the southern basin of the Caspian Sea in the north part of Iran. The geographical location of the AstanehKouchesfahan aquifer is shown in Fig. (1).In this research, analytic element and point collocation meshfree methods are used for groundwater modeling. The analytical element method is essentially a version of the superposition techniques. This method uses the exact analytical functions, and it doesn’t need meshdependent interpolation functions (Fitts, 2012 ). Some points are distributed on the computational domain in the point collocation method, and the shape functions are created to solve the governing equation. This method is used to solve many partial differential equations with boundary conditions (Liu Gu, 2005). The flow models are applied for groundwater modeling of the AstanehKouchesfahan aquifer, and their results are compared. Particles Swarm Optimization (PSO) algorithm is used for the calibration of flow models. The models are developed by Python ObjectOriented Programming (OOP) language. The results of the AEM flow model based on the equipotential contour lines are shown in Fig. (2). Figure (3) also shows the nodal arrangement in the problem domain for the PCM model and geometry of the support domain.