نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• زهرا باعزم ¹
• ابوالفضل اکبرپور ²
• مصطفی یعقوب زاده ³
• سید سعید اسلامیان ⁴
• حسین خزیمه نژاد ⁵

¹ دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

² استاد، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی ، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

³ دانشیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

⁴ استاد، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

⁵ دانشیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند،ایران

چکیده

نفوذ آب دریا تهدیدی فزاینده برای منابع آب زیرزمینی در مناطق ساحلی است. دیوار آببند به‌طور گسترده‌ای برای جلوگیری از پیشروی گوه آب دریا استفاده می‌شود. استفاده از دیواره‌های آببند یک استراتژی مهندسی مؤثر برای مدیریت و کاهش آلودگی نیترات در آبخوان‌های ساحلی است. پخش و انتشار آلودگی در منابع آب زیرزمینی سبب غیرقابل استفاده شدن آن‌ها و تشدید بحران خشکسالی در مناطق خشک و نیمه‌خشک می‌گردد. ازاین‌رو حفاظت از منابع آب زیرزمینی از ورود و کاهش میزان آلاینده‌ها مهم و ضروری است. لذا در این مطالعه به بررسی اثر دیواره آببند در کنترل پیشروی آب‌شور و آلودگی نیترات در آبخوان‌های ساحلی با استفاده از روش شبیه‌سازی بدون شبکه پترووگالرکین (MLPG) پرداخته‌شده است. در این مطالعه 5 سناریو بدون دیوار، دیواره با ارتفاع‌های 15، 30، 45 و 60 جهت ارزیابی اثر دیوار آببند بر روی پیشروی آب‌شور و کنترل پیشرفت آلودگی نیترات مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داده است که نسبت کاهش آب‌شور با افزایش ارتفاع دیواره از 15 متر تا 60 متر به‌طور پیوسته و قابل‌توجهی افزایش می‌یابد و از 53/9 درصد در ارتفاع 15 متر، به بیش از 26/82 درصد در ارتفاع 60 متر می‌رسد. میزان کل حذف نمک نیز با افزایش ارتفاع دیواره از 64/30 درصد در ارتفاع 15 متر، به 92/91 درصد در ارتفاع 60 متر افزایش می‌یابد. لذا با توجه به کارایی دیوار آببند و اثر بسزای آن در این مطالعه می‌توان دیوار آببند را به‌عنوان یک رویکرد مهندسی کارا و مناسب در کاهش نفوذ آب‌شور و آلودگی‌های آبخوان نام برد.

کلیدواژه‌ها

• تابع شکل
• شبیه‌سازی
• کیفیت آب
• مدیریت بهینه
• معادلات حاکم بر جریان

موضوعات

• آبخوان وقنات

عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Cutoff Wall on Controlling Seawater Intrusion and Reducing Nitrate Contamination in Coastal Aquifers Using the Meshless Local Petrov–Galerkin (MLPG) Numerical Model

نویسندگان [English]

• Zahra Baazm ¹
• Abolfazl Akbarpour ²
• Mostafa Yaghoobzadeh ³
• Seyed Saeed Eslamian ⁴
• Hossein Khozeymehnezhad ⁵

¹ PhD Student, Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran.

² Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran.

³ Associate Professor, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran

⁴ Seyed Saeid Eslamian, Department of Water Science and Engineering, College of Agriculture, Isfahan Univetsity of Technology, Isfahan, Iran

⁵ Associate Professor, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand

چکیده [English]

. Seawater intrusion poses an increasing threat to groundwater resources in coastal regions. Cutoff walls are widely applied to prevent the advancement of seawater wedges. The use of cutoff walls represents an effective engineering strategy for managing and mitigating nitrate contamination in coastal aquifers. The dispersion and transport of contaminants in groundwater resources can render them unusable and exacerbate drought crises in arid and semi-arid regions. Therefore, protecting groundwater resources from the intrusion and accumulation of specific pollutants is essential and necessary. In this study, the effect of a cutoff wall on controlling seawater intrusion and nitrate contamination in coastal aquifers was investigated using the Meshless Local Petrov–Galerkin (MLPG) simulation method. Five scenarios were analyzed, including a case without a cutoff wall and cutoff walls with heights of 15, 30, 45, and 60 meters, in order to evaluate their impact on seawater intrusion and nitrate transport. The results indicated that the reduction ratio of seawater increased continuously and significantly with wall height, rising from about 53.9% at 15 m to more than 82.26% at 60 m. . Cutoff walls can help maintain favorable conditions for nitrate removal by preventing seawater wedge advancement. Hence, considering the effectiveness demonstrated in this study, cutoff walls can be regarded as an efficient and practical engineering approach for reducing seawater intrusion and groundwater contamination.

کلیدواژه‌ها [English]

• Shape function
• Simulation
• Water quality
• Optimal management
• Governing flow equations