Abstract
The objective of this article is to analyze the influence of clay zones on subsidence from groundwater pumping. Finite element analyses were conducted on a sand-only aquifer and a sand aquifer with two clay zones located at different distances from the well face. A model that accounts for recoverable and nonrecoverable strains was used to simulate the sand and clay. This model couples the groundwater flow with the stress-deformation response of the aquifer materials. Each aquifer was pumped from a single well for a period of 6 months, and then the groundwater level was lowered gradually to an elevation below the elevation of the clay zones and kept there for 10 years. The groundwater level was then raised gradually back to the original elevation over a period of 10 years. The results of the analyses show that the ground surface subsidence profile is strongly influenced by the presence of the clays zones. The ground surface sags where these clay zones are present resulting in a wavy ground surface profile. Subsidence continued when pumping is stopped, albeit at a much slower rate than during pumping, and when the groundwater level is below the elevation of the clay zones. Clay zones further away from the well face lag the subsidence of clay zones nearer the well face because of lower changes in hydrostatic head. Sags in ground surface subsidence profile from groundwater pumping are indicators of the presence of low hydraulic conductive geological material
چکیده
هدف این مقاله این است به آنالیز تأثیر محدود های رسی بر فرونشست ناشی از پمپاژ آبهای زیرزمینی است. آنالیزهای المان های بر روی آبخوان تنها صرفا ماسه ای، و یک آبخوان با دو محدوده رسی واقع در فواصل مختلفی از سطح چاه انجام شد. یک مدل که برای کرنش های قابل بازیابی و غیرقابل بازیابی به منظور شبیه سازی ماسه و رس مورد استفاده قرار گرفت. این مدل جریان آب های زیرزمینی را با واکنش (حاصل از) تنش-تغییر شکل مواد آبخوان پیوند می دهد. هر آبخوان از یک چاه منفرد برای یک دوره 6 ماهه پمپاژ شد، و سپس سطح آب های زیرزمینی به تدریج تا ارتفاعی در زیر ارتفاع محدوده های رس پایین رفت کاهش داده بود و در آنجا به مدت 10 سال نگه داشته شد. سپس سطح آب زیرزمینی به تدریج تا ارتفاع اولیه در طی یک دوره 10 ساله بالا امد. نتایج حاصل از آنالیز نشان می دهد که نیمرخ فرونشست سطح زمین به شدت تحت تاثیر حضور محدوده های رسی قرار گرفته است. فرونشستن سطح زمین در جایی که محدوده های رسی حضور دارند منجر به یک نیمرخ سطح زمین مواج گردید. فرونشست در هنگامی که پمپاژ متوقف شده بود، ادامه داشت، اگرچه با نرخ کمتری نسبت به زمان پمپاژ، و هنگامی که سطح آب زیرزمینی در زیر ارتفاع محدوده های رسی بود. محدوده های رسیِ بازهم دورتر از سطح چاه از فرونشست محدوده های رسیِ نزدیکتر به سطح چاه، به دلیل تغییرات پایین ترِ ستونِ هیدرواستاتیک، عقب ماندند. خمش هایی (فرونشستن هایی) در نیمرخ فرونشست سطح زمین ناشی از پمپاژ آب های زیرزمینی، شاخص های حضور مواد زمین شناختی کم رساناِ هیدرولیک می باشد.
1-مقدمه
فرونشست زمین ناشی از پمپاژ آبهای زیرزمینی بطور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است (Poland and Davis 1969; Bergado et al. 1987; Leake 1991; Adrian et al. 1999; Shi et al., 2007; Budhu and Adiyaman 2010; Budhu 2011). اثرات منفی فرونشست زمین ناشی از پمپاژ آب های زیرزمینی شامل طوفان (غرقابی) (Rodolfo and Siringan 2006)، خسارت های ساختاری و پی و اساس به زیرساخت هاس زیرزمینی و روزمینی مانند خطوط لوله و ساختمان ها (Bell 1981)، تغییرات در مورفولوژی سطح زمین، و ایجاد درزه های زمینی (Budhu 2008, 2011) می باشد....