Application of the Geostatistics to Identification of the High Water Escape Potential Locations in the Tangab Dam

مهندسی عمران فردوسی

Article 2, Volume 34, Issue 4 - Serial Number 36, November 2021, Pages 15-30   

Document Type: Original Article

DOI: 10.22067/jfcei.2022.73443.1075

Authors

Dehshibi Reza¹; Reza Jahanshahi^{* 1}; Mozaffari Morteza²; Assari Amin³

¹Department of Geology, Faculty of Science, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran.

²School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran.

³Gohar-Zamin Iron Ore Co, Gol-Gohar Industrial & Mining, Sirjan, Iran.

Abstract

Tangab Dam is located 90 km south of Shiraz city and 12 km northwest of Firuzabad city on the Firuzabad river. This dam is constructed in the Zagros zone on the Podenow limestone anticline. Evidence shows that there is a possibility of water escaping from the reservoir and abutments. In this research, the exploratory data analysis includes: distribution maps, histogram, statistical parameters, and variogram was performed on the variables of RQD, Lugeon and cementing. Moreover, geostatistical modeling is used to recognize the permeable zones. These variables have high variation in the different elevations. According to omnidirection variograms, the spatial continuity of cementing estimated 100 m while pursuant to idirection variograms for RQD and Lugeon it ranged between 200-400 and 40-160 respectively. Finally, according to the simulation and uncertainty maps of the variables of Lugeon, RQD and cementing it observed that there are areas with high permeability in two locations in the center of the reservoir and northwest of the dam. Therefore, the potential of escaping is higher in these places. The study of faults in the study area showed that the density of faults is higher on the right abutment of the dam and this can increase the permeability.

Keywords

Cementing; Geostatistical modeling; Lugeon; RQD

Supplementary Files

CE(34-4)-2-jahanshahi-Revised (1).pdf

References

1. Jaquet, O., Siegel, P., Klubertanz, G., Benabderrhamane, H., "Stochastic discrete model of karstic networks", Advances in Water Resources, 27 (7), pp. 751–760, (2004).
2. Issaks, E. H., Srivastava, R. M., "Applied Geostatistics", Newyork, Oxford University Press, (1989).
3. Huysmans, M., Dassargues, A., "Application of multiple-point geostatistics on modelling groundwater flow and transport in a cross-bedded aquifer (Belgium)", Hydrogeology Journal, 17(8), pp. 1901– 1911, (2009).
4. Madani Esfahani, N., Asghari, O., "Fault detection in 3D by sequential Gaussian simulation of Rock Quality Designation (RQD)", Arabian Journal of Geosciences, 6(10), pp. 3737–3747, (2012).
5. Marache, A., Breysse, D., Piette, C., Thierry, P., "Geotechnicalmodeling at the city scale using statistical and geostatistical tools: the Pessac case (France)", Engineering Geology, Vol. 107(3-4), pp. 67-76, (2009).
6. ساسانی نیا، ندا.، بهرام حبیب نیا، و حسین قبادی، "تخمین تخلخل و توزیع فضایی تراوایی با استفاده از مدل زمین‌آماری دریکی از میدان‌های نفتی جنوب غربی ایران"، کنفرانس بین‌المللی علوم و مهندسی، امارت-دبی، موسسه ایده پرداز پایتخت ویرا، (1394).
7. عالی‌انوری، علی.، همایون کتیبه، و حمید محمودآبادی، "تخمین نفوذپذیری معادل در امتداد محور تونل امیرکبیر با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی"، دومین کنفرانس مهندسی معدن تهران، دانشگاه تهران، (۱۳۸۷).
8. مشرفی فر، محمدرضا.، کاظم برخورداری، و حمید موسوی، "ارزیابی خصوصیات ژئوتکنیکی و زمین‌شناسی مهندسی سد مخزنی ایوشان"، دومین کنفرانس ملی مهندسی عمران، معماری و توسعه شهری بابل، مؤسسه علمی تحقیقاتی کومه علم آوران دانش، (1395).
9. Lu, L., Kashiwaya, K., Koike, K., “Geostatistics-based regional characterization of groundwater chemistry in a sedimentary rock area with faulted setting”, Environmental Earth Sciences, Vol. 75, pp. 829, (2016).
10. Assari, A., Mohammadi , Z., “Analysis of rock quality designation (RQD) and Lugeon values in a karstic formation using the sequential indicator simulation approach,  Karun IV Dam site,  Iran”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 76(2), pp. 1–12, (2016).
11. Yu, Y., “Geostatistical Interpolation and Simulation of RQD Measurements, M.Sc Dissertation”, University of British Columbia (Vancouver), (2010).
12. Wuing , Liu, Ch., Shin, Jang, Ch., Min Liao, Ch., “Evaluation of arsenic contamination potential using indicator kriging in the Yun-Lin aquifer (Taiwan)”, Science of the Total Environment, Vol. 321(1-3), pp. 173–188, (2004).
13. عصاری، امین.، و ضرغام محمدی، "شبیه‌سازی ضریب آبگذری بااستفاده‌از روش‌های زمین‌آماری باهدف تعیین محل چاه‌های پمپاژ مطالعه موردی معدن گل‌گهر"، اولین کنفرانس ملی مهندسی اکتشاف منابع زیرزمینی دانشگاه شاهرود، (1392).
14. Ahmdi, SH., Sedghamiz, A., “Geostatistical Analysis of Spatial and Temporal Variations of Groundwater Level”, Environmental Monitoring and Assessment, Vol. 129 (1-3), pp. 277–294, (2007).
15. نخعی بهشته.، "استفاده از روش‌های شبیه‌سازی استوکاستیک جهت تعیین زون‌های تراوا در سازند سخت پیت معدن گهر زمین، استان کرمان"، ایران، پایان‌نامه کارشناسی ارشد زمین‌شناسی-آب‌شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، (1397).
16. اسدی، ناصر.، "بررسی مسئله فرار آب از سد تنگاب فیروزآباد بااستفاده‌از ردیاب رنگی"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد آب‌شناسی-زمین‌شناسی، دانشگاه شیراز، (1377).
17. Karimi, H., Raeisi, E., Zare, M., “Physicochemical time series of karst springs as a tool to differentiate the source of spring water”, Carbonates and Evaporites, Vol. 20(2), 138–147, (2005).
18. Akhondi, M., Mohammadi, Z., “Preliminary analysis of spatial development of karstusing a geostatistical simulation approach”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, Vol. 73(4), 1037–1047, (2014).
19. محمودی، امین.، "محمد صدقی اصل.، منصور پرویزی، و ارسلان مهرکی، بررسی نشت در جناح راست سد خاکی مطالعه موردی سد خاکی تنگاب فیروزآباد"، اولین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک اردبیل، دانشگاه محقق اردبیلی، (1392).
20. کریمی، حاجی.، عزت‌ا... رئیسی، و محمد زارع، "بررسی رابطه بین تغییرات سطح آب نفوذپذیری لایه‌های زمین‌شناسی بااستفاده‌از شبکه پیزومتری"، اولین کنفرانس زمین‌شناسی مهندسی و محیط‌زیست تهران، انجمن زمین‌شناسی مهندسی ایران، دانشگاه تربیت‌معلم، (1378).
21. جاور، حسن.، و علی‌محمد حسین نژاد، "آب‌بندی سد تنگاب فیروزآباد فارس با خروج مواد ریزدانه از تشکیلات رسوبی و سنگی و طراحی گمانه‌های متقاطع"، دومین کنفرانس ملی نیروگاه‌های آبی کشور، شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران، (1387).
22. Boufekane, A., Yahiaoui, S., Meddi, H., Meddi, M., Busico, G., “Modified DRASTIC index model for groundwater vulnerability mapping using geostatistic methods and GIS in the Mitidja plain area (Algeria)”, Environmental Forensics, (2021), doi.org/10.1080/15275922.2021.1913674.
23. Faria, P. H., Coimbra, Leite Costa J. F., Arcari Bassani, M. A., “Multivariate geostatistical simulation with PPMT: an application for uncertainty measurement”, Applied Earth Science, Vol. 130(3), pp 174-184. (2021).
24. Jalili, Pirani F., Modarres, R., “Geostatistical and deterministic methods for rainfall interpolation in the Zayandeh Rud basin, Iran”, Hydrological Sciences Journal, Vol. 65(16), pp, 2678-2692. (2020).
25. Mallik, S., Bhowmik, T., Mishra, U., Paul, N., “Mapping and prediction of soil organic carbon by an advanced geostatistical technique using remote sensing and terrain data”, Geocarto International, (2020). doi.org/10.1080/10106049.2020.1815864.
26. Narjary, B., Kumar, S., Meena, M., Kamra, S.K., Sharma, D. K., “Spatio-temporal mapping and analysis of soil salinity: An integrated approach through Electromagnetic induction (EMI), multivariate and geostatistical techniques”, Geocarto International, (2021). doi.org/10.1080/10106049.2021.2002952.
27. Zhang, W., Wang, S., Song, S., Tan, C., Ma, Z., Shan, B., Xu, P., “Determination of representative volume element with consideration of linear anisotropy using geostatistics approach”, European Journal of Environmental and Civil Engineering, (2020). org/10.1080/19648189.2020.1815588.
28. Issaks, E. H., Srivastava, R. M., “Applied Geostatistics, Newyork”, Oxford University Press, (1989).
29. حسنی پاک، علی‌اصغر.، محمد شرف‌الدین، "تحلیل داده‌های اکتشافی"، انتشارات دانشگاه تهران، (1384).
30. مدنی، حسن.، "مبانی زمین‌آمار"، دانشگاه صنعتی امیرکبیر تهران، (1391).