ارزیابی پارامترهای هیدرودینامیکی آبخوان با استفاده از اطلاعات آزمون پمپاژ و ژئوالکتریک (مطالعه موردی: آبخوان آبرفتی شمال‌شرق گچساران)

آب و خاک

دوره 38، شماره 4 - شماره پیاپی 96، مهر و آبان 1403، صفحه 525-540   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2024.86955.1389

نویسندگان

اکبر خدری¹؛ امیر صابری نصر^{* 2}؛ نصرالله کلانتری²

¹مدیر سد کوثر، شرکت آب منطقه‌ای کهگیلویه و بویراحمد، یاسوج، ایران

²دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

پارامترهای هیدرودینامیکی آبخوان اهمیت ویژه‌ای در تمام بررسی‌های هیدروژئولوژیکی دارد و یکی از معضلات مهم در محاسبات هیدروژئولوژیکی و مدیریت آبخوان‌ها عدم دسترسی به داده‌های قابل اطمینان می‌باشد. روش‌های مختلفی برای تخمین و تعیین پارامترهای هیدرودینامیکی آبخوان‌ها وجود دارد که دقیق‌ترین آن‌ها استفاده از داده‌های آزمون پمپاژ است، علاوه بر آن، داده‌های ژئوالکتریکی نیز حائز اهمیت می‌باشد. در این تحقیق از اطلاعات آزمون پمپاژ دو چاه اکتشافی و 86 سونداژ قائم ژئوالکتریکی به روش مقاومت ویژه جهت ارزیابی پارامترهای هیدرودینامیکی آبخوان آبرفتی شمال شرق شهر گچساران استفاده شده است. پارامترهای هیدرودینامیکی آبخوان همچون هدایت هیدرولیکی، ضریب قابلیت انتقال و آبدهی ویژه با استفاده از داده‌های آزمون پمپاژ دو چاه اکتشافی به روش کوپر-ژاکوب و نیومن تعیین شد، سپس همین پارامترهای هیدرودینامیکی با استفاده از داده‌های ژئوالکتریکی (سونداژ الکتریکی قائم) نیز محاسبه و با داده‌های آزمایش پمپاژ مقایسه شدند. پس از بررسی پارامترهای به‌دست‌آمده از آزمون پمپاژ چاه‌های شماره یک و دو به روش نیومن در آبخوان آزاد معلوم گردید که ضریب قابلیت انتقال برای چاه شماره دو (5/665 متر مربع بر روز) که در قسمت شرقی آبخوان قرار دارد مقدار بیشتری است و با روش ژئوالکتریک (5/632 متر مربع بر روز) همخوانی دارد، همچنین مقدار آبدهی ویژه در روش آزمون پمپاژ چاه شماره یک (05/0) مقدار بیشتری است که باز هم روش ژئوالکتریک (05/0) آن را تأیید می‌کند. تمامی نتایج نشان‌دهنده تخمین مطلوب پارامترهای هیدرودینامیکی توسط روش ژئوالکتریکی است و روش آزمون پمپاژ نیز بر آن صحه می‌گذارد؛ لذا از روش ژئوالکتریکی می‌توان در تصمیم‌گیری و برنامه‌ریزی‌های حفاری­های آینده در منطقه استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

آزمون پمپاژ؛ پارامترهای هیدرودینامیک؛ سونداژ قائم ژئوالکتریکی؛ گچساران

مراجع

1. Abdulrazzaq, Z.T., Al-Ansari, N., Ahmed Aziz, N., Agbasi, O.E., & Etuk, S.E. (2020). Estimation of main aquifer parameters using geoelectric measurements to select the suitable wells locations in Bahr Al-Najaf depression, Iraq. Groundwater for Sustainable Development, 11, 100437. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2020.100437
2. Ahmadi, S. (2008). Investigating and forecasting the fluctuations of the Imamzadeh Jafar plain aquifer in Gachsaran city with a perspective on the effects of artificial recharge and using the MODFLOW model. Master Thesis in Hydrogeology, Science Faculty, Islamic Azad University Science and Research Branch, Tehran. Iran. (In Persian with English abstract)
3. Archie, GE. (1942). The electrical resistivity log as an aid in determining some reservoir characteristics. Transactions of the AIME, 146(01), 54-62. https://doi.org/10.2118/942054-G
4. Arétouyap, Z., Bisso D., Méli'I, J.L., Nouck, F.N., Njoya, A., & Asfahani, J. (2019). Hydraulic parameters evaluation of the Pan-African aquifer by applying an alternative geoelectrical approach based on vertical electrical soundings. Geofísica Internacional, 58(2), 113-126. https://doi.org/10.22201/igeof.00167169p.2018.58.2.1964
5. Bobachev, C. (2002). IPI2Win: A windows software for an automatic interpretation of resistivity sounding data. PhD Thesis, Moscow State University, Russia.
6. Calvache, M.L., Sánchez-Úbeda, J.P., Duque, C., López-Chicano, M., & de la Torre, B. (2016). Evaluation of analytical methods to study aquifer properties with pumping tests in coastal aquifers with numerical modelling (Motril-Salobreña Aquifer). Water Resources Management, 30, 559–575. https://doi.org/10.1007/s11269-015-1177-6
7. Chen, J., Hubbard, S., & Rubin, Y. (2001). Estimating the hydraulic conductivity at the South Oyster Site from geophysical tomographic data using Bayesian techniques based on the normal linear regression model. Water Resources Research, 37(6), 1603-1613. https://doi.org/10.1029/2000WR900392
8. Crestani, E., Camporese, M., & Salandin, P. (2015). Assessment of hydraulic conductivity distributions through assimilation of travel time data from ERT-monitored tracer tests, Advances in Water Resources, 84, 23-36. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2015.07.022
9. Darvishzadeh, A. (2003). Geology of Iran. 5^th Edition, 902P, Amirkabir Publication, Tehran. (In Persian)
10. de Almeida, A., Maciel, D.F., Sousa, K.F., Nascimento, C.T.C., & Koide, S. (2021). Vertical electrical sounding (VES) for estimation of hydraulic parameters in the Porous aquifer. Water, 13(2), 170(1-15). https://doi.org/10.3390/w13020170
11. Falowo, O.O., Daramola, A.S., & Ojo, O.O. (2019). Aquifers hydraulic parameters measurement and analysis by pumping test. American Journal of Water Resources, 7(4), 146-154. https://doi.org/10.12691/ajwr-7-4-3
12. Frohlich, R.K., & Kelly, W.E. (1988). Estimates of specific yield with the geoelectric resistivity method in glacial aquifers. Journal of Hydrology, 97(1-2), 33-44. https://doi.org/10.1016/0022-1694(88)90064-9
13. George, N.J., Ibuot, J.C., & Obiora, D.N. (2015). Geoelectrohydraulic parameters of shallow sandy aquifer in Itu, Akwa Ibom State (Nigeria) using geoelectric and hydrogeological measurements. Journal of African Earth Sciences, 110, 52-63. https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2015.06.006
14. Hasan, M., Shang, Y., Jin, W., & Akhter, G. (2019). Assessment of aquifer vulnerability using integrated geophysical approach in weathered terrains of South China. Open Geosciences, 11, 1129–1150. https://doi.org/ 10.1515/geo-2019-0087
15. Hasan, M., Shang, Y., Jin, W., & Akhter, G. (2021). Estimation of hydraulic parameters in a hard rock aquifer using integrated surface geoelectrical method and pumping test data in southeast Guangdong, China. Geosciences Journal, 25, 223–242. https://doi.org/10.1007/s12303-020-0018-7
16. Hatami Golmakani, P., Sheikh, V.B., & Hosseinalizadeh M. (2017). The effect of measurement methods on saturated hydraulic conductivity in eastern loess lands of Golestan province. Journal of Soil Management and Sustainable Production, 6(4), 87-102. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22069/ejsms. 2017.10322.1614
17. Huntley, D. (1986). Relations between permeability and electrical resistivity in granular aquifers. Groundwater, 24(4), 466-474. https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.1986.tb01025.x
18. Ige, O., Obasaju, D., Baiyegunhi, C., Ogunsanwo, O., & Baiyegunhi, T. (2018). Evaluation of aquifer hydraulic characteristics using geoelectrical sounding, pumping and laboratory tests: A case study of Lokoja and Patti Formations, Southern Bida Basin, Nigeria. Open Geosciences, 10(1), 807-820. https://doi.org/10.1515/geo-2018-0063
19. Jacob, CE. (1944). Notes on determining permeability by pumping tests under water-table conditions. US Geological Survey open-file report. 1945, University of Illinois at Urbana-Champaign, USA. Partial penetration of pumping well, adjustments for: US Geol. Survey open-file report. 1947, Drawdown test to determine effective radius of artesian well: Am. Soc. Civil Eng. Trans. 1944;112:1047-70.
20. Kazakis, N., & Vargemezis, G. (2016). Voudouris K.S., Estimation of hydraulic parameters in a complex porous aquifer system using geoelectrical methods. Science of The Total Environment, 550, 742-750. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.01.133
21. Lashkaripour, Gh., Yazdanpanah, F., & Ansari, Kh. (2013). Investigating the relationship between permeability coefficient (k) and gradation and proposing the empirical formula. In 8^th Conference of the Iranian Association of Engineering Geology and the Environment, 6 November 2013, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran. (In Persian)
22. Lekone, O.S., Tafesse, N.T., Ranganai, R.T., Laletsang, K., & Masaka, T.L. (2023). Estimation of Aquifer Hydraulic Parameters Using Geo-electric Method in the Dukwi Wellfields, North-eastern Botswana, PREPRINT (Version 1) available at Research Square, 1-27. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3052755/v1
23. Minutti, C., Illman W.A., & Gomez S. (2020). A New Inverse Modeling Approach for Hydraulic Conductivity Estimation Based on Gaussian Mixtures. Water Resources Research, 56(9), 1-21. https://doi.org/10.1029/ 2019WR026531
24. Nakhaei, M., & Lashkaripour, Gh. (2004). Estimation of Porosity and Specific yield of Shooru Aquifer by Resistivity method. Journal of Science (Tarbiat Moalem University), 3(1), 191-202. (In Persian)
25. Neuman, S.P. (1972). Theory of flow in unconfined aquifers considering delayed response of the water table. Water Resources Research, 8(4), 1031-1045. https://doi.org/10.1029/WR008i004p01031
26. Perdomo, S., Ainchil, J.E., & Kruse, E. (2014). Hydraulic parameters estimation from well logging resistivity and geoelectrical measurements. Journal of Applied Geophysics, 105, 50-58. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2014. 02.020
27. Rostami, A., Hassani-Giv, M. (2011). Investigating the relationship between cementation and porosity as determined by core analysis and comparing it to Shell and Borai's experimental relationships in one of the dolomite reservoirs in southwest Iran. Scientific Journal of Oil and Gas Exploration and Production, 82, 61-65. (In Persian)
28. Schimschal, U. (1981). The relationship of geophysical measurements to hydraulic conductivity at the brantley damsite, New Mexico. Geoexploration, 19(2), 115-125. https://doi.org/10.1016/0016-7142(81)90024-7
29. Song, X.M., Kong, F.Z., & Zhan, S. (2011). Assessment of water resources carrying capacity in Tianjin city of China. Water Resources Management, 25, 857–873. https://doi.org/10.1007/s11269-010-9730-9
30. Taheri-tizro, A.T., Voudouris, K., & Basami, Y. (2012). Estimation of porosity and specific yield by application of geoelectrical method–a case study in western Iran. Journal of Hydrology, 454, 160-172. https://doi.org/10.1016/ j.jhydrol.2012.06.009
31. Theis, C.V. (1935). The relation between the lowering of the piezometric surface and the rate and duration of discharge of a well using ground‐water storage. Eos, Transactions American Geophysical Union, 16(2), 519-524. https://doi.org/10.1029/TR016i002p00519
32. Ullah, F., Su, L.J., Ullah, H., & Asghar, A. (2020). Estimation of hydraulic parameters of an unconfined aquifer by using geoelectrical and pumping test data: a case study of the Mandi Bahauddin District, Pakistan. Arabian Journal of Geosciences, 13, 484. https://doi.org/10.1007/s12517-020-05488-3
33. Urish, D.W. (1981). Electrical resistivity-hydraulic conductivity relationships in glacial outwash aquifers. Water Resources Research, 17(5), 1401-1408. https://doi.org/10.1029/WR017i005p01401
34. Vogeler, I., Carrick, S., Cichota, R., & Lilburne, L. (2019). Estimation of soil subsurface hydraulic conductivity based on inverse modelling and soil morphology. Journal of Hydrology, 574, 373-382. https://doi.org/10.1016/j. jhydrol.2019.04.002
35. Vu, M.T., & Jardani, A. (2022). Mapping of hydraulic transmissivity field from inversion of tracer test data using convolutional neural networks. CNN-2T, Journal of Hydrology, 606, 127443, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol. 2022.127443
36. Yeh, Y.J., Lee, C.H., & Chen, S.T. (2000). A tracer method to determine hydraulic conductivity and effective porosity of saturated clays under low gradients. Groundwater, 38, 522-529. https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.2000.tb00244.x
37. Youssef, M.A.S. (2020). Geoelectrical analysis for evaluating the aquifer hydraulic characteristics in Ain El-Soukhna area, West Gulf of Suez, Egypt. NRIAG Journal of Astronomy and Geophysics, 9(1), 85-98. https://doi. org/10.1080/20909977.2020.1713583