فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

منابع آب زیرزمینی به‌عنوان یکی از منابع حیاتی تأمین آب شرب و کشاورزی، در معرض پدیده ماسه‌دهی قرار دارند که موجب کاهش بهره‌وری چاه‌ها و آسیب به تجهیزات می‌شود. این پژوهش به بررسی و طراحی بهینه فیلتر شنی برای کنترل ماسه‌دهی در چاه‌های آبده جنوب شهرستان ارومیه پرداخته است. در این پژوهش، طراحی و مدلسازی بسته‌شن با بهره‌گیری از نرم‌افزار PFC3D و تحلیل جریان سیالات محاسباتی (CFD) انجام شد. نرم‌افزار PFC3D که مبتنی بر روش المان گسسته (DEM) عمل می‌کند، قابلیت شبیه‌سازی برهم‌کنش ذرات مجزا، محاسبه نیروهای تماس بین آن‌ها و بررسی اثر نیروهای خارجی همچون نیروی درگ ناشی از جریان سیال را داراست. در ابتدا لاگ‌های زمین‌شناسی چاه‌ها با نرم‌افزار لاگ‌پلات تحلیل شد تا لایه‌های ماسه‌ای مستعد ماسه‌دهی و ذرات غالب هر چاه شناسایی گردد. سپس دبی بحرانی جریان بر اساس عدد رینولدز و معیار شیلدز محاسبه و با دبی واقعی بهره‌برداری مقایسه شد تا چاه‌های دارای ریسک بالا مشخص شوند. در ادامه، بر این اساس داده‌های لاگ چاه‌ها تحلیل گردید و رسوبات بر اساس ذرات غالب، به چهار دسته اصلی شامل ماسه دانه‌درشت، ماسه دانه‌متوسط، ماسه دانه‌ریز و ماسه بسیار ریز طبقه‌بندی شدند. متناسب با هر یک از این دسته‌ها، چهار طرح مجزا از بسته‌شن طراحی و شبیه‌سازی گردید. و ابعاد بهینه شن در شبیه‌سازی عددی بدست آمد. چاه‌ A: ماسه‌ دانه‌درشت (بسته‌شن با ابعاد 18–5/14 میلی‌متر)، چاهB: ماسه دانه‌متوسط (بسته‌شن با ابعاد 5/7–2/5 میلی‌متر)، چاه C: ماسه دانه‌ریز (3/4–1 میلی‌متر) و چاه D: ماسه بسیار دانه‌ریز (1/1–65/0 و 5/1–2/1 میلی‌متر) طراحی گردید. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان داد که انتخاب اندازه دانه مناسب و آرایش تدریجی بسته‌بندی شن، پایداری ذرات و جلوگیری از مهاجرت ماسه به داخل چاه را افزایش می‌دهد. طراحی بهینه فیلتر شنی جریان سیال را کنترل کرده و از ورود ذرات ماسه جلوگیری می‌کند، که باعث افزایش طول عمر چاه و بهره‌وری آبدهی می‌شود. این مطالعه اهمیت تلفیق داده‌های زمین‌شناسی، تحلیل هیدرودینامیکی و شبیه‌سازی عددی در طراحی پایدار چاه‌های آبده را نشان می‌دهد.