Identification of the Aquifer Parameters by using an Optimization based Curve Matching Approach

Abstract

Aquifer parameter estimation is an important problem in groundwater engineering. In practice, these parameters are determined by using the curve matching approaches. However, accuracy of these approaches mostly depends on the modeler’s ability. To overcome this problem, an optimization based curve matching approach is proposed. In the proposed approach, nonlinear generalized reduced gradient (GRG) method is used to determine the aquifer parameters by automatically superimposing the time-drawdown and type curves. The performance of the proposed approach is evaluated by solving two examples for confined and leaky-confined aquifers. Identified results indicate that the proposed approach can effectively determine the aquifer parameters.

Keywords

• Aquifer
• Pumping Test
• Type Curve
• Optimization

Akifer Parametrelerinin Optimizasyon Tabanlı Bir Eğri Çakıştırma Yaklaşımı Kullanılarak Belirlenmesi

Abstract

Akifer parametrelerin belirlenmesi yeraltı suyu mühendisliğinde dikkate alınan önemli bir problemdir. Pratikte bu parametreler tip eğri çakıştırma yaklaşımları kullanılarak belirlenmektedir. Ancak bu yaklaşımların doğruluğu genellikle modelleme yapan kişinin becerisine bağlı olmaktadır. Bu problemin üstesinden gelebilmek için bu çalışma kapsamında optimizasyon tabanlı bir eğri çakıştırma yaklaşımı önerilmiştir. Önerilen yaklaşımda doğrusal olmayan indirgenmiş gradyan yaklaşımı (GRG) kullanılarak zaman-düşü ve tip eğriler otomatik bir şekilde çakıştırılacak şekilde akifer parametreleri belirlenmektedir. Geliştirilen yaklaşımın performansı basınçlı ve sızıntılı akifer sistemlerine ait iki örnek çözülerek değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar önerilen yaklaşımın akifer parametrelerini etkin bir şekilde belirleyebildiğini göstermiştir.

Keywords

• Akifer
• Pompaj Testi
• Tip Eğri
• Optimizasyon

References

1. Huang, Y. C., Yeh, H. D., Lin, Y. C., A computer method based on simulated annealing to identify aquifer parameters using pumping-test data. Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., 32, 235–249, 2008.
2. ayvaz, M. T., Gurarslan, G., Identification of the aquifer parameters from pumping test data by using a hybrid optimization approach. 13th International Conference on Hydroinformatics (HIC 2018), Palermo, Italy, Jul 1-6, 2018.
3. Sahin, A. U., A particle swarm optimization assessment for the determination of non-darcian flow parameters in a confined aquifer. Water Resour. Manag., 32, 751–767, 2008.
4. Sun, N.Z., Inverse Problems in Groundwater Modeling. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, the Netherlands, 1994.
5. Willis, R., Yeh, W. W. G., Groundwater System Planning and Management. Prentice Hall, New Jersey, 1987.
6. Samuel, M. P., Jha, M. K., Estimation of aquifer parameters from pumping test data by genetic algorithm optimization technique. J. Irrig. Drain. Eng., 129, 348–359, 2003.
7. Theis, C. V., The relation between the lowering of the Piezometric surface and the rate and duration of discharge of a well using ground-water storage. Trans. Am. Geophys. Union, 16, 519, 1935.
8. Kresic, N., Quantitative solutions in hydrogeology and groundwater modeling, 1st ed. CRC Press, New York, 1997.

9. Hantush, M. S., Jacob, C. E., Non-steady radial flow in an infinite leaky aquifer. Am. Geophys. Union 36, 95–100, 1955.
10. Lasdon, L. S., Waren, A. D., Jain, A., Ratner, M., Design and testing of a generalized reduced gradient code for nonlinear programming. ACM Trans.on Math. Software, 4(1), 34–49, 1978.
11. Ayvaz, M. T., Gurarslan, G., An optimization based curve matching approach for identifying the hydrogeological parameters of the confined and leaky-confined aquifers. Geophysical Research Abstracts, 20, EGU2018-5848, 2018.