روش الکترومغناطیسی هوابرد یکی از شاخه های مهم ژئوفیزیک اکتشافی است که در آن برداشتِ داده از بالای سطح زمین انجام می شود. سرعت بالا، پوشش وسیع، امکان اجرا در مناطق صعب العبور و هزینه مناسب، از ویژگی های آن است. روش های الکترومغناطیسی همانند روش های الکتریکی به هدایت یا مقاومت الکتریکی، ضریب گذردهی الکتریکی و تراوایی مغناطیسی زمین مورد مطالعه وابسته می باشند. در این رساله هدف ارائه روشی جدید برای مدل سازی معکوس داده های الکترومغناطیس هلیکوپتری حوزه فرکانس است؛ طوری که ضمن برخورداری از دقت و سرعت مناسب، عاری از برخی نواقص روش های رایج باشد. با توجه به این که هر روش مدل سازی معکوس به برنامه ای پیشرو جهت محاسبه پاسخ مدل در نقاط و فرکانس های مورد نظر، به عنوان هسته اصلی نیاز دارد؛ قبل از تهیه الگوریتمی برای مدل سازی معکوس، ابتدا تلاش شد تا نقاط ضعف و قوت هر یک از روش های مدل سازی پیشرو داده های الکترومغناطیس هلیکوپتری شناسایی شوند و در نهایت با لحاظ نمودن مقاومت ویژه هوای ما بین سیستم ارسال و ثبت میدان الکترومغناطیس و زمین و انجام تغییراتی در معادلات مربوط به روش گوپتاسارما- سینگ، روشی بهبود یافته برای مدل سازی پیشرو ارائه گردد. در ادامه با تهیه الگوریتم مربوطه، کدهای رایانه ای لازم در محیط نرم افزاری matlab نوشته شد و سپس قابلیت، کارایی و سرعت محاسبه آن با لحاظ مدل های مختلف زمین لایه ای مورد آزمون قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهند که روش ارائه شده از دقتی مناسب برای محاسبه برخوردار است. در ادامه ضمن بررسی های لازم، سعی شد تا در مرحله اول عملکرد و نقاط ضعف روش های مطرح و رایج مدل سازی معکوس نظیر روش های دامنه، اپسیلون، سیمون ترکیبی، عمق مرکزی سنگپیل و نیبلت- بوستیک مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند و سپس نسبت به توسعه و معرفی روش نوین مدل سازی معکوس که suthem نام گرفت و از هسته پیشروی بهبود داده شده گوپتاساراما- سینگ بهره می برد؛ اقدام گردد. پس از آن نسبت به تهیه الگوریتم و نگارش کدهای رایانه ای روش جدید معرفی شده و سایر روش های مورد نظر اقدام شد؛ تا از آنها جهت مقایسه نتایج محاسبات روش suthem استفاده گردد. برای اعتبارسنجی تمامی این روش ها، از مدل های متعدد مصنوعی یک و دوبعدی و نیز همراه نوفه استفاده شد و در نهایت با استفاده از داده های واقعی الکترومغناطیس هلیکوپتری سیستم دیگهم به همراه نتایج مطالعات زمین شناسی، ژئوشیمیایی، مغناطیس هوابرد، معدنی و .... ناحیه اکتشافی باریکا، در استان کردستان، توانایی و قابلیت اجرایی روش جدید معکوس سازی سنجیده شد. نتایج مدل سازی معکوس روش توسعه داده شده که به صورت نقشه ها و مقاطع مقاومت ویژه ارائه شدند و مقایسه آنها با نتایج دیگر روش های رایج، که در بالا به آنها اشاره شد و همچنین دو روش (برنامه) تجاری سیمون و فوگرو در مقایسه با سایر اطلاعات اکتشافی، همگی توانمندی خوب و پایداری مناسب در حضور نوفه روش suthem را در شناسایی و اکتشاف زون های رسانای مرتبط با مناطق خرد شده همراه با کانی سازی های احتمالی نشان دادند.

از آنجا که اکثر ذخایر مس ایران از نوع پورفیری می باشند، اکتشاف بهینه کانسارهای پورفیری در ایران اهمیت بالایی دارد. در اکتشاف این تیپ کانسارها برداشت های ژئوفیزیکی و زمین شناسی اطلاعات مفیدی جهت تعیین محل کانی سازی، جدایش زون پر عیار از زمینه و تعیین مکان گمانه های اکتشافی در اختیار محققان قرار می دهند، اما تحلیل و تفسیر این داده های خام به دلیل پیچیدگی های بسیار، کاری مشکل است. بنابراین به کارگیری آنالیزهای آماری چند متغیره و روش های کلاس بندی نظارتی می تواند ریسک تصمیم گیری ها را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش دهد. به این منظور در این پایان نامه جهت جدایش زون های پر عیار از زون کم عیار (باطله) در کانسار های مس پورفیری به کمک داده های ژئوفیزیکی شامل پلاریزاسیون القایی،مقاومت ویژه و مغناطیس سنجی و نیز داده های زمین شناسی شامل سنگ شناسی و دگرسانی، سه روش کلاس بندی نظارتی ماشین بردار پشتیبان (svm) ،آنالیز تمایز خطی (lda) و آنالیز تمایز غیرخطی (qda) به کار گرفته شده اند. در این پایان نامه اطلاعات و داده های دو کانسار مس پورفیری علی آباد و دره زرشک مورد آنالیز قرارگرفته اند و برای هر کانسار کلاس بندی به هر سه روش فوق انجام گرفته است که در کانسار علی آباد روش svm با صحت برابر با 80 درصد در مقایسه با روش lda با صحت 5/65 درصد و qda با صحت 60 درصد عملکرد بهتری را در کلاس بندی داده ها ارائه نموده است. در کانسار دره زرشک نیز روش svm با صحت 81 درصد در مقایسه با روش lda با صحت 7/60درصد و qda با صحت 5/59 درصد در کلاس بندی داده ها موفق تر عمل نموده است.

اولین و مهم ترین بخش ارزیابی فنی و اقتصادی هر کانسار پس از انجام مراحل مختلف اکتشافی آن، شبیه سازی و تخمین ذخیره کانسار و مشخص نمودن بخش قابل استخراج آن است. شبیه سازی زمین آماری با محاسبه ریسک و عدم قطعیت همراه با اندازه گیری ها، امکان ارزیابی ها و بررسی های دقیق اقتصادی و در نتیجه طراحی و برنامه ریزی های تولید دقیق تر را فراهم می کند. هدف از تحقیق حاضر مدل سازی سه بعدی منطبق با واقعیات، تخمین ذخیره و رسم منحنی عیار – تناژ کانسار مس جیان بوانات است. کانسار مس رگه ای جیان بوانات در 185 کیلومتری شمال شرقی استان فارس در منطقه بوانات در روستای جیان واقع شده است، در این کانسار آثار فعالیت های استخراج فلزات به صورت شدادی و کنده کاری و تونل های دنبال رگه با سیستم های نگهداری سنتی وجود دارد و نشان می دهد این کانسار از گذشته های دور مورد توجه و استخراج گسترده توسط پیشینیان بوده است، به طوری که حجم قابل توجهی سرباره مس در کل منطقه پراکنده است. در این تحقیق ابتدا داده های اکتشافی موجود، مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت، با رسم نمودار پراکندگی مقادیر عیار مس در مقابل محورهای مختصات مشخص شد که داده ها روند قابل توجهی ندارد و با رسم واریوگرام های جهتی لازم، ناهمسان گردی متغیر عیار مس در جهات مختلف بررسی شد و در نهایت با استفاده از روش اعتبارسنجی متقابل پارامترهای بهینه مورد نیاز برای تخمین به روش کریجینگ معمولی، شبیه سازی کریجینگ شاخص و شبیه سازی گوسی متوالی فرکتالی تعیین و تخمین ذخیره مس این کانسار در یک مدل بلوکی 5*4*2 متری انجام شد. همچنین تلاش شد از روش کریجینگ شاخص چندگانه نیز برای تخمین ذخیره کانسار استفاده شود اما به دلیل کمبود اطلاعات اکتشافی موجود و عدم نمایش ساختار فضایی داده ها در واریوگرام های شاخص از این روش استفاده نشد و بجای آن از روش کریجینگ شاخص میانه استفاده شد. با توجه به رگه ای بودن کانسار مس جیان و توانایی روش های شبیه سازی فرکتالی در شبیه سازی این گونه کانسار ها از شبیه سازی فرکتالی نیز به منظور تخمین ذخیره ی این کانسار استفاده شد. برای این منظور کد فرترن این الگوریتم تحت نام sgfract جهت شبیه سازی سه بعدی این کانسار، اصلاح و به کار گرفته شد. منحنی های عیار – تناژ نتایج رسم شد و نتایج سه روش مذکور با یکدیگر مقایسه شدند. بر اساس نتایج بدست آمده شبیه سازی فرکتالی بسیار بهتر از سایر روش های به کار گرفته شده توانست ضخامت کم و ناپیوستگی های رگه کانسار بوانات را مطابق با ویژگی های زمین شناسی شبیه سازی کند، همچنین این روش بر خلاف روش های کریجینگ معمولی و شبیه سازی کریجینگ شاخص میانه توانست ساختار رگه ای را در محدوده مطالعه گسترش دهد. مقایسه توزیع عیار مس در گستره سه بعدی کانسار نشان داد که روش هندسه فرکتال تطابق بهتری با واقعیت¬های شناخته شده کانسارهای رگه ای که توسط تکتونیک محلی کنترل شده است ارائه می دهد و توانسته رفتار رگه کم ضخامت و پر عیار را به خوبی شبیه سازی نماید.

یکی از راهکارهای مدیریت پایدار منابع آب، استفاده مجدد از پساب می باشد که با توجه به طیف وسیع آلاینده های زیست محیطی موجود در آن، نیازمند تصفیه اضافی و استانداردسازی بر اساس نوع مصرف است. امروزه با توجه به هزینه های بالای راهکارهای متداول تصفیه، استفاده از روش های زیستی چون تالاب های مصنوعی جهت کاهش آلاینده های اینگونه پساب ها، افزایش چشمگیری یافته است. تالاب های مصنوعی بر اساس پارامتر رژیم جریان به سه دسته تالاب های مصنوعی سطحی، زیرسطحی افقی و زیرسطحی عمودی تقسیم بندی می شوند. انتخاب نوع طراحی سیستم علاوه بر توجه به توصیف جنبشی واکنش های بیولوژیکی تصفیه، به آگاهی از الگوی جریان نیز وابسته است. بدین منظور این پژوهش اثرات نحوه توزیع جریان بر سیستم تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی را دنبال نموده است و به عنوان پارامتر متغیر برای شبیه سازی، از آرایش های ورودی جریان استفاده شده است. این آرایش ها شامل حالت ورودی وسط (1)، ورودی گوشه(2) و ورودی یکنواخت (3) بود و در تمامی حالات خروجی ثابت بوده است. در این پروژه از سیستم تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی به ابعاد 4×26 متر و با شیب 1 درصد استفاده شده است. به منظور تعیین اثرات هیدرولیکی توزیع جریان در سیستم تالاب مصنوعی از ردیاب اورانین برای ترسیم منحنی زمان ماند هیدرولیکی در هر آرایش استفاده شده است. زمان ماند میانگین هر آرایش به ترتیب 4/532، 23/242 و 4/657 روز بوده است. با توجه به رابطه مستقیم پخشیدگی جریان با cpeak (غلظت حداکثر) منحنی زمان ماند، روند حرکت جریان در سیستم به وضوح مشخص می شود. آرایش ورودی یکنواخت با کمترین میزان cpeak، یکنواختی جریان در طول سیستم را توصیف می کند. همچنین پس از ترسیم منحنی زمان ماند و محاسبه پارامترهای هیدرولیکی مشخص گردید که آرایش های 1 و3 دارای حجم مؤثر 5/87 درصد بودند در حالی که این مقدار در آرایش 2، 1/62 درصد بوده است. این بدین معناست که میزان حجم مرده در آرایش 2 معادل با 38 درصد است و همچنین میزان مسیرهای میان بر موجود در آرایش 2 نیز بیشترین مقدار را داشته است که نشان از عملکرد هیدرولیکی نامناسب آن می باشد. میزان راندمان هیدرولیکی هر آرایش به ترتیب 96، 57 و 94 درصد بوده است. همچنین به منظور درک تغییرات داخل محیط متخلخل تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی مذکور از نرم افزار پیشرفته بر پایه المان محدود کامسول استفاده شد. نتایج پهنه بندی فشار و بارهیدرولیکی کل در سیستم حاکی از توزیع همگون و یکنواخت فشار از ورودی به سمت خروجی در آرایش 3 می باشد. مسیرهای جریان وخطوط هم فشار ترسیمی در محیط کامسول گواه این ادعاست. این در حالی است که میزان اختلاف مناطق پرفشار و کم فشار در آرایش 1 و بخصوص در آرایش 2 بیشتر می باشند. دامنه تغییرات بارهیدرولیکی در هر آرایش به ترتیب برابر با 14/35، 15/25 و 13/05 سانتی متر می باشد. تغییرات فشار در مقاطع طولی و عرضی نشان دهنده پخشیدگی ابتدایی جریان در ورودی و تغییرات خطی آن به سمت خروجی است اما میزان و شدت آن در هر آرایش متفاوت است. همچنین معادلاتی برای محاسبه بار هیدرولیکی در سیستم مذکور و در آرایش های مختلف ورودی جریان برازش داده شد تا بتوان بار هیدرولیکی را در هر نقطه از سیستم مورد محاسبه قرار داد. به منظور امکان پیش بینی رفتار هیدرولیکی محیط متخلخل، شبیه سازی محیط های متخلخل گوناگون در نرم افزار کامسول صورت گرفت و رابطه بین هدایت هیدرولیکی و میزان فشار بدست آمده است. به طور کلی با توجه به زمان ماند میانگین و پارامترهای هیدرولیکی حاصل، آرایش ورودی یکنواخت با رعایت نکاتی خاص به عنوان بهترین آرایش ورودی جریان در سیستم تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی شناخته می شود و سپس آرایش ورودی وسط نیز دارای عملکرد مناسبی می باشد.

در سال های اخیر افزایش عمق معدنکاری و وجود ذخایر زیرسطحی در بستر سنگی سبب گردیده تا مطالعات هیدروژئولوژی در بدست آوردن اطلاعاتی دقیق از محیط ناهمگن سازند زیرسطحی موثر باشد. به عبارتی با تغییر جنس سازندها با افزایش عمق از آبرفت به سنگ، پیچیدگیهای مساله نیز بیشتر میگردد. به نحوی که جریان دیگر در تمام محیط انتقال نمییابد و تنها توسط مجراهایی نظیر شکستگیها و گسل های منطقه جابجایی صورت میگیرد. با این تفاسیر ابتدا لازم است تا ناپیوستگیها شناسایی شده و سپس به بررسی نحوه حرکت جریان در این محیط ناهمگن پرداخته شود. با توجه به حضور آب در پیت های شمالی و جنوبی معدن سنگ آهن سهچاهون، در این تحقیق سعی شده تا شناختی از وضعیت هیدروژئولوژی محدوده انجام پذیرد و با توجه به هجوم آب به درون کارگاه استخراج به مدلسازی جهت جریان در محدوده پرداخته شود.در انجام این تحقیق با گردآوری اطلاعات گوناگون اعم از اطلاعات زمین شناسی، مورفولوژی، تکتونیکی، هواشناسی، ژئوفیزیک، ژئوشیمی، هیدروژئولوژی و اطلاعات زیرسطحی کسب شده از حفاریها، سعی شده تا یک نظریه جامع و کامل در زمینه هیدروژئولوژی محدوده معدن سهچاهون ارائه گردد. در ابتدا با بررسی نتایج نمونههای هیدروشیمی تهیه شده سعی در مشخص کردن تیپ آب های موجود در بخش آبرفتی و سنگی گردید. بررسی دادههای مربوط به بارش و تبخیر، بررسی شکستگی ها و گسل های منطقه و بررسی داده های مربوط به آزمایش های لوژن و لوفران از مراحل انجام گرفته میباشد. با استفاده از اطلاعات زمین شناسی سطحی و مقاطع موجود و همچنین با استفاده از اطلاعات گمانه های لیتولوژی حفر شده در محدوده کارگاه استخراج و اطراف آن به ساخت مدل سه بعدی زمین شناسی پرداخته و سپس خروجی این مدل به عنوان هندسه آبخوان در نظر گرفته شد. در مرحله بعد به مدلسازی کمی حوضه آبریز در حالت پایدار به منظور تعیین شرایط مرزی مدل هیدروژئولوژی محدوده اطراف معدن به ابعاد 5/5 کیلومتر مربع پرداخته شد. سپس با هدف پیش بینی تغییرات سطح ایستابی در سالهای آتی مدل ناپایدار حوضه آبریز از سال 1379 تهیه شد. به منظور صحت سنجی نتایج مدلسازی عددی انجام گرفته اقدام به نمونه برداری سطح ایستابی از پیزومترهای موجود در محدوده و در 4 نوبت گردید.وجود ناهمگنی در مقیاس کارگاه استخراج نشان دهنده عدم وجود یک آبخوان مشخص میباشد. همچنین به علت قرار گرفتن معدن در محیط بیابانی آبهای موجود در منطقه دارای غلظت بالای یونهای کلر، سدیم و پتاسیم میباشند. نتایج حاصل از مدلسازی عددی حوضه اّبریز در حالت پایدار با 61 درصد همبستگی قابل قبول می باشد. ورودی آب در مدل کارگاه استخراج روباز از قسمت جنوب شرقی و خروجی آن از قسمت شمال غربی محدوده است. نتایج مدلسازی ناپایدار همبستگی بالای 94 درصد را در سال 83 و 90 درصد را در سال 93 نشان میدهد. با توجه به نتایج مدل، تغییرات سطح ایستابی برای دوره های زمانی 6 ماه، یکسال، دوسال و پنج سال آینده پیشبینی گردید. میزان تغییرات هد آب پیش بینی شده در طول دورههای زمانی متفاوت کم میباشد. وجود شکستگیها سبب نوسانات شدید در سطح ایستابی منطقه میشود که این موضوع هم از داده های واقعی و هم از طریق مدل بدست آمد.