کاربرد شبیه سازی عددی در تعیین موقعیت و ابعاد سوراخ آب (Weep Hole) کانال بتنی تحت ترازهای مختلف آب‌زیرزمینی

Abstract

یکی از بزرگ‌ترین مشکلات شبکه‌های آبیاری و زهکشی، تخریب یا آسیب دیدگی پوشش بتنی کانال‌ها می‌باشد که منشأ آن در بسیاری از مواقع، نیروی زیرفشار است. نیروی زیرفشار به دلیل عدم کنترل فشارهای هیدرواستاتیک آب زیرزمینی بر دیواره و کف کانال اتفاق می‌افتد. هدف از این تحقیق بررسی موقعیت و ابعاد سوراخ آب در کف و دیواره کانال بتنی و تأثیر آن روی میزان دبی نشتی معکوس، زیرفشار و گرادیان هیدرولیکی در ترازهای مختلف آب زیرزمینی است. برای این منظور کانال بتنی با پی نفوذپذیر با هندسه فرضی توسط نرم افزار Seep/W شبیه سازی گردید. متغیرهای بررسی شامل ابعاد (5، 10 و 15 سانتی‌متر) و موقعیت‌های مختلف سوراخ آب (در حالت تکی و ترکیب دوتایی) تحت سه تراز مختلف آب زیرزمینی (1، 1/5 و 2 متر) بود. نتایج تحقیق نشان داد که در تمامی ابعاد سوراخ آب‌ها، افزایش عمق آب زیرزمینی باعث افزایش خطی دبی نشتی معکوس به داخل کانال بتنی و گرادیان هیدرولیکی خروجی می‌شود. همچنین در تمامی سوراخ آب‌ها، افزایش قطر باعث کاهش نیروی زیر‌فشار می‌شود. در صورت استفاده از دو سوراخ آب‌، دبی نشتی معکوس به داخل کانال و نیروی زیر فشار، به ترتیب بیشتر و کمتر از یک سوراخ آب می‌باشد. به عبارت دیگر، قرارگیری دو سوراخ آب‌ در موقعیت 6 و7 =N از لحاظ نیروی زیر فشار و دبی نشتی معکوس عملکرد مطلوبی را از خود نشان داد. در صورت قرارگیری دو سوراخ آب در موقعیت‌های 2 و3 =N، نیز بهترین عملکرد را از نظر حداقل گرادیان هیدرولیکی خروجی داشت.