شبیه‌سازی تراوش در محیط متخلخل با استفاده از روش احجام محدود با شبکه‌بندی نامنظم مثلثی

Abstract

<strong>بررسی جریان آب در خاک‌های اشباع و غیر‌اشباع به‌منظور تعیین دبی نشت، فشار آب منفذی، نیروی بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی در طراحی سدها مورد توجه متخصصین است. شبیه‌سازی عددی یک روش سریع و کم‌هزینه برای مطالعه حرکت آب در محیط متخلخل است که در دهه‌های اخیر رشد چشم‌گیری داشته است. در این تحقیق، معادله </strong><strong>ریچاردز در حالت دو بعدی و غیرماندگار </strong><strong>با استفاده از </strong><strong>روش عـددی حجم محدود </strong><strong>و شبکه‌بندی نامنظم مثلثی </strong><strong>جداسازی و</strong><strong> یک مدل </strong><strong>کامپیوتری تهیه شد که قابلیت شبیه‌سـازی حرکت آب در خاک اشـباع و غیراشـباع را دارد. </strong><strong>در این مدل به‌منظور محاسبه هدایت هیدرولیکی در محیط غیراشباع برای شبیه‌سازی جریان می‌توان از رابطه ون‌گنوختن و یا توابع دیگر استفاده کرد. مدل عددی در دو بخش جریان محصور و غیرمحصور با داده‌های آزمایشگاهی سایر پژوهشگران صحت‌سنجی شد. متوسط خطای مدل عددی در محاسبه فشار در جریان محصور و غیرمحصور به‌ترتیب 1/1 و 5/1 درصد و متوسط خطای آن در محاسبه دبی نشت در جریان غیرمحصور 6/5 درصد است، که دقت مناسبی برای مدل عددی است. یکی از موارد بسیار مهم در کنترل پایداری سدهای خاکی، میزان فشار آب منفذی و نیروی نشت ایجاد‌شده در شرایط وقوع افت ناگهانی سطح آب در مخزن است. متوسط درصد خطای محاسبه فشار آب منفذی در شرایط نشت غیرماندگار توسط مدل عددی 6/5 درصد است. در شرایط افت ناگهانی سطح آب، توزیع فشار در جریان غیرماندگار در بخش‌های بالادست از حالت هیدرواستاتیک مقداری خارج شده و باعث اختلاف فشار آب منفذی محاسباتی و مشاهداتی می‌شود.</strong>