شبیه‌سازی حل تحلیلی، عددی و آزمایشگاهی نشت جریان ترانشه‌ای در زهکشی

Abstract

در این پژوهش حل تحلیلی و عددی جریان ماندگار زهکشی در سه ترانشه مستطیلی، نیم‌دایره‌ای و مثلثی ارائه شد. حل تحلیلی به‌کمک نگاشت همدیس و تئوری پتانسیل مختلط و حل عددی در برنامه SEEP/W به‌روش اجزا محدود صورت گرفت. همچنین با طراحی یک مدل فیزیکی در آزمایشگاه مقدار جریان خروجی از لوله زهکش در پنج عمق10، 20، 30، 40 و 50 سانتی‌متر هر سه ترانشه اندازه‌گیری شد. به‌طوری‌که بیشینه تخلیه در شرایط آزمایش در ترانشه‏های مستطیلی، نیم‌دایره‌ای 40 سانتی‏متر و در ترانشه مثلثی 30 سانتی‌متر به‌دست آمد. دقت نتایج از اختلاف بین دو دبی بی‌بعد نشت از ترانشه (q_s/k_s) برای حل تحلیلی و عددی با مقادیر آزمایشگاهی در قالب دو آماره جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تعیین(R²) سنجیده شد. مقدار RMSE حل تحلیلی در ترانشه مثلثی 048/0، نیم‌دایره 061/0، مستطیلی071/0 با ضریب تعیین 99/0، 98/0 و 98/0 و در حل عددی به‌ترتیب 045/0، 056/0 041/0، با ضریب تعیین87/0، 97/0 و 97/0 به‌دست آمد. مقایسه بین نتایج شبیه‌سازی تحلیلی و عددی با آزمایشگاهی نشان داد که هر دو روش توانستند با دقت بالایی جریان ترانشه‌ای را شبیه‌سازی کنند. با این حال دقت حل عددی در آزمایش حاضر به‌دلیل در نظر گرفتن عمق ماندابی و شکل واقعی لوله زهکش می‌تواند بیش از حل تحلیلی باشد. در حل تحلیلی لحاظ برخی ساده‌سازی‌ها و فرضیات مانند ناچیز بودن اثر عمق ماندابی روی خاک و به‌صورت خط در نظر گرفتن محیط دایره‌ای لوله می‌تواند عامل کم­تر بودن دقت کار باشد. ضمن آن­که هیدرولیک جریان ورودی از منافذ به لوله زهکش در حل تحلیلی و حل عددی نسبت به روش آزمایشگاهی لحاظ نشده است.