تعیین ضریب آب گذری معادل در سدهای پاره سنگی دو لایه افقی و دو لایه عمودی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری سازه های آبی،دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، ایران

2 گروه سازه های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

سدهای پاره­سنگی لایه­ای با لایه­های­افقی و  لایه­های عمودی دو نوع از سدهای ناهمگن هستند که در کنترل سیلاب مورد استفاده قرار می­گیرند. در این سدها اختلاف ضریب­آب­گذری لایه­ها که به سبب اختلاف خصوصیات مصالح در هر لایه ایجاد
می­شود، سبب پیچیده­تر شدن محاسبات می­شود. بنابراین با یافتن یک ضریب ­آب­گذری معادل، می­­توان سد را به­صورت همگن در نظر گرفت که محاسبات آن نیز راحت­تر انجام­پذیر است.
در تحقیق حاضر یک مدل عددی دو­بعدی، برای بررسی جریان عبوری از سدهای پاره­سنگی دولایه تهیه شده است. بر­اساس نتایج به دست­آمده، در سدهای دولایه با لایه­های افقی، لایه پایینی نسبت به لایه بالایی تاثیر بیشتری بر ضریب ­آب­گذری معادل دارد به­طوریکه در صورت استفاده از سنگدانه­های درشت­تر در این لایه می­توان ضریب ­آب­گذری معادل را افزایش داد. در­حالیکه در سد با لایه­های عمودی ترتیب قرارگیری لایه­های ریز و درشت مهم نیست اما طول لایه­ها مهم است و هر چه لایه درشت­دانه­تر طول بیشتری نسبت به لایه ریزدانه­تر داشته باشد ضریب ­آب­گذری معادل نیز بیشتر می­شود. پس از تحلیل نتایج به دست­آمده، روابط جداگانه­ای جهت تخمین ضریب ­آب­گذری معادل در سدهای دولایه ارایه شده است. ضرایب همبستگی و جذر میانگین مربعات خطای این روابط برابر با 9422/0 و 016/0 برای سد با لایه­های افقی و 9602/0 و 036/0 برای سد دولایه با لایه­های عمودی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessing the Equivalent Hydraulic Conductivity of Rockfill Dam in Vertical and Horizontal Arrangements

نویسندگان [English]

  • Kolsoom Hasanavnd 1
  • Jamal Mohammad Vali Samani 2
1 Ph. D., Department of Water Structure Engineering, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University.
2 Department of Water Structures, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran، Iran
چکیده [English]

Rockfill dams are considered as detention structures, used to control floods. Due to rocks’ size and large pores in between, Darcy’s law is invalid in these dams.
Many studies have been conducted to investigate the non-linear flow in homogenous coarse porous media. Wilkins (1955), Ahmed and Sonada (1969), and Stephenson (1979) tried to introduce appropriate coefficients of the non-linear flow equation. Other studies have been also conducted to investigate the flow in heterogeneous rockfill structures, such as Hosseini and Joy (2007), introducing a one-dimensional model for non-linear flow in homogenous and heterogeneous coarse porous media. Realizing the importance of layered rockfill dams and the few conducted studies in this field, flow through layered rockfill dam, and horizontal and vertical arrangement of layers have been modeled in the current study.  In this regard, a two-dimensional numerical model solving the governing equations by finite volume method has been developed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • equivalent hydraulic conductivity
  • two layered rockfill dam
  • control volume method

1-    Asiaban, P.; Amiri Tokaldani, A. and Omid, M. H.; 2014. Investigation of Bed Load Transport Through Rockfill Dam. Journal of Water Science and Engineering, 38(3), pp.155-164 . (In Persian).

 

2-    Ergun S. 1952. Fluid flow through packed columns, Chemical Engineering Progress, 48( 2), pp. 89-94.

 

3-    Forchheimer, P.; 1901. Wasserbewegung durch boden . Zeit. Ver. Deutsch. Ing., 45,pp. 1781–1788 (in German).

 

4-    Hosseini, S.M. and Joy, D.M. 2007. Development of an unsteady model for flow through coarse heterogeneous porous media applicable to valley fills. International Journal of River Basin Management, 5(4), pp.253-265.

 

5-    Samani, H.M.V., Samani, J.M.V. and Shayannejad, M. 2003. Reservoir routing using steady and unsteady flow through rockfill dams. Journal of Hydraulic Engineering, 129(6), pp. 448–454.

 

6-    Samani, J. M. V., Samani, H. M. V. and Shaiannejad, M. 2004. Reservoir routing with outflow through rockfill dams. IAHR Journal of Hydraulic Research, 42(4), pp. 435-439.

 

7-    sedghi Asl, M., Rahimi, H.;Farhoodi, J. and Samani, J. M. V.,2011. Analysis of the Water Surface Profiles through Coarse Porous Medium. Iranian Water Research Journal,  4 (7), pp.77-84. (In Persian).

 

8-    Shayannejad, M. and Ashjazadeh, S., 2014. A hydraulic investigation of flow through a two-layered rockfill dam using an experimental model. International Bulletin of Water Resources and Development. 3(6), pp. XVII-XIX.

 

9-         Stephenson, D. 1979. Rockfill in Hydraulic Engineering. Elsevier Scientific, Publishing Co.,Amsterdam, the Netherlands.

 

10- Wilkins, J. 1956. Flow of water through rockfill and its application to the design of dams. 2nd Australia New Zealand Conference On Soil Mechanics And Fundation Engineering, Christchurch, New Zealand.

 

11-Roshanfekr, A.; Zahiri , J. and Kashefipour, S. M.; 2009. Presenting Some Equations for Calculating the Non-Darcy Flow Coefficients in Rockfills. Journal of Water and Soil, 24 (5),pp.855-863. (In Persian).

 

12- Zeng Z. and Grigg R. 2006. A criterion for non-Darcy flow in porous media.Transport In Porous Media, 63, pp. 57-69.