نگرشی بر تحلیل عددی معادله ریچاردز جهت مدل‌سازی جریان در خاک‌های‌ غیر اشباع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

چکیده

بررسی جریان آب در خاک‌های غیر اشباع جهت تحلیل سازه‌های آبی حائز اهمیت ویژه‌ای است. نفوذ آب از سطح خاک و جریان آب در ستون خاک در چرخه هیدرولوژی خیلی  مهم بوده و با حل معادله ریچاردز براورد می‌شوند. در تحقیق حاضر نگرشی بر حل عددی معادله ریچاردز ارائه شده است. جهت تحلیل عددی معادله ریچاردز، ابتدا نوع معادله، شرایط مرزی آن و یک روش نسبتاً مدرن عددی به نام دیفرنشیال کوادرچر(LDQM) جهت حل آن مورد  بحث قرار گرفت. روش LDQM تاکنون در تحقیقات زیادی مورد استفاده قرار گرفته و دارای دقت، کارایی و پایداری قابل توجهی است. جهت ارزیابی نتایج، از جواب های تحلیلی ارائه شده در پیشینه تحقیق و همچنین از داده‌های آزمایشگاهی استفاده گردید. نتایج نشان داد که روش LDQM از نظر دقت، پایداری و کارآیی در جایگاه مناسبی قرار دارد و پیشنهاد می‌شود که جهت مدل‌سازی در حالت دو و سه بعدی نیز بررسی شود.
 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

On the Numerical Analysis of Richards' Equationfor Modeling Flow in Unsaturated Soils

نویسندگان [English]

  • Alireza Ghalambor 1
  • SeyedMohammadreza Hashemi 2
  • Shahrokh Zandparsa 3
1 Former Graduate Student of Water Engineering Department, Agriculture College, Shiraz University.
2 Assistant Professor of Water Engineering Department, Agriculture College, Shiraz University.
3 Associate Professor of Water Engineering Department, Agriculture College, Shiraz University.
چکیده [English]

The flux of water in unsaturated soils plays an important role in analysis of hydraulic structures. In addition, water infiltration from the soil surface and flux through the soil column are important processes in hydrologic cycles, which they were predicted using the Richards’ equation. The objective of the present research was to apply a novel numerical technique called Localized Differential Quadrature Method (LDQM) for modeling water flow in unsaturated soils. Up to now, LDQM has been used in many investigations and has been claimed as highly accurate, stable and efficient method. The 1-D Richards’ equation was used as a simple mathematical model. At first, the governing equation and associated initial and boundary conditions were described. Then the implementation of the method for discretization of governing equations was discussed. An analytical solution data and experimental measurements were employed for evaluation of the results. It was concluded that, LDQM has high accuracy and efficiency. The application of the method for 2D and 3D cases is recommended for future researches.

 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flow in unsaturated soil
  • Richards’ equation
  • Localized Differential Quadrature Method