تحليل نيمرخ طولي سطح آب درون مصالح سنگريزه‌اي با استفاده از تئوري جريان متغير تدريجي با درنظرگرفتن نيروي درگ

Longitude Profile Analysis of Water Table in Rockfill Materials Using Gradually Varied Flow Theory with Consideration of Drag Force

تحليل جريان در درون مصالح سنگريزه اي اغلب با حل معادله ديفرانسيلي كه از تركيب رابطه غيرخطي [i=mvn] و معادله پيوستگي به دست ميآيد، انجام ميگيرد. اين معادله ديفرانسيلي اولين بار توسط پاركين توسعه داده شده و حل آن به روش تفاضل محدود و متناسب با اعمال شرايط مرزي مسايل مورد نظر، بهنسبت حجيم و وقتگير است. اين محاسبات در شرايطي كه نيمرخ سطح آب در درون مصالح سنگريزه اي مشخص نباشد، با مشكلات بيشتري روبه رو خواهد بود. براي تحليل جريان در مصالح سنگريزه اي ميتوان از روش ديگري كه متكي به تيوري جريان متغير تدريجي است، استفاده كرد. محاسبات در اين روش در مقايسه با روش قبلي بسيار سادهتر و كم حجمتر است. بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد كه عدم در نظر گرفتن نيروي درگ در تيوري جريان هاي متغير تدريجي باعث ايجاد خطاي بزرگ در بخش هايي از جريان كه انحناي خطوط جريان و سطح آب زياد است، مي گردد. در پژوهش حاضر، براي اولين بار با استفاده از نتايج آزمايشهاي انجام شده توسط نگارندگان مقاله روي انواع مختلف مصالح سنگريزه اي، به بررسي تاثير نيروي درگ بر روي دقت محاسبات نيمرخ سطح آب با استفاده از تيوري جريان هاي متغير تدريجي پرداخته شده است. نتايج نشان مي دهد كه با در نظر گرفتن نيروي درگ، دقت محاسبات نيمرخ سطح آب در جريان ماندگار به ويژه در بخش هايي كه انحناي جريان زياد است به طور قابل توجهي افزايش مي يابد و مي توان به جواب هاي اميدواركننده اي دست يافت.

The flow analysis in rockfill materials is often fulfilled by solving differential equations that combine non-linear equation [i=mvn] and continuity equation. This differential equation has first been developed by Parkin. It's solution by finite difference method is massive and time consuming, proportion to boundary conditions at this particular case. These calculations would end up with more significant problems where the water table profile is not specified inside the rockfill material. For flow analysis in rockfill material, another method can be used which is based on the gradually varied flow theory. This method is very simple and less massive. Literature review shows a significant error in parts of flow in which the curvature of the streamlines is high, if drag force is not considered in the gradually varied flow theory. In the current study for the first time, using experimental data of different rockfill materials, the effect of drag force on water profile calculation accuracy was investigated considering gradually varied flow theory. The results show by considering drag force, the calculation accuracy of water profile at permanent flow, especially in high flow curve, would significantly increase and a promising results could be obtained.