بررسی میدانی و عددی تاثیر گل آلوده سازی آب بر روی کاهش نشت از کانال‌های خاکی و قسمت خشکه کار قنوات

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده مهندسی، گروه عمران، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، گروه عمران، زاهدان ، ایران

چکیده

ایرانیان از دیرباز با احداث قنات اقدام به استحصال آب از منابع آب‌های زیرزمینی نموده اند. در صورتی که قنات در خاکی با ضریب نفوذپذیری زیاد احداث شده باشد، نشت آب در قسمت خشکه کار تعیین کننده خواهد بود. یکی از روش‌هایی که برای کاهش تلفات آب در خشکه کار مخصوصا در گذشته ها استفاده شده است، روش گل آلوده سازی آب است. در این تحقیق به بررسی میزان تاثیر گل آلوده سازی آب بر روی کاهش نشت ازکانال خاکی با مقطع ذوزنقه که نزدیکترین شکل به مقطع عرضی خشکه کار قنات ها است پرداخته شد. بدین منظور کانالی خاکی با مشخصات معلوم احداث گردید و در دو مرحله آب زلال و گل آلود از آن عبور داده شد و نشت با روش آزمایش برکه اندازه‌گیری شد. برخی از مهمترین نتایج این تحقیق عبارتند از: 1- عبور آب گل‌آلوده از کانال در بازه زمانی کوتاه و تشکیل لایه رسوبی می تواند نشت کانال را به میزان 46 درصد کاهش دهد. 2- در تحلیل عددی مشخص شد که عمده‌ترین عامل کنترل نشت در کانال‌های خاکی با داشتن لایه سطحی نازک از رسوبات، لایه سطحی خاک می‌باشد.3-نتایج بررسی ها نشان داد که نتایج بدست آمده از روش بوور برای هر دو حالت وجود و عدم وجود لایه نازک از رسوبات با نتایج آزمایشگاهی دارای انطباق مناسبی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental and numerical investigation of the effects of muddy water on seepage reduction in earthen channels and dry zone of qanat

نویسندگان [English]

  • Ali Nasirian 1
  • Ali Mohtashami 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran
2 University of Sistan and Baluchestan, Faculty of Engineering, Civil Engineering Department, Zahedan, Iran
چکیده [English]

The ancient Iranians have used the underground water resources by excavating Qanats. If the Qanat is excavated in soils with high permeability coefficient, seepage in dry zone is the determinant part. One of the methods which is used for reduction of water-loss in dry zones is getting the water muddy. This study is about the investigation of the effects of muddy water on seepage reduction in trapezoid earthen channels which has the most resemblance to dry zones of qanats. In order to achieve this purpose an earthen channel with determined characteristics was excavated. In two stages fresh water and muddy water are conveyed into the channel and finally seepage was measured by using pondage test. The results have revealed that: 1- With moving the muddy water in a small period of time with forming sedimentary layer the seepage can be reduced more than forty-six percent (46%). 2- Numerical analysis indicated that the most significant factor in seepage reduction is sedimentary layer. 3- The achieved results from investigation showed in both conditions the Bouwer method indicates good correspondence with experimental results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sealing
  • Plaxis
  • earthen channel
  • Bouwer method
  • Seepage
Byrnes, R.P. and Webster, A.,(1981), Direct measurement of seepage from earthen channels, Australian Water Resources Council, Technical Paper No. 64., Australian Government Publishing Service, Canberra, Aust.

Smith, R.J., and Turner, A.K., (1982), Measurements of seepage from earthen. Irrigation Channels. Civ. Eng. Trans., Inst. Eng. Aust., CE24 (4), 338-345.

Kraatz, D.B., (1977), Irrigation canal lining, FAO Land and Water Development Series No. 1, FAO, United Nations, Rome, Italy.

Brockway, C.E., (1973), Investigation of natural sealing effects in irrigation channels, Water Research Institute, University of Idaho.

Blaschke, A. P., Steiner, K., Schmalfuss, R., Gutknecht, D. and Sengschmitt, D., (2003), Clogging processes in hypothetic interstices of an impounded river, the Danube at Vienna, Austria, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

Herrero, A., Berni, C.Camenen, B. and Thollet, F., (2014), Infiltration of silt-sized sediment in a gravel-bed channel, EGU General Assembly 2014, held 27 April - 2 May, 2014 in Vienna, Austria, id.7107.

Gibson, S.,  Abraham, D., Heath, R., and  Schoellhamer, D. (2009), Vertical gradational variability of fines deposited in a gravel framework, Sedimentology, 661-676.

Gibson, S., Heath, R., Abraham, D., and Schoellhamer, D., (2011), Visualization and analysis of temporal trends of sand infiltration into a gravel bed, Water Resources Research

Wu, F. and Huang, H., (2000), Hydraulic Resistance Induced by Deposition of Sediment in Porous Medium, Journal of Hydraulic Engineering, 7(547), 547-551.

Dang, F., Liu, Y., Chen, J. et al., (2006), Muddy water seepage theory and its application, SCIENCE CHINA SER E 49(4), 476-484.

Wu J., (2008). Mechanism and process simulation for chemical clogging of the tailing dam. School of Environmental Science and Engineering Shanghay Jiao Tong University.

Bouwer, H., Ludke, J., Robert C. (2012), sealing pond bottoms with muddy water, Journal of Guangxi Universit,: Nat Sci Ed, 37(2), 224-228.

Naghavi, B. and Maghrebi, M., (2010), Experimental Study of Sediment Flow Discharge in New System of Bottom Intakes with Porous Media, Transport in Porous Media,  867-884.

Ulrich, C., Hubbard, S., Florsheim, J., Rosenberry, D., Borglin, S., Trotta, M., and Seymour, D. (2015), Riverbed Clogging Associated with a California Riverbank Filtration System: An Assessment of Mechanisms and Monitoring Approaches, Journal of Hydrology, 1740-1753.

Simpson, S. and Meixner, T. (2012), Modeling effects of floods on streambed hydraulic conductivity and groundwater-surface water interactions, Water Resources Research.

Feng-jie,Y. (2012), Study on seepage stability mechanism of an inclined-wall earth and rock-fill dam based on muddy water seepage theory, Journal of  Water-Power, 38(10), 24-27.

Pholkern, K., Srisuk, K., Grischek, T., Soares, M., Schäfer, S., Archwichai, L., Saraphirom, P., Pavelic, P., and , (2015), Riverbed clogging experiments at potential river bank filtration sites along the Ping River, Chiang Mai, Thailand. Environmental Earth Sciences,

Xu, S. J., Dang, F. N., Cheng, s. Z. , (2011), Research of muddy water seepage theory and anti-seepage technique for plain reservoirs, Journal of Rock and Soil Mechanics, 32(07), 2093-2098.

 Bouwer, H., (1969), Theory of seepage from open channels, In: V.T. Chow (Ed.), Advances in Hydro science, Academic Press, NY, USA, 5, 121-172