بررسی آزمایشگاهی توزیع فشار در جریان ماندگار درون مصالح زهکشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه زنجان

2 دانشجوی دکتری مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه

3 دانشیار گروه مهندسی عمران دانشگاه زنجان، زنجان

چکیده

توزیع فشار در هر دو تحلیل یک بعدی و دو بعدی جریان ماندگار در محیط متخلخل درشت‌دانه اهمیت فراوانی دارد. در پژوهش حاضر، توزیع فشار به‌صورت آزمایشگاهی در طول و ارتفاع محیط سنگریز برای سه دانه‌بندی ریز، متوسط و درشت در سه طول 5/0، 1 و 5/1 متری بررسی شده است. برای اندازه‌گیری فشار از پیزومتر در کف و دیواره‌های فلوم آزمایشگاهی استفاده شده است. داده‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که؛ در بخش‌های اولیه محیط سنگریزه‌ای توزیع فشار واقعی (ثبت شده در آزمایشگاه) با فشار هیدرواستاتیک همخوانی نسبتا مناسبی داشته و با نزدیک شدن به انتهای محیط سنگریزه‌ای و افزایش انحنای سطح آب، اختلاف فشارهای مذکور افزایش می‌یابد. متوسط میانگین خطای نسبی (MRE) بین فشار واقعی و فشار هیدرواستاتیک برای دو نقطه انتهایی محیط سنگریز برای سه دانه‌بندی مذکور در محیط 5/0 متری به‌ترتیب برابر با 34/36، 36/32 و 64/33 درصد، برای طول 1 متری به‌ترتیب برابر با 63/33، 17/28 و 34/29 درصد و برای طول 5/1 متری نیز به‌ترتیب برابر با 46/39، 66/25 و 62/27 درصد به‌دست آمده است. به‌عبارت دیگر، برای بررسی جریان ماندگار در محیط متخلخل درشت‌دانه، استفاده از فشار واقعی باعث افزایش دقت در روند محاسبات خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Pressure Distribution in Steady Flow inside Drainage Materials

نویسندگان [English]

  • Alireza Mohamadi 1
  • Hadi Norouzi 2
  • Jalal Bazargan 3
1 Post Graduate Student of Hydraulic Structures, Department of Civil Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran.
2 PhD Candidate of Hydraulic Structures, Department of Civil Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran.
3 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Zanjan University, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Pressure distribution is of utmost importance in both 1D and 2D analysis of steady flow in coarse-grained porous media. In the present study, the pressure distribution in length and height of the gravel media has been investigated in a experimental for three gradations of small, medium, and large in three lengths of 0.5, 1, and 1.5 meters. A piezometer is used to measure the pressure on the floor and walls of the laboratory flume. Experimental data show that; in the initial parts of the gravel media, the real pressure distribution (recorded in the laboratory) has relatively a good agreement with the hydrostatic pressure, and as the end of the gravel media is approached and the increase of water level curve, the pressure difference increases. The average Mean Relative Error (MRE) between the real pressure and the hydrostatic pressure for the two endpoints of the gravel media for the three gradations mentioned in the 0.5 meter media are respectively equal to 36.34%, 32.36%, and 33.64%, for 1 meter length is equal to 33.63%, 28.17%, and 29.34% respectively and for 1.5 meter length, it is equal to 39.46%, 25.66%, and 27.62% respectively. In other words, to check the steady flow in the coarse-grained porous media, the use of real pressure will increase the accuracy of the calculation process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drainage Materials
  • Hydrostatic Pressure Distribution
  • Real Pressure Distribution
  • Steady Flow
شریعتی، ح.، خداشناس، س.، اسماعیلی، ک.، 1396. بررسی عوامل موثر بر آبگذری جریان از آبگیر کفی با محیط متخلخل در شرایط آب زلال. تحقیقات مهندسی سازه­های آبیاری و زهکشی، 69 (18): 17-30.
گودرزی، م.، بازرگان، ج، شعاعی، م.، 1399. تحلیل نیمرخ طولی سطح آب درون مصالح سنگریزه­ای با استفاده از تئوری جریان متغیر تدریجی با در نظر گرفتن نیروی درگ. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 51(2): 403-415.
Ahmed, N. and Sunada, D. K. 1969. Nonlinear flow in porous media. Journal of the Hydraulics Division. 95(6): 1847-1858.‏
Forchheimer, P. 1901. Wasserbewagung Drunch Boden, Z.Ver, Deutsh. Ing. 45: 1782-1788.
Hansen, D. Garga, V. K. and Townsend, D. R. 1995. Selection and application of a one-dimensional non-Darcy flow equation for two-dimensional flow through rockfill embankments. Canadian Geotechnical Journal. 32(2): 223-232.‏
Kovács, G., 1980. Developments in water science: seepage hydraulics. Elsevier Scientific Publishing Company.‏
Leps, T. M. 1973. Flow through rockfill, Embankment-dam engineering casagrande volume edited by Hirschfeld, RC and Poulos, SJ.‏
McWhorter, D. B. Sunada, D. K. and Sunada, D. K. 1977. Ground-water hydrology and hydraulics. Water Resources Publication.‏ LLC. U.S.Library.
Norouzi, H., Bazargan, J., Azhang, F. and Nasiri, R. 2021. Experimental study of drag coefficient in non-darcy steady and unsteady flow conditions in rockfill. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. 1-20.‏
Norouzi, H., Hasani, M. H., Bazargan, J., & Shoaei, S. M. 2022. Estimating output flow depth from Rockfill Porous media. Water Supply. 22(2): 1796-1809.‏
Sedghi-Asl, M., Rahimi, H. 2011. Adoption of Manning's equation to 1D non-Darcy flow problems. Journal of Hydraulic Research. 49(6): 814-817.
Sidiropoulou, M. G. Moutsopoulos, K. N. Tsihrintzis, V. A. 2007. Determination of Forchheimer equation coefficients and b. Hydrological Processes: An International Journal. 21(4): 534-554.
Stephenson, D. J. 1979. Rockfill in hydraulic engineering. Elsevier scientific publishing compani.‏ Distributors for the United States and Canada.
Ward, J. C. 1964. Turbulent flow in porous media. Journal of the hydraulics division. 90(5): 1-12.‏