بررسی هیدرولیک جریان در سرریز سدهای زیرزمینی

امروزه استفاده از آب های ذخیره شده در زیر سطح زمین و در لایه های آبدار زیرزمینی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در مناطق خشک و یا گرمسیری که دارای آب و هوای موسمی هستند، بایستی در فصول بارانی آب را در زیر سطح زمین ذخیره نمود تا در فصول خشک بتوان از آن استفاده کرد. استفاده از سدهای زیرزمینی به صورت دیواره ی آب بند در مسیر جریان در لایه های آبدار به منظور ذخیره ی آب پشت دیواره ی سد یکی از روشهایی است که در سالهای اخیر جهت ذخیره ی آب های زیرزمینی مورد توجه ویژه قرار گرفته است. بررسی مشخصات هیدروژئولوژیکی منطقه وانتخاب محل مناسب جهت احداث اینگونه سدها همواره مورد نظر متخصصان بوده است. اما تحقیق در مورد جنس بدنه این گونه سدها و تعیین ضخامت و ارتفاع سدهای زیرزمینی نیز در سال های اخیر توسط دانشمندان بررسی شده است. موضوعی که در طراحی سدهای زیرزمینی کم تر به آن توجه شده است و از اهمیت ویژه ای برخوردار است، بررسی سرریز در سدهای زیرزمینی است. پیش بینی سرریز در سدهای زیرزمینی به منظور خروج آب اضافی از آبخوان ضروری است. در صورت عدم پیش بینی سرریز مناسب در سدهای زیرزمینی در هنگام طراحی این گونه سدها و عدم خروج آب اضافی، سطح آب زیرزمینی بالا آمده تا جایی که به سطح زمین می رسد و علاوه بر آنکه کاربری سطح زمین را مختل کرده، آسیب های جبران ناپذیری را به محیط زیست وارد می کند. در تحقیق حاضر، تأثیر ابعاد هندسی و مشخصات سرریز بر عبور جریان آب زیرزمینی به پایین دست سد با توجه به مشخصات هیدرودینامیکی آبخوان بالادست مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین تأثیر پارامترهای مختلف هیدرولیکی بر میزان دبی عبوری از سرریز در سدهای زیرزمینی بررسی خواهد شد. در این تحقیق یک مدل آزمایشگاهی از آبخوان سدهای زیرزمینی شامل مخزن سد و سرریز سد زیرزمینی ساخته شد. در این مدل آزمایشگاهی تأثیر پارامترهایی نظیر ضریب هدایت هیدرولیکی لایه های آبدار، هد در بالادست سرریز سد زیرزمینی، ارتفاع سرریز سد و طول تاج سرریز سد بر میزان دبی عبوری از سرریز سد زیرزمینی در حالت پایدار مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان می دهند که با افزایش ضریب هدایت هیدرولیکی مصالح آبخوان، دبی عبوری از سرریز افزایش می یابد. همچنین با افزایش ارتفاع سرریز، هد در بالادست سرریز سد و طول تاج سرریز نیز دبی عبوری از سرریز سد افزایش می یابد. به منظور بررسی کلیه عوامل موثر و تحلیل اثرات آنها بر میزان دبی عبوری از سرریز در سدهای زیرزمینی از نرم افزار seep 3d استفاده شده است. ابتدا نتایج مدل عددی با استفاده از نتایج آزمایشات صحت سنجی گردیده و سپس مدل های مختلفی از سدهای زیرزمینی در نرم افزار seep 3d ساخته شده و تأثیر پارامترهای مختلف بر دبی عبوری از سرریز سدهای زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی های مدل عددی نیز نشان می دهد که ضریب هدایت هیدرولیکی مصالح آبخوان، هد در بالاست سد زیرزمینی و عرض موثر در جریان آب های زیرزمینی بیشترین تأثیر را بر دبی عبوری از سرریز در سدهای زیرزمینی دارا می-باشند. در ادامه به منظور بررسی دقیق تر تأثیر پارامترها، آنالیز ابعادی بر روی پارامترهای حاکم انجام پذیرفته و در نهایت رابطه ا ی جهت تخمین دبی عبوری از سرریز در سدهای زیرزمینی ارائه شده است.