ارزیابی و تحلیل حساسیت معادلات افت اصطکاکی جریان با سطح آزاد درون محیط‌های متخلخل سنگریزه‌ای

در این تحقیق، درستی معادلات مختلف افت اصطکاکی برای جریان آزاد غیر دارسی در محیط‌های متخلخل سنگریزه‌ای ارزیابی شد که توزیع عمودی فشار در آنها غیر هیدرواستاتیک است. بیشتر معادلات ارائه شده برای جریان غیر دارسی بر اساس نتایج آزمایش‌های صورت گرفته در دستگاه‌های نفوذسنج و برای جریان یک بعدی است در حالی­که به­دلیل افت زیاد انرژی و شیب سطح آب در جریان آزاد درون محیط‌های متخلخل سنگریزه‌ای، انتظار می‌رود جریان دو بعدی و توزیع فشار غیر هیدرواستاتیک باشد. در این مطالعه با آزمایش‌هایی روی یک محیط متخلخل به طول 1 متر و شامل سه نوع سنگریزه با قطرهای متوسط 68/1، 27/2 و 84/4 سانتی‌متر و در دو دمای متفاوت آب به بررسی درستی برآورد مقدار افت انرژی جریان توسط معادلات مختلف جریان غیر دارسی پرداخته شده است. با افزایش دبی و افزایش زاویۀ سطح آب از 6 درجه، اختلاف بین عمق آب و فشار پیزومتری افزایش می‌یابد. همچنین، بر اساس تحلیل آماری، مناسب‌ترین معادلۀ افت اصطکاکی در جریان غیر دارسی با سطح آزاد، معرفی و با تحلیل حساسیت نیز مشخص شد که معادلۀ معرفی شده کمترین حساسیت را نسبت به تغییرات مقادیر ورودی دارد و نیز اینکه تخلخل، سرعت ظاهری جریان، قطر متوسط ذرات و لزوجت سینماتیک به­ترتیب بیشترین تأثیر را بر نتایج دارند.