توسعه مدل ریاضی دو بعدی برای جریان در سد پاره سنگی با مصالح غیر همگن

در کشور های سیل خیز و در ایران بخصوص در قسمت های شمالی کشور ، تقریبا همه ساله سیل هایی اتفاق می افتد. استفاده از سدهای پاره سنگی می تواند راه حل مناسبی برای کنترل سیلاب باشد. این نوع از سدها طوری عمل می کنند که هیدروگراف خروجی از آنها دارای نقطه اوج پایین تری نسبت به هیدروگراف ورودی می باشد. از طرف دیگر از این سازه هایی که با هزینه ارزان ساخته می شود میتوان برای ایجاد سطح آب مورد نیاز به جای سریز های اوجی شکل که ساخت آنها هزینه بالایی دارد و از طرف دیگر نیاز به مراقبت بالایی دارد استفاده نمود. بنابراین طراحی صحیح این سازه ها باید مورد توجه قرار گیرد . در جریان دارسی: در این حالت رابطه خطی بین سرعت جریان و گرادیان هیدرولیکی برقرار می باشد. اما هنگامی که محیطی که آب از آن عبور می نماید درشت می شود قانون دارسی بر قرار نمی باشد. در این حالت رابطه غیر خطی بین سرعت و گرادیان هیدرولیکی برقرار می باشد. این رابطه را میتوان به دو صورت i=?v+?v^2 و i=?^ v^(?? ?^ ) نمایش داد. که مقادیر ? و ? با روش های بهینه سازی بدست می آیند. در تحقیق حاضر ، از ترکیب ترم پیوستگی معادلات سنت ونانت و رابطه میان سرعت و گرادیان هیدرولیکی و حل معادله بدست آمده با استفاده از روش عددی حجم کنترل ، مقادیر ارتفاع هیدرولیکی در نقاط مختلف سد بدست آمده است. سدی که از دو لایه با اندازه متوسط سنگدانه های مختلف تشکیل شده است که بصورت افقی بر روی هم گذاشته شده است. برای این منطور مدلی در محیط matlab براساس معادلات بدست آمده حاصل از انفصال معادلات با روش عددی حجم کنترل نوشته شد. در این مدل دبی و سطح آب بالادست محاسبه می گردند و مقدار سطح آب پایین دست به عنوان ورودی به مدل داده می شود پس از اجرای مدل مشاهده گردید که مقدار دبی و ارتفاع آب بالادست بدست آمده زیر 10 درصد با دبی و ارتفاع آب بالادست مشاهده شده در آزمایشگاه اختلاف دارد. همچنین در این تحقیق از روابط حاکم بر جریان در خاک های چند لایه بهره گرفته و ضریب هدایت هیدرولیکی معادلی براساس این روابط در محیط پاره سنگی بدست آمده است. بدین ترتیب که حل مسئله را با یک ضریب هدایت هیدرولیکی انجام می دهیم. برای این کار دبی مشاهده ای را با دبی بدست آمده با توجه به هدایت هیدرولیکی معادل مورد قیاس قرار می دهیم اگر دبی بدست آمده اختلافی با دبی اندازه گیری شده در آزمایشگاه نداشت یا اختلاف ناچیزی با این دبی داشت آنگاه رابطه بکار رفته برای بدست آوردن ضریب هدایت هیدرولیکی معادل می پذیریم. نتایج نشان داد که روابط حاکم بر جریان در خاک های چند لایه در محیط سنگدانه ای چند لایه نیز برقرار می باشد و میتوان از آنها استفاده نمود.