سد خاکی همگن سازه ای است که با هدف استفاده بهینه از مصالح محلی برای کنترل و ذخیره رواناب سطحی احداث می شود. یکی از مهمترین عوامل تخریب این سازه، نشت از داخل بدنه و زیر پی می باشد. در این تحقیق، برای تعیین ابعاد مناسب زهکش افقی جهت کنترل نشت در شرایط ماندگار و غیرماندگار، آزمایش هایی بر روی مدل فیزیکی سد خاکی همگن انجام شد و نتایج با روابط تحلیلی موجود مقایسه گردید. سپس تحلیل عددی نشت با روش عددی بدون شبکه با استفاده از توابع شعاعی rbf انجام شد تا تأثیر تغییر طول و ضخامت زهکش بر کنترل نشت مورد بررسی و مقایسه با نتایج مدل فیزیکی قرار گیرد. نتایج این تحقیق نشان داد که در آزمایش های نشت ماندگار به ازای حداقل طول زهکش بدست آمده از رابطه چاهر(2004) و حداقل ضخامت، عملکرد زهکش قابل قبول نمی باشد. با افزایش ضخامت کارایی زهکش بهبود یافت اما مقدار پارامتر بدون بعد پوشش شیب پائین دست (d*) کمتر از مقدار قابل قبول بدست آمد. به ازای بقیه طول ها و ضخامت ها زهکش-ها در کاهش تراز سطح فریاتیک نشت عملکرد مناسب نشان دادند. محدوده تغییرات d* برای عمق آب 30 سانتی متر در مخزن سد 6/0- 1/0 بدست آمد در صورتی که به ازای گرادیان هیدرولیکی اول (عمق آب 35 سانتی متر در مخزن) محدوده تغییرات این پارامتر 4/0- 05/0 بدست آمد. در مجموع با بررسی سه گرادیان هیدرولیکی ناشی از عمق آب 35، 30 و 25 سانتی متر در مخزن مشخص گردید که طول حداکثر زهکش به ازای همه ضخامت ها و گرادیان های هیدرولیکی مختلف قابلیت کنترل نشت و ظرفیت تخلیه جریان نشتی را داشته است و پوشش شیب پائین دست ایجاد شده بیش از مقدار حاصل از رابطه چاهر (2004) می باشد. با اعمال گرادیان های هیدرولیکی چهارم و پنجم برای طول حداقل زهکش پوشش شیب پائین دست با افزایش ضخامت بترتیب برابر با 5/5، 2/6 و 2/6 سانتی متر برای گرادیان هیدرولیکی چهارم به ازای هر سه ضخامت زهکش برای گرادیان هیدرولیکی پنجم برابر با 4/6 سانتی متر بدست آمد. میزان پوشش شیب پائین دست در نزدیکی زهکش به طول متوسط با افزایش ضخامت بترتیب 6/11، 12 و 8/12 سانتی متر بدست آمد. این مقدار به ازای گرادیان هیدرولیکی پنجم به ازای ضخامت های زهکش مختلف بترتیب 9/13، 9/13 و 5/14 سانتی متر بدست آمد. به ازای طول حداکثر زهکش، حداکثر پوشش شیب پائین دست در این تحقیق برای گرادیان های هیدرولیکی چهارم و پنجم و برابر با 8/20 سانتی متر بدست آمد. در شرایط نشت غیرماندگار ناشی از تخلیه سریع با بررسی دو قطعه لغزشی ab و cd برای قطعه ab تغییرات ضریب اطمینان در محدوده 6/2-5/1 واقع شد که این محدوده برای قطعه cd، 2/2-3/1 بدست آمد. نتایج نشان داد که اگر 3/0l/h< باشد، زهکش دارای حداقل نسبت طول موثر(43/0l/h= ) می تواند پایداری در مقابل لغزش سطحی و عمیق را تأمین نماید. به ازای 3/0l/h> زهکش های با نسبت طول موثر متوسط (71/0l/h=) به ازای ضخامت متوسط به خوبی پایداری در مقابل لغزش را تأمین نمودند. زهکش های با نسبت طول موثر حداکثر (1/1l/h=) به ازای همه ضخامت ها و نسبت های افت سطح آب پایداری در مقابل لغزش سطحی و عمیق را میسر نمودند. همچنین به ازای حداقل ضخامت زهکش تغییرات زمانی ضرایب اطمینان در مقابل لغزش سطحی و عمیق بترتیب در محدوده 8/2-8/1 و 5/2-88/1 بدست آمد. برای حداکثر ضخامت موثر زهکش تغییرات زمانی ضرایب اطمینان در مقابل لغزش سطحی و عمیق بترتیب 3-2 و 3-2/2 حاصل شد. بنابراین نتایج نشان داد که به ازای حداکثر ضخامت موثر، ضریب اطمینان نهایی در مقابل لغزش سطحی و عمیق تقریباً با یکدیگر برابر می باشند. در انتها در تحلیل نشت با استفاده از روش عددی بدون شبکه با استفاده از توابع پایه شعاعی(rbf) سه تابع rbf بی نهایت هموار (گوسیان، کوادریک معکوس و مولتی کوادریک) مورد استفاده قرار گرفت و به ازای مقادیر مختلف فاصله هالتون و پارامتر شکل سطح فریاتیک حاصل از مدل عددی با نتایج مدل فیزیکی مقایسه گردید. نتایج نشان داد که برای تابع گوسیان با کاربرد کوچکترین ابعاد زهکش موثر، با افزایش فاصله هالتون ارتفاع سطح فریاتیک در نزدیک زهکش بیش از مقدار واقعی تخمین زده می شود و برخورد آن با شیب پائین دست احتمال فرسایش درونی را بیش از واقعیت نشان می دهد. با افزایش طول زهکش و قرارگیری فصل مشترک مرز دیریکله و نیومن در فضای میانی سد خاکی فواصل هالتون بزرگ نتایج دقیق تری نسبت به حالت کاربرد فاصله هالتون بزرگ و حداقل طول زهکش ارائه نمود. برای حداقل طول زهکش بکار رفته در تحقیق با حداقل فاصله هالتون 4 سانتی متر نتایج قابل قبولی بدست آمد. همچنین برای تابع گوسیان مقدار حداقل خطا در ابعاد کوچک زهکش به ازای مقادیر بالاتر پارامتر شکل (5-4<ep) بدست آمد. در حالی که برای توابع مولتی کوادریک و کوادریک معکوس بهترین نتایج برای ابعاد کوچک زهکش در محدوده پارامتر شکل2 تا 3 حاصل شد. با افزایش ابعاد زهکش و فواصل هالتون تقریباً بهترین جواب ها برای همه توابعrbf بکار رفته، در محدوده پارامتر شکل 2 تا 4 بدست آمد. تابع کوادریک معکوس برای مقادیر بالای پارامتر شکل (6<ep) جواب های پایدار اما با دقت کم نسبت به توابع گوسیان و مولتی کوادریک بدست آورد و در مقادیر کم پارامتر شکل (4ep<) از دقت قابل قبولی برخوردار بود. اما تابع مولتی کوادریک در همه محدوده پارامتر شکل بکار رفته پایداری و دقت قابل قبول نشان داد و سطوح فریاتیک و منحنی های هم پتانسیل را با دقت مناسب محاسبه نمود. همچنین نتایج تحلیل عددی برای زهکش با طول و ضخامت متوسط ناحیه cm20x< را ناحیه جریان مرده و ناحیه cm90x> را ناحیه دارای فشار منفی تحت تأثیر زهکش براورد نمود. کاهش طول ناحیه جریان مرده و افزایش منطقه دارای فشار منفی تحت تأثیر زهکش متوسط نشان دهنده پایداری و کاهش احتمال جریان های موئینه در مجاورت و روی شیب پائین دست می باشد. در نتیجه با استفاده از نتایج تحلیل عددی وقوع فرسایش درونی به ازای کاربرد زهکش های با طول و ضخامت بزرگتر یا مساوی با طول و ضخامت زهکش متوسط غیرمحتمل می باشد.

پوشش دور زهکشی با هدف کاهش ورود خاک فرسایش یافته به درون زهکش و همچنین افزایش هدایت هیدرولیکی اطراف زهکش، نقش مهمی در عملکرد زهکش زیرزمینی دارد. در این پژوهش رفتارهای پوشش مصنوعی ژئوتکستایل در اندازه ضخامت های نازک (n و ns) و ضخیم (v و vs) و همچنین تلفیقی از این دو ضخامت با پنج سانتیمتر پوسته برنج در اطراف آن به عنوان پوشش مرکب (rn، rns، rv و rvs) (حرف s نماینده نوع کیفیت آب شور است.) بررسی شد. برای این منظور لوله های دارای پوشش های مصنوعی درون مخزن 220 لیتری در عمق یکسان جایگذاری شده و با خاک با بافت سیلتی لوم پر شدند. در آزمایش جریان طولانی مدت به بررسی رفتار فنی (کل مواد جامد معلق و دبی) و شیمیایی (هدایت الکتریکی، اسیدیته، آهن کل و نسبت جذبی سدیم) مواد پوششی دور زهکش ها پرداخته شد. آزمایش شدت جریان طولانی مدت در دو کیفیت آبی (7/0 و 9/1 دسی زیمنس بر متر) و دو ارتفاع آب در سطح خاک (10 سانتی متر به مدت 1000 ساعت و پنج سانتی متر برای 500 ساعت) انجام شد. به منظور درک بهتر رفتار شیمیایی پوشش ها (ژئوتکستایل و پوسته برنج)، آزمایش جذب سطحی به روش ناپیوسته به ازای دو گرم پوشش در 100 میلیلیتر آب با اسیدیته، دما، زمان و شوری های مختلف انجام شد. نتایج پژوهش در بررسی جداگانه تیمارهای شور و غیر شور حاکی از آن بود که تیمارهای v و rns از لحاظ کیفی کم ترین آلایندگی زیست محیطی (شوری‏های به ترتیب 84/0 و 59/2 دسی‏زیمنس بر متر) و مناسب ترین میزان دبی خروجی به میزان 65/0 و 28/1 لیتر بر ساعت را در بین تیمارها را داشتند. در کل مدت آزمایش متوسط دبی و میانگین غلظت آهن کل تیمارهای شور به ترتیب تقریباً دو برابر و یک چهارم تیمارهای غیر شور بود. اسیدیته تیمارهای شور و غیر شور همگی در بازه 6 تا 8 بودند. هدایت الکتریکی و نسبت جذبی سدیم تیمارهای شور در زمان ابتدایی آزمایش روند صعودی داشتند ولی تا پایان زمان آزمایش روند نوسانی نشان دادند و این رویه در تیمارهای غیر شور تا اواسط زمان آزمایش ثابت بود اما پس از آن روند صعودی به خود گرفت. در بررسی پارامترهای موثر در نسبت جذبی سدیم مشخص شد که پوسته برنج به ترتیب یون های کلسیم، منیزیم و سدیم را جذب می کند. با افزایش دما، زمان تماس و اسیدیته، میزان جذب یون ها افزایش یافت و با افزایش شوری آب از میزان جذب یون‏ها کاسته شد. نتایج آزمایش جذب بر روی ژئوتکستایل حاکی از عدم توانایی در جذب شوری به ازای افزایش جرم ژئوتکستایل بود.