شبيه‌سازي تراوش در محيط متخلخل با استفاده از روش احجام محدود با شبكه‌بندي نامنظم مثلثي

بررسي جريان آب در خاك‌هاي اشباع و غير‌اشباع به‌منظور تعيين دبي نشت، فشار آب منفذي، نيروي بالابرنده و گراديان هيدروليكي در طراحي سدها مورد توجه متخصصين است. شبيه‌سازي عددي يك روش سريع و كم‌هزينه براي مطالعه حركت آب در محيط متخلخل است كه در دهه‌هاي اخير رشد چشم‌گيري داشته است. در اين تحقيق، معادله ريچاردز در حالت دو بعدي و غيرماندگار با استفاده از روش عـددي حجم محدود و شبكه‌بندي نامنظم مثلثي جداسازي و يك مدل كامپيوتري تهيه شد كه قابليت شبيه‌سـازي حركت آب در خاك اشـباع و غيراشـباع را دارد. در اين مدل به‌منظور محاسبه هدايت هيدروليكي در محيط غيراشباع براي شبيه‌سازي جريان مي‌توان از رابطه ون‌گنوختن و يا توابع ديگر استفاده كرد. مدل عددي در دو بخش جريان محصور و غيرمحصور با داده‌هاي آزمايشگاهي ساير پژوهشگران صحت‌سنجي شد. متوسط خطاي مدل عددي در محاسبه فشار در جريان محصور و غيرمحصور به‌ترتيب 1/1 و 5/1 درصد و متوسط خطاي آن در محاسبه دبي نشت در جريان غيرمحصور 6/5 درصد است، كه دقت مناسبي براي مدل عددي است. يكي از موارد بسيار مهم در كنترل پايداري سدهاي خاكي، ميزان فشار آب منفذي و نيروي نشت ايجاد‌شده در شرايط وقوع افت ناگهاني سطح آب در مخزن است. متوسط درصد خطاي محاسبه فشار آب منفذي در شرايط نشت غيرماندگار توسط مدل عددي 6/5 درصد است. در شرايط افت ناگهاني سطح آب، توزيع فشار در جريان غيرماندگار در بخش‌هاي بالادست از حالت هيدرواستاتيك مقداري خارج شده و باعث اختلاف فشار آب منفذي محاسباتي و مشاهداتي مي‌شود.