كاربرد شبيه سازي عددي در تعيين موقعيت و ابعاد سوراخ آب (Weep Hole) كانال بتني تحت ترازهاي مختلف آب زيرزميني

Application of numerical simulation in determining the position and dimensions of weep hole of concrete channel under different groundwater levels

يكي از بزرگ ترين مشكلات شبكه هاي آبياري و زهكشي، تخريب يا آسيب ديدگي پوشش بتني كانال ها مي باشد كه منشا آن در بسياري از مواقع، نيروي زيرفشار است. نيروي زيرفشار به دليل عدم كنترل فشارهاي هيدرواستاتيك آب زيرزميني بر ديواره و كف كانال اتفاق مي افتد. هدف از اين تحقيق بررسي موقعيت و ابعاد سوراخ آب در كف و ديواره كانال بتني و تاثير آن روي ميزان دبي نشتي معكوس، زيرفشار و گراديان هيدروليكي در ترازهاي مختلف آب زيرزميني است. براي اين منظور كانال بتني با پي نفوذپذير با هندسه فرضي توسط نرم افزار Seep/W شبيه سازي گرديد. متغيرهاي بررسي شامل ابعاد (5، 10 و 15 سانتي متر) و موقعيت هاي مختلف سوراخ آب (در حالت تكي و تركيب دوتايي) تحت سه تراز مختلف آب زيرزميني (1، 1/5 و 2 متر) بود. نتايج تحقيق نشان داد كه در تمامي ابعاد سوراخ آب ها، افزايش عمق آب زيرزميني باعث افزايش خطي دبي نشتي معكوس به داخل كانال بتني و گراديان هيدروليكي خروجي مي شود. همچنين در تمامي سوراخ آب ها، افزايش قطر باعث كاهش نيروي زير فشار مي شود. در صورت استفاده از دو سوراخ آب ، دبي نشتي معكوس به داخل كانال و نيروي زير فشار، به ترتيب بيشتر و كمتر از يك سوراخ آب مي باشد. به عبارت ديگر، قرارگيري دو سوراخ آب در موقعيت 6 و7 =N از لحاظ نيروي زير فشار و دبي نشتي معكوس عملكرد مطلوبي را از خود نشان داد. در صورت قرارگيري دو سوراخ آب در موقعيت هاي 2 و3 =N، نيز بهترين عملكرد را از نظر حداقل گراديان هيدروليكي خروجي داشت.

One of the most important problems of irrigation networks is damage to the concrete's canal, which resulted from uplift forces in many cases. The uplift force is created due to the lack of control of the hydrostatic pressure of groundwater on the side wall and the bottom of the canal. The aim of this study is to investigate the position and dimensions of weep hole in the floor and side walls of the concrete channel and its effect on the of reverse leakage flow, uplift forces and hydraulic gradient in different levels of groundwater. For this purpose, a concrete channel with hypothetical geometry over the permeable foundation was simulated by Seep/W software. The variables of the study included dimensions and different positions of weep hole under three different levels of groundwater.The results showed that in all dimensions of weep hole, increasing groundwater depth increase the linear reverse leakage flow rate into the concrete channel and the exist hydraulic gradient. Also, in all weep holes, increasing the diameter reduces the uplift force. If two weep holes are used, the reverse leakage flow into the canal and the uplift forces are respectively more and less than a weep hole. In other words, the placement of two weep holes at positions N=6 and 7 showed a good performance in terms of uplift forces and inverse leakage flow. If two weep holes were placed in positions N=2 and 3, it had the best performance in terms of the exist hydraulic gradient.