مدل آزمايشگاهي زهكشي جريان در شرايط تغذيه سطحي در خاك ماسه‌اي

Study of water flow drainage in sandy soil due to surface recharge conditions using a laboratory model

در مطالعه حاضر با استفاده از روش آزمايشگاهي به بررسي شرايط زهكشي جريان ماندگار در حالت تغذيه سطحي پرداخته شد. از دو نمونه خاك ماسه ريز و درشت‌ رودخانه‌اي براي مطالعه‌ي نحوه تغييرات در تراز آب زيرزميني استفاده شد. نمونه در يك فلوم بزرگ به طول5/4 متر ساخته شد كه تحت بارش يكنواخت سطحي قرار داشت و از طرفين به زهكش‌هاي قائم منتهي مي‌گرديد. پارامترهاي نرخ‌ بارش، دانه‌بندي مصالح و تراز آب درون زهكش‌ها به عنوان متغير در اين مطالعه بررسي شد. نتايج نشان داد كه با افزايش ارتفاع آب درون زهكش‌ها تراز آب در درون نمونه ماسه‌اي ريز و درشت‌ افزايش يافت ولي تاثير اين تغييرات بر روي ارتفاع آب در دو نوع ماسه متفاوت بود. بازه تغييرات حداكثر ارتفاع آب در ماسه درشت با افزايش ارتفاع آب درون زهكش‌ها از 0 به 40 سانتي‌متر به ترتيب برابر با 56/9 سانتي‌متر و 72/5 سانتي‌متر است كه افزايش 15/6 سانتي‌متري را موجب شده است. اين در حالي است كه در ماسه ريز اين تغييرات بسيار ناچيز است و برابر با87/2 سانتي‌متر در شرايط زهكش آزاد و برابر با89/2 در شرايط ارتفاع آب 40 سانتي‌متري درون زهكش‌ها است. نتايج آزمايشگاهي به‌ دست آمده با رابطه تحليلي دوپويي-فرشهايمر مقايسه گرديد كه بر اساس آن، اين رابطه در خاك ماسه ريز قادر به پيش‌بيني دقيق تراز آب درون خاك است، اما در ماسه درشت اين رابطه قادر به پيش‌بيني دقيق تراز آب درون خاك نمي‌باشد و ارتفاع آب در اين خاك را نسبت به مقادير آزمايشگاهي كمتر برآورد مي‌كند.

In the present study, laboratory methods were used to investigate the drainage conditions of the steady-state with the surface recharging. In the study, fine and coarse sandy soil samples were used to study changes in groundwater level. The test specimen was poured into a large-scale flume, with 5.4 m long, which led to uniform vertical precipitation and vertical drains on both sides. The parameters of precipitation rate, soil gradation and water level within the drains were investigated as variables in this study. The results showed that the maximum change in water height in coarse sand due to increasing water height in drains from 0 to 40 cm is equal to 56.9 cm and 72.5 cm, respectively, which caused an increase of 15.6 cm. However, in fine sand, these changes are very small (2 cm) and equal to 87.2 cm in free drainage conditions and 89.2 cm in the conditions of 40 cm of water height inside the drains. The obtained laboratory results were compared with the Dupuit-Forchheimer analytical relationship. It was concluded that this relationship is able to accurately predict the level of water in the fine sand, but in coarse sand, the relationship underestimates the water table height in the soil.