تجزيه و تحليل پروفيل‌هاي جريان درون محيط‌هاي متخلخل درشت دانه

Analysis of the Water Surface Profiles through Coarse Porous Medium

در اين مقاله پروفيل‌هاي جريان‌هاي زيرسطحي درون مصالح سنگريز با استفاده از يك مدل آزمايشگاهي مورد بحث و بررسي قرار مي‌گيرد. مدل آزمايشگاهي يك زهكش سنگريز به طول 4/6 متر، عرض 8/0 متر و ارتفاع 1 متر ساخته و از مصالح سنگريز گوشه‌دار شكسته به‌عنوان محيط متخلخل استفاده شد. براي حالت‌هاي مختلف دبي جريان و سه شيب افقي، 4 درصد و 3/20 درصد آزمايشها اجرا و پروفيل جريان، اعماق بالادست و خروجي از درون مصالح سنگريز ثبت شد. در پايان پروفيل‌هاي مختلف جريان، عمق خروجي جريان و روابط رياضي براي محاسبه آن تجزيه و تحليل شد. نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه در شيب‌هاي افقي و 4 درصد پروفيل جريان درون زهكش‌هاي سنگريز از تيوري جريان متغير تدريجي پيروي مي‌كند و پروفيل‌هاي فرو آب (پايين افتادگي) به‌خوبي تشكيل مي‌شوند. درحالي‌كه در شيب 3/20 درصد تيوري جريان متغير تدريجي كمتر صادق مي‌باشد و پروفيل جريان تقريباً يكنواختي تشكيل مي‌شود. همچنين بحراني فرض كردن عمق خروجي از انتهاي زهكش سنگريز قابل اثبات نيست و استفاده از آن بيش از 200 درصد خطا وارد محاسبات جريان متغير تدريجي مي‌كند.

In the present paper, subsurface water profiles through coarse materials are investigated using a laboratory model. The laboratory model of a typical rock drain having 6.4m length, 0.8m width and 1m deep was prepared and then was filled using both crushed and rounded materials. For different flow rates and three slopes (horizontal, 4% and 20.3 %) of the flume, experiments were conducted and consequently water surface profiles, upstream and exit depths of the flow were recorded. Finally the results of experimental observations were analyzed and compared with the theoretical formulas. Results shows that water surface profiles through coarse porous medium for horizontal and 4% slopes, follows the gradually varied flow theory and drawdown profiles are taken place while for 20.3% slope this theory is not valid and a uniform flow are established. Assuming critical depth to occur at the outlet of the rock drain is not provable and caused more than 200% error in gradually varied flow calculations.