تحلیل جریان نشت از بدنۀ سدهای خاکی با استفاده از روش عددی تفاضل محدود و روش فشار گسترده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی آب؛ دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

3 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

تحلیل جریان عبوری از بدنه سدهای خاکی بعنوان پدیده مهم در تحلیل و طراحی سدهای خاکی مطرح می‌باشد. در این تحقیق با بکارگیری یک روش عددی بر اساس تفاضل محدود موسوم به فشار گسترده، مقدار فشار آب منفذی ایجاد شده در بدنه سد مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی دقت روش ارائه شده نتایج حاصله در حالت یک بعدی با حل تحلیلی معادله حاکم و در شرایط دو بعدی نتایج حل عددی با نتایج مطالعه و کارهای سایر محققان مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین نتایج این تحقیق بر مبنای داد‌‌ه‌های مشاهده‌ای و نتایج نرم افزار SEEP/W، بعنوان یک نرم افزار پر کاربرد در زمینه تحلیل نشت، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی‌ها نشان داد که روش حل عددی پیشنهادی با دقت بسیار خوب می‌تواند موقعیت خط نشت را به خوبی تخمین زده و همچنین توزیع فشار آب منفذی در بدنه سد را با دقت بسیار خوبی مورد تحلیل قرار دهد. همچنین جهت تعیین موقعیت سطح آب در بدنه سد یک پارامتر بی بعد استخراج گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of Seepage through Earth Dams by Using Finite Difference Numerical Method and Extended Pressure Technique

نویسندگان [English]

  • hojjat Ahmadi 1
  • hosein Salimi 2
  • Mohammad Hemmati 3
1 Associate Professor of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran.
2 M. Sc. Student, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran.
3 Assistant Professor, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran.
چکیده [English]

Analysis of flow passing through earth dam as an important problem is included in analysis and design of earth dams. In this research by using a numerical method based on finite difference; called extended pressure, location of the first seepage stream in earth dam as well as developed pore pressure in the dam body was investigated. In order to assess the accuracy of the applied method, results with analytical solution in one dimensional condition and in case of two dimensional conditions. The numerical results were compared with results obtained from earlier experimental data and other methods. Furthermore, the results obtained were compared with results of SEEP/W as popular software in seepage analysis. The results of this investigation confirmed that the presented method estimates the location of phreatic line and pore pressure distribution very well in earthen dam. Finally, a dimensionless parameter was presented for determination of exact height of water table.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Earth Dam
  • Extended Pressure
  • Finite Difference

Ahmadi, H., Rezaee, H. and Zeinalzadeh, K. 2014. A laboratory study of the effect of the function
of hydraulic conductance on modeling of seepage from earth dams. Iranian J. Soil Water Res.
45(3): 299-307. (in Persian)

 

Athani, A., Shivamanth, C. H., Solanki, G. and Dodagoudar, R. 2015. Seepage and stability analysis of earth dam using finite element method. Aquat. Procedia. 4, 875-883.

 

Bardet, J. P. and Tobita, T. 2002. A practical method for solving free-surface seepage problems.  Comput. Geotech. 29(6): 451-475.

 

Borja, R. I. and Kishnani, S. S. 1991. On the solution of elliptic free-boundary problems via newton’s method. Comput. Method Appl. M. 88(3): 341-361.

 

Fu, J. F. and Jin, Sh. 2009. A Study on unsteady seepage flow through dam. J. Hydrodyn. 21(4): 499-504.

 

Ji, C. N., Wang, Y. Z. and Shi, Y. 2005. Application of modified EP method in steady seepage analysis. Comput. Geotech. 32(1): 27-35.

 

Kacimov, A. and Obnosov, Y. 2012. Analytical solutions for seepage near material boundaries in dam cores: the davision-kalinin problems revisited. Appl. Math. Model. 36(3): 1286-1301.

 

Krahn, J. 2004. Seepage Analysis Modeling with Seep/W: an Engineering Methodology. Geoslope International Ltd. Calgary, Alberta, Canada.

 

Lacy, S. J. and Prevost, J. H. 1987. Flow through porous media: a procedure for locating the free surface. Int. J. Numer. Anal. Met. 11(6): 585-601.

 

Lashteh-Nashaei, M., Jamshidi-Chenari, R. and Madandoust, A. 2011. Determining the seepage free level by using the MFS method in earth dams. Proceedings of the 10th Iranian Hydraulic Conference. Nov. 8-10. Rasht, Iran. (in Persian)

 

Pitcher, B. A. 2005. Water seepage through a dam: a finite element approach. AM466b final project. University of Western Ontario, USA. 

 

Rezak, M. and Senoon, A. 2011. Analytical solution of seepage through earth dam with an internal core. Alex. Eng. J. 50(1): 111-115.

 

Zheng, H., Liu, F. and Li, C. H. Primal mixed solution to unconfined seepage flow in porous media with numerical manifold method. Appl. Math. Model. 39(2): 794-808.