مدلسازی تحلیلی و عددی جریان زیر سطحی در کانال های باز با مقطع نیم دایره

نوع مقاله: یادداشت فنی (5 صفحه)

نویسندگان

1 مربی/عضو هیئت علمی موسسه آموزش عالی اسرار مشهد

2 مربی/عضو هیئت علمی دانشگاه مهندسی فناوری های نوین قوچان

3 کارشناس ارشد/ ژئو تکنیک ، شرکت طوس آب

چکیده

در این مقاله، راه حل تحلیلی و مدل سازی عددی برای محاسبه سرعت نشت حالت پایدار محصور نشده از یک کانال منحنی شکل با مقطع نیم دایره و با نسبت ارائه شده است. راه حل تحلیلی محاسبه سرعت نشت از کانال های منحنی شکل به دلیل مشکل بودن نگاشت کانفرمال پروفیل سطح مقطع این گونه کانال ها عمومیت نیافته است. در کار حاضر از هدوگراف سرعت و تبدیل شوارتز- کریستوفل برای نگاشت کانفرمال استفاده شده است. سپس محاسبات راه حل تحلیلی سرعت نشت در حالت نشت پایدار از کانال با مقطع نیم دایره که لایه زهکش زیرین آن در عمق بی نهایت قرار گرفته است (گسترش نامحدود محیط متخلخل) انجام گردید. در کنار روش تحلیلی، از یک مدل سازی عددی بر پایه روش اجزاء محدود استفاده شده که برای این کار، نرم افزار تجاری Seep/W مورد استفاده قرار گرفته است. می توان گفت استفاده از مدل سازی های عددی به دلیل در دسترس بودن رایانه های دیجیتال با سرعت بالا، اهمیت پیدا کرده اند. در عین حال، برای صحت سنجی مدل عددی، از نتایج حاصل از راه حل تحلیلی محققین قبلی در مورد محاسبه دبی نشت از یک کانال ذوزنقه ای استفاده گردید. نتایج نشان می دهند که روش عددی دقت قابل قبولی را در مقایسه با روش تحلیلی دارد و می تواند برای تخمین سرعت نشت از یک کانال منحنی شکل با مقطع نیم دایره و با شرایط هیدرولیکی مشخص بکار برده شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analytical and Numerical Modelling of Unconfined Steady State Seepage in Curved Canal with Semicircle Cross Section

نویسندگان [English]

  • S.H. Mojtahedi 1
  • H. Dehestani 2
  • M. Kadkhoday Balghour 3
1 Department of Civil Engineering, Asrar Institute of Higher Education, Mashhad, Iran
2 Department of Civil Engineering, Quchan University of Advanced Technology, Quchan, Iran.
3 TOOS-AB Consulting Engineering Co., Mashhad, Iran
چکیده [English]

In this study the analytical and numerical methods have been presented for computing the unconfined steady state seepage velocity from a curved canal with semicircle cross section which . The analytical solution of seepage from curved canals has not generalized because the difficulty of conformal mappimg of their cross sections. In the present study, velocity hodograph and schwarz- christoffel transformations have been used. Then the computation of analytical solution of seepage velocity performed in which the drainage layer has lied in infinite depth. Along with the analytical solution, a numerical modeling based on finite elements has been used by commercial software SEEP/W. However approximate solutions by numerical methods have gained importance because of availability of high-speed digital computers along with specialized softwares. The verification of numerical modeling was performed by using the result of available analytical solution of seepage discharge from a trapezoidal canal cross section.
The results show that numerical method has an acceptable accuracy in comparison with analytical solution and can be used to estimate seepage velocity through the semicircle canals.

کلیدواژه‌ها [English]

  • seepage velocity
  • semicircle canal
  • Conformal mapping
  • Numerical method
  • velocity hodograph
Anakhaef KN (2004) Free percolation and seepage flows from watercourses. Journal of Fluid Dyn 39(5):756-761

Chahr BR (2001) Extension of Vedernikov’s graph for seepage from canals. Journal of  Ground Water 39(2):272-275

Geo-slope International Ltd (2007) SEEP/W for finite element seepage analysis. www.geo- slope. com

Harr ME(1962)Groundwater and Seepage. McGraw-Hill Inc, New York, NY

Kovacs G(1981) Seepage Hydraulics. Elsevier Scientific Publishing Company

Ilyinskii NB, Kacimov AR (1984) Seepage limitation optimization of the shape of an irrigation channel by the inverse boundary value problem method.Journal of  Fluid Dyn19(4):404-410

Polubarinova-Kochina PY (1962) Theory of groundwater and movement. Princeton University Press, Princeton, NJ

Swamee PK, Kashyap D (2001) Design of minimum seepage loss nonpolygonal

canal sections.Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE127(2):113-117

Mojtahedi SH, Maghrebi MF (2010) Analytical method in seepage computation from a canal with a semi- elliptic section using conformal mapping.Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 1(4):22-30 (In Persian)