نشت (تراوش) از بدنه سد خاکی مستقر بر پی نفوذ ناپذیر

قوانین حاکم بر حرکت آب در محیط های متخلخل (خاکی ):

سد خاکی جسمی است متشکل از ذرات ناپیوسته خاک در اندازه های مختلف که لازم است در مقابل جریان آب قرار گرفته و آن را ذخیره کند . با ذخیره شدن آب در پشت سد خاکی و افزایش سطح آن ، انرژی پتانسیلی ذرات آب افزایش یافته و با توجه به ماهیت متخلخل خاک شروع به حرکت در آن می کند . بنابر قوانین عمومی هیدرودینامیک وقتی یک قطره آب به داخل خاک منتقل می شود راحت ترین مسیر با حداقل اصطکاک را جهت طی کردن انتخاب می کند . این قطره آب در جهت گرادیان یا شیب ماکزیمم شروع به حرکت می کند .

قانون نشت آب در محیط های متخلخل (جریان بطئی آب در محیط های خاکی و سنگریزه ای ) :

الف ) جریان آب در محیط های خاکی ( قانون دارسی ):

این قانون بصورت کلی  V=-Ki بیان می شود . برای درک بهتر این قانون جریان آب در محیط متخلخل در مسیر یک خط جریان در نظر گرفته می شود .

قانون دارسی عموما به عنوان معادله ساختاری حاکم بر جریان سیال در محیط متخلخل شناخته می شود . معادله تجربی دارسی ارتباط بین سرعت و گرادیان هیدرولیکی در راستای اصلی جریان را به صورت زیر بیان می دارد : V=-Ki

قانون دارسی تا هنگامی اعتبار دارد که نیروی لزجت بر نیروهای اینرسی غلبه دارند و اثرات آشفتگی در جریان ظاهر نمی شود .

جریان در محیط متخلخل در یک لوله فرضی

جریان آب در محیط های سنگریزه ای :

آزمایشات انجام شده بر روی محیط های سنگریزه ای نشان می دهد که در این محیط ها تحت و سرعت گرادیان هیدرولیکی بالا منحنی سرعت – گرادیان (i-V) از حالت خطی احراف می یابد که این امر بیانگر حضور نیروهای اینرسی و تاثیرات آشفتگی است . این نوع جریانها به جریانهای غیرخطی یا غیر دارسی مشهورند . در این راستا مدلهای غیرخطی متعددی همچون معادله فورشهایمر و رابطه توانی ارائه شده اند .

مطالعات نظری و آزمایشگاهی در سالهای اخیر نشان می دهد که معادله فورشهایمر بر معادلات دیگر برتری دارد . معادله فورشهایمر بصورت ریاضی قابل بیان است.

منبع : تحریریه فایل سیویل