Применение метода граничных элементов для решения задач фильтрации жидкостей через дамбу

Ключевые слова: фильтрация жидкости, дамба, заграждение, поврежденный бассейн, смачивание, метод граничных элементов

Аннотация

В работе рассмотрены методика и программа расчета фильтрации воды через дамбу с учетом случаев возможного повреждения. На основе метода граничных элементов предложен метод для расчета фильтрации жидкости через дамбу при наличии водонепроницаемого граничного элемента. Путем численного эксперимента получено положение свободной границы при фильтрации жидкости через дамбу с повреждением верхнего и нижнего бьефов и проведен сравнительный анализ с результатами, полученными в случае повреждения только верхнего бьефа дамбы. Первичное положение свободной поверхности было определено произвольно. Построены графики расположения граничных элементов для фильтрации жидкости со свободной поверхностью через дамбу с повреждением верхнего и нижнего бьефов с учетом достижения оптимального расчетного времени. По тем же соображениям был построен график расположения граничных элементов для фильтрации жидкости со свободной поверхностью через дамбу в случае начала повреждения в центре и нижнего бьефа дамбы. Разработано программное обеспечение в среде визуального программирования Delphi 7. Из полученных результатов видно, что в случае, когда произошло повреждение дамбы только верхнего бьефа дамбы происходит большее смачивание грунта, чем в случае с повреждением обоих бьефов дамбы. Это объясняется тем, что когда происходит облом и нижнего бьефа дамбы поток воды будет идти быстрее и смачиваемость грунта будет меньше. Результаты представленной работы могут быть полезны в инженерной практике при проектировании грунтовых плотин.

Литература

[1] Polubarinova-Kochina P.Y., Teoriya dvizheniya gruntovyh vod [Theory of ground water movement] (M.: Science, 1977, 667 pp.) [in Russian]
[2] Shirinskiy A.M., Plyushkin S.A., Brener A.M., "The method of calculation of process of filtration of two-phase fluids in a porous medium", Theoretical foundations of chemical engineering 15(1981), 302.
[3] Shirinskiy A.M., Plyushkin S. A. and Brener A.M., "The study of filtration of two-phase fluids in a centrifugal field", Theoretical foundations of chemical engineering 14(1980), 474.
[4] Brebbia C., Telles Zh., Vroubel L., Metody granichnykh elementov [Boundary elements methods] (M.: Mir, 1987, 524 pp.) [in Russian].
[5] Connor J., Brebbia C.A., Finite elements techniques for fluid flow (Butterworths, London, 1976).
[6] Кalbayeva А.Т., Kurakbayeva S.D., Kurakbayev А.D. and Brener А.М., "Mathematical model and software for methods of calculating liquid filtration through the soil dams", Journal "Herald of KazNRTU Almaty 115:3(2016), 574-578.
[7] Кalbayeva А.Т., Kurakbayev А.D., Brener А.М., Usenova A.Zh. and Kurakbayeva S.D., "Methods for calculating the water filtration through the dam with the damaged upper and lower pools", Journal "Herald of KazNRTU Аlmaty 119:1(2017), 91-95.
[8] Vo Trong Nguen, "Flow through filters in embankment dams" (Thesis of the degree of PhD. University of Wollongong, 2012), 287 pp.
[9] Yangiev A., Garrapov F. and Adjimuratov D. "Filtration process in earth fill dam body and its chemical effect on piezometers" (E3S Web Conf. 97, 2019, XXII International Scientific Conference "Construction the Formation of Living Environment" (FORM2019), P. 1-7).
[10] Kalbayeva А.Т., Berdaliyeva G.А. "Chislennoe issledovanie fil’tracii zhidkosti cherez dambu s vodonepronicaemymi zakladnymi elementami [Numerical investigation of the water filtration through the dam with water-impermeable filling elements]", Collection of scientific works of aspirants, candidates for a master’s degree, trainee-researchers of M. Auezov SKSU. Shymkent 3(2002), 8-11 [in Russian].
[11] Volkov I.M., Kononenko P.F. and Fedichkin I.K., Gidrotechnicheskie cooruzheniya [Hydrotechnical structures] (M.: Kolos, 1968, 464 pр.) [in Russian].
[12] Niedrige V.P., Gidrotekhnicheskie sooruzheniya. Spravochnik proektirovshchika [Hydrotechnical structures. Designer’s reference book] (Under the General ed.: M.: SI, 1983, 543 pp.) [in Russian].
[13] Gogoberidze M.I. et al., Obobshchenie dannyh statisticheskogo analiza avarij i incidentov v aspekte nadezhnosti plotin [Generalization of data from statistical analysis of accidents and incidents in the aspect of dam reliability] (Reports AN Gruz. SSR, 1977, 86, №3) [in Russian].
[14] Kalbaeva A.T., Brener A.M., Kurakbaeva S.D., "Primenenie metoda granichnyh elementov dlya opisaniya fil’tracii vody cherez dambu s vodonepronicaemym zakladnym elementom v sluchae ortotropnoj sredy [Application of the boundary element method for describing water filtration through a dam with a waterproof embedded element in the case of an orthotropic environment]", Science and education of Southern Kazakhstan 68:3(2008), 147-151 [in Russian].
[15] Kalbaeva A.T., Kurakbaeva S.D., Serimbetov M.A., "Primenenie metoda granichnyh elementov dlya resheniya zadach fil’tracii vody cherez dambu [Application of the boundary element method for solving problems of water filtration through a dam]",
Science and education of Southern Kazakhstan 81:2(2010), 84-87 [in Russian].
Опубликован
2020-12-31