وبلاگ

ب) آزمایش ردیاب:
برای انجام آزمایش ردیاب نیز هربار یکی از خاک­ها داخل مخزن دستگاه ریخته شد، دستگاه در بیشترین شیب قرار گرفت تا زمان کمتری برای رسیدن ردیاب به خروجی صرف شود. دبی درحالت حداکثر قرار داده تا سطح آب در دوطرف دستگاه ( ازروی پیزومترها) برابر­شود. از نمک (NaCl) به عنوان ردیاب استفاده و در قسمت ورودی دستگاه اضافه شد تا همراه آبی که به مخزن خاک پمپاژ می­ شود وارد آبخوان شود. سپس با دستگاه EC سنج در هر یک از پیزومتر­ها میزان نمک بررسی شد تا زمانی که نمک به پیزومتر مورد نظر برسد زمان آن ثبت شد. چون ردیاب همراه با آب از میان خلل وفرج لایه آبدار می­گذرد، سرعت حرکت آن همان سرعت حقیقی آب در لایه آبدار خواهد­بود بنابراین با توجه به معادلات دارسی می­توان ضریب هدایت هیدرولیکی از معادله­ای که در زیر آمده است، بدست آورد.

(۳-۶)
که در آن V_a= سرعت حقیقی یا تراوش، k= هدایت هیدرولیکی، n_e = تخلخل موثر، = اختلاف بارهیدرولیکی در دو چاهک ( پیزومتر) وL= فاصله پیزومترها می­باشد. البته V_a را می توان از رابطه زیر نیز بدست آورد (محمودیان شوشتری،۱۳۸۹).
(۳-۷)
که در آن t زمان پیمودن مسافتL توسط ماده ردیاب است. که از تساوی این دو رابطه ضریب هدایت هیدرولیکی از رابطه زیر بدست می ­آید :
(۳-۸)
ج) آزمایش بار ثابت:
با بهره گرفتن از روش بار ثابت هدایت هیدرولیکی خاک­های مذکور بدست­آمد. برای این منظور نمونه­ها دراستوانه­ای به طول ۱۳ سانتیمتر وقطر ۱۰سانتیمتر قرار داده شده ­اند. آنگاه آب از یک طرف استوانه وارد واز طرف دیگر آن خارج می­شد. آب از کف درجهت بالا وارد نمونه می­ شود وپس از عبور ازآن، از لبه خروجی دربالا ریزش کرده، ودریک ظرف مدرج جمع آوری می­گردد. با استفاده ازقانون دارسی می­توان هدایت هیدرولیکی k را به صورت زیر تعیین نمود.
(۳-۹)
که در آن :
L= طول استوانه نمونه، = حجم آب وارد شده در زمان t، = اختلاف بین بارهادرمقاطع ورودی وخروجی نمونه، و = اندازه سطح مقطع نمونه. قبل از انجام آزمایش نمونه ها کاملا از آب اشباع شدند تا اطمینان حاصل شود که هوا در منافذ نمونه وجود ندارد (محمودیان شوشتری،۱۳۸۹).
۳-۲-۴-۲- روابط تجربی
روابط تجربی مختلفی برای تعیین نفوذپذیری ارائه شده است که اکثر این روابط برای محدوده­ خاصی از دانه­بندی قابل استفاده است. این روابط که از خصوصیات دانه­بندی و فیزیکی خاک­ها مثل اندازه­ موثر، ضریب یکنواختی، تخلخل و … استفاده می­ کنند در اکثر این موارد دقت بالایی ندارند و ضریب نفوذپذیری را با تقریب مشخص می­ کنند و بیشتر برای مقایسه نفوذپذیری خاک­ها مناسبند تا اینکه نفوذپذیری را به طور دقیق مشخص کنند. در این تحقیق از سه رابطه تجربی که مناسب برای خاک­های ماسه­ای می­باشند برای مقایسه نفوذپذیری خاک­ها استفاده شده است که نتایج آن در جدول ۳-۴ آمده است. این سه رابطه عبارتند از:
هیزن^[۴۰]: برای ماسه نسبتا یکنواخت (ضریب یکنواختی کوچک) ، شل و تمیز
(۳-۱۰)
کوزنی – کارمان^[۴۱] : مناسب برایی خاک­های غیر رسی با اندازه موثر کمتر از ۳ میلیمتر
(۳-۱۱)
بریر^[۴۲] : مناسب برای خاک­های ماسه ای
(۳-۱۲)
در روابط فوق شتاب ثقل، لزجت سینماتیکی آب، پوکی (تخلخل)، اندازه موثر، e نسبت تخلخل، ضریب یکنواختی می­باشد.
۳-۳- مطالعات هیدرولیکی
۳-۳-۱- بررسی برقراری شرایط دارسی
رابطه دارسی تنها در شرایطی که جریان آب از نوع ورقه ای^[۴۳] یا آرام است اعتبار دارد. در این نوع جریان سرعت­ها نسبتا کم­اند و مولکول­های آب در مسیر­های هموار کم و بیش موازی با مرزهای جامد فضاهای خالی حرکت می­ کنند. در جریان ورقه­ای، افت بارها به خطی با سرعت تغییر می­ کنند. وقتی سرعت افزوده می­ شود، زمانی فرا می­رسد که مولکول­های آب نامنظم حرکت می­ کنند و گرداب­ها یا آشفتگی­هایی بوجود می­آورند. در این جریان که جریان متلاطم^[۴۴] خوانده می شود، افت بارها به طور نمایی با سرعت سیال تغییر می­ کند(صداقت، ۱۳۸۷).
اکنون سوالی که باقی می­ماند تعیین دامنه تغییرات جریان ورقه ای و وسعتی است که سیستم های واقعی جریان در خاک را در بر می­گیرد، این معیار با عدد رینولدز^[۴۵] (یک عدد محض که نیروی اینرسی را به نیروی لزجت مربوط می کند) به صورت زیر بیان می­ شود.
(۳-۱۳)
که در آن سرعت خروجی آب بر حسب سانتی متر بر ثانیه، D متوسط قطر ذرات خاک بر حسب سانتی­متر، چگالی سیال بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب و ضریب گرانروی بر حسب گرانروی بر حسب گرم بر سانتی متر ثانیه می­باشد(هار^[۴۶]، ۱۹۶۲).
بسیاری از پژوهشگران مقدار بحرانی عدد رینولدز را که در آن جریان داخل خاک از ورقه ای به متلاطم تبدیل می­ شود، بین ۱ تا ۱۲ تعیین کرده ­اند. با این حال، در همه ی موارد کافی است که اعتبار قانون دارسی را وقتی که عدد رینولدز برابر با کوچکتر از واحد گرفته می­ شود بپذیریم(هار، ۱۹۶۲).
(۳-۱۴)
جهت تعیین عدد رینولدز در تحقیق حاضر جریان آب تحت گرادیان هیدرولیکی مشخص برای سه نوع خاک ایجاد شد و بعد از رسیدن به حالت پایدار، با تعیین دبی و سطح مقطع پایین دست جریان، سرعت جریان به دست آمد و با تعیین به عنوان قطر متوسط ذرات از روی منحنی دانه­بندی و در نظر گرفتن مقادیر ۱ و ۰۱/۰ به ترتیب برای و عدد رینولدز محاسبه و برقراری شرایط دارسی بررسی شد که نتایج آن در جدول ۳-۳ آمده است.
جدول۳-۳: وضعیت برقراری جریان دارسی