Description and application of a model of seepage under a weir including mechanical clogging

The paper discusses seepage flow under a damming structure (a weir) in view of mechanical clogging in a thin layer at the upstream site. It was assumed that in this layer flow may be treated as one-dimensional (perpendicular to the layer), while elsewhere flow was modelled as two-dimensional. The solution in both zones was obtained in the discrete form using the finite element method and the Euler method. The effect of the clogging layer on seepage flow was modelled using the third kind boundary condition. Seepage parameters in the clogging layer were estimated based on laboratory tests conducted by SKOLASIŃSKA [2006]. Typical problem was taken to provide simulation and indicate how clogging affects the seepage rate and other parameters of the flow. Results showed that clogging at the upstream site has a significant effect on the distribution of seepage velocity and hydraulic gradients. The flow underneath the structure decreases with time, but these changes are relatively slow.

W artykule rozpatrywano filtrację pod budowlą piętrzącą (jazem) z uwzględnieniem kolmatacji mechanicznej na stanowisku górnym w warstwie o niewielkiej miąższości. Przyjęto, że przepływ można w niej traktować jako jednowymiarowy (na kierunku prostopadłym do warstwy), natomiast w pozostałym obszarze przepływ modelowano jako dwuwymiarowy. Rozwiązanie w obu strefach uzyskano w postaci dyskretnej z zastosowaniem metody elementów skończonych oraz metody Eulera. Wpływ warstwy kolmatacyjnej na przepływ filtracyjny modelowano poprzez warunek brzegowy trzeciego rodzaju. Parametry filtracyjne warstwy kolmatacyjnej oszacowano na podstawie laboratoryjnych badań przeprowadzonych przez SKOLASIŃSKĄ [2006]. Przyjęto zadania modelowe, dla których przeprowadzono symulacje przebiegu zjawiska. Uzyskane rezultaty świadczą, że kolmatacja na stanowisku górnym w istotny sposób wpływa na rozkład prędkości i gradientów hydraulicznych. Wydatek filtracyjny ulega zmniejszeniu wraz z upływem czasu, ale następuje to stosunkowo powoli.