ارائه یک چارچوب مبتنی بر معیار کمی برای انتخاب ابعاد مناسب دامنه جریان در مدل‌سازی عددی جریان آب ورودی به داخل تونل

انتخاب ابعاد مناسب برای مدل‌سازی جریان آب ورودی به داخل تونل با استفاده از روش‌های عددی، یکی از مباحث چالشی در حوزه مهندسی سازه‌های زیرزمینی است. هدف از این مقاله، ارائه یک چارچوب مبتنی بر معیار کمی‌جهت انتخاب ابعاد مناسب دامنه جریان برای مدل‌سازی عددی جریان (آرام، پایا و خطی) آب ورودی به داخل تونل واقع در آبخوان با گسترش عرضی نامتناهی است. بدین منظور، ابتدا یک فاکتور بی بعد تحت عنوان &نرخ تغییرات نرمال شده دبی جریان آب ورودی به داخل تونل (nriv &) تعریف شده و سپس بر اساس یک مقدار حدی تحت عنوان &سطح پذیرش تغییرات(alv  )،& ابعاد مناسب برای دامنه جریان(sds ) تعیین شده است. این چارچوب پیشنهادی بر روی نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی جریان آب ورودی به داخل تونل برای دامنه وسیعی از پارامترهای هندسی تونل و ابعاد مختلف دامنه جریان پیاده سازی شده و در نهایت کارآیی این چارچوب مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل‌های انجام شده نشان داد که با افزایش عمق و ابعاد فضای زیرزمینی، ابعاد مناسب برای مدل‌سازی جریان بصورت غیرخطی افزایش می‌یابد. همچنین، با کاهش alv از 0/0005 به0/0001 ،ابعاد دامنه جریان مورد نیاز برای مدل‌سازی بطور متوسط 1/8 برابر شده و بطور همزمان خطای نسبی نتایج مدل‌سازی تنها در حدود 4 %کاهش می‌یابد. افزایش ابعاد دامنه جریان، باعث افزایش شدید زمان مدل‌سازی و کاهش ناچیز خطای مدل‌سازی شده که در نتیجه، برای کاربردهای عملی، سطح قابل قبول alv معادل با 0/0005 پیشنهاد می‌شود.

A Quantitative Criterion-based Methodology for Selecting Appropriate Domain Size for Numerical Modeling of Groundwater Inflow into Tunnel

Selecting the appropriate model size is a challenging issue in the numerical modeling of groundwater inflow into underground excavation. This issue was studied in this paper by presenting a methodology for selecting appropriate domain size for numerical modeling of groundwater inflow into a tunnel that is excavated inside of semiinfinite aquifer. To reach this goal, first, a dimensionless factor, the socalled normalized rate of inflow variation (NRIV), was defined in cooperation with its limit value, socalled acceptable level of variation (ALV). Then, the appropriate or suitable domain size (SDS) of the numerical model was determined based on the NRIV and ALV. The applicability of the suggested methodology was evaluated for the results of wide range geometrical parameter of tunnel (including different tunnel radiuses and depths) and different flow domain sizes. The results of this study indicated that the required domain size for numerical modeling of groundwater inflow into tunnel increase nonlinearly for larger and deeper tunnels. Moreover, the required domain size increases to 1.8 times by decreasing the level of ALV from 0.0005 to 0.0001, where the relative accuracy of results has only increased up to 4%. Since the larger domain size requires much computational difficulties and insignificant accuracy, the ALV in the level of 0.0005 is suggested for practical numerical modeling of groundwater inflow into tunnels.