natgillin/translations-raw huggingface dataset:
At high seepage rates, the temperature variation of the water in the upstream reservoir completely determines the temperature inside the dam.
Kada se radi o jakom procjeđivanju, tada promjena temperature vode u uzvodnoj akumulaciji u potpunosti određuje temperaturu unutar brane.
The seasonal temperature variation in the dam is then directly proportional to the seepage rate.
Sezonske promjene temperature u brani su u takvim slučajevima direktno proporcionalne stopi procjeđivanja.
Basically, a constant temperature at the downstream of the dam core is a sign of small seepage, while large seasonal variations may be a sign of significant seepage.
Općenito uzevši, konstantna temperatura nizvodno od jezgre brane znak je malog procjeđivanja, dok velike sezonske promjene mogu upućivati na znatno procjeđivanje.
At a higher seepage flow, the temperature in the dam will be changed, and the seasonal variation will increase.
Pri jačem procjeđivanju dolazi do promjene temperature u brani te do znatnijih sezonskih promjena.
This variation is dependent on seepage flow, the seasonal variation at the inflow boundary, and the distance from the boundary to the measuring point.
Takve promjene ovise o količini procjeđivanja, sezonskoj varijaciji na mjestu dotoka (rubnom uvjetu) te o udaljenosti mjesta dotoka od mjerne točke.
The thermohydraulic behaviour of an earth-fill dam is quite complex.
Termohidrauličko ponašanje nasutih brana izuzetno je složeno.
It includes such basic thermal processes as heat conduction, advection and dispersion.
Ono obuhvaća osnovne termičke procese kao što su provođenje topline, advekcija i disperzija.
The problem is further complicated by the variation in material properties of the dam, and the different conditions in the saturated and unsaturated parts of the dam.
Problem se dodatno komplicira zbog varijabilnosti svojstava materijala ugrađenih u branu te zbog različitih uvjeta u zasićenim i nezasićenim dijelovima brane.
Certain general assumptions have to be made.
Stoga se trebaju usvojiti i neke opće pretpostavke.
The general problem can, however, be studied using coupled mass flow and energy transport models.
Općenito se problem može analizirati povezanim modelima protoka mase i pronosa energije.
The mass, energy and concentration equations can be applied to simulate the seepage flow and heat transport through porous media.
U svrhu simuliranja procjeđivanja i pronosa topline kroz porozni medij mogu se koristiti jednadžbe očuvanja mase, energije i koncentracije.
Mass balance equation
Jednadžba očuvanja mase
The mass conservation equation in a porous media can be expressed as:
Jednadžba o očuvanju mase u poroznom mediju može se izraziti kako slijedi:
where: rf = density of fluid [kg/m3] n = porosity coefficient
gdje je rf = gustoća fluida [kg/m3] n = koeficijent poroznosti
= distance
= udaljenost
= leakage flow (Darcy flow), (m/s or m3/s or m2/s) t = time
= tok procjedne vode (Darcyjev tok), (m/s ili m3/s ili m2/s) t = vrijeme
A general form of the Darcy's law can be used to describes the velocity of seepage water:
Za opisivanje brzine procjeđivanja vode može se koristiti opći oblik Darcyjevog zakona:
= permeability
kij
m = dynamic viscosity p = pressure
= propusnost m = dinamička viskoznost p = tlak
= gravity
= gravitacijsko ubrzanje
Hence, the equation of motion for the leakage water flow can be obtained by combining Eqs. (1) and (2), which results in
Stoga se jednadžba kretanja za tok procjene vode može dobiti kombiniranjem jednadžbi (1) i (2), pa tako dobivamo:
This equation, with initial and boundary conditions, describes the leakage water flow induced by the variation of pressure (or piezometric head), and by the variation of water density.
Ova jednadžba s početnim i rubnim uvjetima opisuje tok procjedne vode potaknut razlikom tlaka (ili piezometarskog potencijala) te razlikama u gustoći vode.
Energy balance equation
Jednadžba očuvanja energije
In an earth-fill dam, the energy flux consists of heat conduction in the solid phase and heat transportation in the liquid phase.
U slučaju nasute brane, energetski se tok sastoji od vođenja topline u krutoj fazi i od prijenosa topline u tekućoj fazi.
where: c0 = volumetric heat capacity of soil [J/m2K] cw = volumetric heat capacity of water [J/m2K] Qidisp = energy flux due to mechanical and thermal dispersion
gdje je: c0 = prostorni toplinski kapacitet tla [J/m2K] cw = prostorni toplinski kapacitet vode [J/m2K] Qidisp = tok energije uzrokovan mehaničkom i termičkom
[J/m2s]
disperzijom [J/m2s]
= coordinate l0 = thermal conductivity of soil
= koordinata l0 = toplinska provodljivost tla
Equation (4) describes the time variation of energy based on advection terms (related to leakage flux), diffusive terms (related to soil thermal conductivity) and dispersive terms (related to soil thermal dispersion).
Jednadžba (4) opisuje varijaciju energije u vremenu i to na osnovi advekcije (povezane s tokom procjedne vode), difuzije (povezane s toplinskom provodljivošću tla) i disperzije (povezane s toplinskom disperzijom tla).
3. Case study
3. Analiza nasute brane Shamil
In order to investigate the proposed model, the Shamil earthfill dam, located in the south of Iran, has been considered as the case study.
Pogodnost predloženog modela ispitana je na primjeru nasute brane Shamil koja se nalazi na jugu Irana.
The height of the dam is 32.2 m, while the reservoir volume is 115 MCM.
Visina brane iznosi 32,2 m, a akumulacije može primiti 115 milijuna kubnih metara vode.
The total of eight different soil types were taken in order to simulate the base, core, shell, drainage, and filter of the Shamil Dam.
Analizirano je ukupno osam vrsta tla kako bi se simuliralo podnožje brane, jezgra, omotač, drenažni sloj i filterski sloj na brani Shamil.
Technical specifications
Tehnički podaci o brani
The body of the Shamil Dam is an embankment with a slightly inclined central core made of fine clay.
Brana Shamil je nasuta brana s blago nagnutom središnjom jezgrom sastavljenom od sitnozrnate gline.
The dam core is supported with two filter layers on both upstream and downstream sides, and a drain layer at the downstream side.
Na jezgru brane nadovezuju se dva filtarska sloja na uzvodnoj i nizvodnoj strani, te drenažni sloj na nizvodnoj strani.
The dam crest width is 8 m, and the length is 1200 m. Over the past 1.5 years, the annual water level fluctuation in the reservoir amounted to approximately 18 m (+112 to +130 m), which is half the height of the dam.
Kruna brane široka je 8 m, a dužina joj iznosi 1200 m. U proteklih godinu i pol dana godišnja fluktuacija razine vode u akumulaciji iznosila je otprilike 18 m (+112 do +130 m), što je polovica visine brane.
The dam foundation material is conglomerate.
Kao materijal za temelje brane korišten je konglomerat.
Different material layers in dam body and foundations
Razni slojevi u tijelu i temeljima brane
Table 1: Technical specification of soil materials in Shamil dam
Tehnički podaci o zemljanim materijalima koji su ugrađeni u branu Shamil
Computational domain
Proračun
Based on river topography in the dam area, the total of 21 different cross sections were studied in the dam design.
Za vrijeme projektiranja brane analiziran je ukupno 21 različiti profil, i to na bazi topografije rijeke u području brane.
The instrumentation of the Shamil Dam was installed at sections number 10, 14, 19, and 21.
U brani Shamil, instrumenti su ugrađeni u profilima broj 10, 14, 19 i 21.
The section number 14 is the largest section of the dam.
Profil broj 14 je najveći profil brane.
It is located almost in the middle of the river and has been selected for seepage studies in this paper.
On je smješten gotovo u sredini rijeke i odabran je za analizu procjeđivanja u okviru ovog istraživanja.
At section 14, the bottom layer of foundations is about 76 m, and the top layer of foundations is 110 m, where the bottom of the core is constructed.
U profilu 14 donji je sloj temelja otprilike na 76 m, a gornji na 110 m, gdje je izvedeno dno jezgre.
Also, the dam crest is at 142.5 m. By considering the dam cross-section, 203 m in length at the riverbed level, the total length of foundation is considered to be 250 m.
Kruna brane je na 142.5 m. Uzimajući u obzir presjek brane, dužine 203 m na razini korita rijeke, ukupna dužina temelja iznosi 250 m.
The computational domain in the horizontal and vertical directions has been discretised into 56 and 48 elements, respectively.
Područje obuhvaćeno proračunom diskretizirano je u horizontalnom smjeru na 56 elemenata, a u vertikalnom smjeru na 48 elemenata.
The total number of quadrilateral and triangular elements in the cross section is 1433, and the total number of nodes is 1451.
Ukupan broj kvadratnih i trokutastih elemenata u presjeku je 1433, a ukupan broj čvorova iznosi 1451.
The minimum dimension of elements is about 0.5x0.5 m close to cutoff wall, and the maximum size of elements increases to 4x7.5 m at the upstream side of dam foundations.
Minimalna dimenzija elemenata iznosi oko 0,5 x 0,5 m u blizini nepropusnog ekrana, a maksimalna veličina elemenata doseže 4 x 7,5 m na uzvodnoj strani temelja brane (slika 2.).
Before construction, riverbed at dam axis was 112 m in the first impoundment.
Prije građenja, korito u osi brane bilo je na 112 m pri prvom punjenju.
Due to huge sedimentation, the bed level at the dam reservoir increased to 118 m and remained constant for about two years
Zbog izuzetno jakog taloženja, razina korita u spremniku se povećala na 118 m, a ta je razina ostala nepromijenjena otprilike dvije godine (u razdoblju opažanja).
(during the studying period).
U proteklih
In the past 1.5 years, the water level in dam reservoir mostly varied between 118 and 129 m, as shown in Figure 3.
godinu i pol, razina vode u akumulaciji uglavnom je varirala od 118 do 129 m, kao što se to vidi na slici 3.
These variations can be considered as upstream boundary conditions for an unsteady seepage simulation.
Te se varijacije mogu smatrati uzvodnim rubnim uvjetima za potrebe simulacije neustaljenog procjeđivanja.
Water temperature in the dam reservoir also varied from 19 to 35 degrees centigrade, as illustrated in Figure 3.
Temperatura vode u akumulaciji također je varirala od 19 do 35 °C (slika 3.).
The water passing through the dam body keeps its physical properties including the temperature.
Voda koja prolazi kroz tijelo brane zadržava svoja fizikalna svojstva, pa tako i temperaturu.
Unsteady boundary conditions have been applied for temperature simulation.
Neustaljeni rubni uvjeti usvojeni su za simulaciju temperature.
Variation of water level and temperature in the Shamil Dam reservoir
Variranje razine vode i temperature u akumulaciji brane Shamil
4. Seepage analysis
4. Analiza procjeđivanja
Relevant equations of flow and energy, described in chapter 2, were discretised based of the finite element method with triangular and quadrilateral elements.
Relevantne jednadžbe toka i energije, opisane u 2. poglavlju, diskretizirane su na bazi metode konačnih elemenata pomoću trokutastih i četvrtastih elemenata.
Discretised equations for saturated and unsaturated zones were solved for temporal boundary conditions.
Diskretizirane jednadžbe zasićenih i nezasićenih zona izračunane su za vremenske rubne uvjete.
The water table in each time step can be established from the percentage of saturation of the elements.
Razina vode se u svakom odsječku vremena može odrediti na temelju postotka zasićenja elemenata vodom
Recorded data on the water level and water temperature in dam reservoir, shown in Figure 3, were applied as the upstream boundary condition for the numerical modelling of seepage and temperature.
Zabilježeni podaci o razini i temperaturi vode prikazani na slici 3 usvojeni su kao uzvodni granični uvjet za numeričko modeliranje procjeđivanja i temperature.
Part
Istraživanjem brzine
k [m/s]
Element brane
Part
k [m/s]
k [m/s]
Element brane k [m/s]
Core
Jezgra
Alluvium 2,3x10-3
Aluvij
Drain
2,3x10-3
7x10-5
Drenažni sloj
Cutoff wall
7x10-5
1x10-7
Nepropusni ekran 1x10-7
Shell
Omotač
Conglomerate
Konglomerat
Weathered-rock 1-10-5
Trošna stijena 1-10-5
Computational domain of the Shamil Dam (with the location of piezometer 1416)
Područje proračuna brane Shamil (s lokacijom piezometra 1416)
Since observation data show that the seepage flow is greater than the one predicted in design documents, different cases were considered for the unsteady seepage modelling.
Kako podaci dobiveni motrenjem pokazuju da je stopa procjeđivanja veća od one predviđene u projektu, razmotreni su razni slučajevi u okviru modeliranja neustaljenog procjeđivanja.
In each case, it was adopted that the hydraulic permeability of constructed shells and foundations exceeds the design data and that these data are as mentioned in Table 2, while other technical data remained the same as the design data.
U svakom je slučaju usvojeno da je hidraulička propusnost izvedenih omotača i temelja veća od vrijednosti iz projekta, te da su ti podaci jednaki onima iskazanima u tablici 2., dok su ostali tehnički podaci u skladu s podacima iz projekta.
In case B1, the permeability value is the same as the design data reported in design documents.
U slučaju B1, vrijednost propusnosti odgovara projektnim podacima zabilježenima u projektnoj dokumentaciji.
Seepage computation results for the variation of piezometric level in wall number 14 are drawn against measured values in Figure 5.
Rezultati proračuna procjeđivanja za variranje piezometarske razine u profilu broj 14 ucrtani su na slici 5. tako da se može izvršiti usporedba s izmjerenim vrijednostima.
Not much difference can be seen in computational results for several cases, and hence, no special conclusion can be derived.
Uočeno je da u nekoliko slučajeva nema bitne razlike kod proračunskih rezultata, pa se stoga ne može izvesti neki poseban zaključak.
Based on the above-mentioned notes, it may be argued that the difference between simulated piezometric levels in all 5 cases is not great.
Na temelju gornjih razmatranja može se zaključiti da razlika između simuliranih piezometarskih razina nije velika niti u jednom od svih pet slučajeva.
In other words, the variation of piezometric heads in seepage modeling seems to be insufficient for deciding between different seepage systems.
Drugim riječima, čini se da variranje piezometarskih potencijala u modeliranju procjeđivanja nije dovoljno za donošenje odluke o raznim sustavima procjeđivanja.
Permeability values for shell and foundation in different cases
Razni slučajevi vrijednosti propusnosti za omotač i temelje
Time variation of piezometric head in Piezometer 1416, for all cases
Vremenska varijacija piezometarskog potencijala u piezometru 1416, za sve slučajeve
5. Temperature analysis
5. Analiza temperature
The average velocity of seepage flow in the upstream shell amounts to about 0.3 m/day, while the velocity increases up to 1 m/day around the cutoff.
Prosječna brzina procjeđivanja u uzvodnom omotaču iznosi otprilike 0,3 m/dan, dok se brzina povećava do 1 m/dan oko ekrana.
As mentioned before, an average of minimum and maximum weather temperature during the last 30 years in dam region ranges between 19 and 35 °C.
Kao što je već spomenuto, prosječna minimalna i maksimalna temperatura zabilježena u proteklih trideset godina u području brane varira od 19 do 35 °C.
Since the maximum water depth in the dam reservoir is less than 10 m, the water temperature in the dam reservoir is generally equal to the ambient temperature, and no vertical temperature gradient can be observed.
Kako maksimalna dubina vode u akumulaciji brane iznosi manje od 10 m, temperatura vode u akumulaciji uglavnom odgovara vanjskoj temperaturi, a nije zabilježen ni vertikalni gradijent temperature.
Hence, the temperature variation shown in Figure 3 can be applied for all boundary elements at the upstream side of the dam.
Stoga se variranje temperature prikazano na slici 3. može primijeniti za sve rubne elemente na uzvodnoj strani brane.
The seepage flow moving through the earthfill dam keeps these temporal variation values, and almost the same variation behavior can be observed in the elements located at the upstream side of the dam core.
Procjeđivanje kroz branu zadržava te vrijednosti variranja u vremenu, pa se gotovo isto ponašanje glede variranja može uočiti u elementima koji se nalaze uzvodno od jezgre brane.
If there is a crack within the core, the water temperature variation generally corresponds to the water temperature variation in the reservoir.
Ako u jezgri postoji pukotina, tada varijacija u temperaturi vode uglavnom odgovara varijaciji u temperaturi vode u samoj akumulaciji.
Based on the seepage analysis, temperature distribution in dam was simulated for one and a half year period by applying the mentioned boundary conditions.
Na osnovi analize procjeđivanja simuliran je razmještaj temperatura u brani za razdoblje od godinu i pol dana, i pritom su korišteni gore spomenuti rubni uvjeti.
Numerical results of flow pattern in section 14 in Aug. 2011
Numerički rezultati za tok u profilu 14 (kolovoz 2011.)
Permeability [m/s]
Propusnost [m/s]
Simulated flow pattern and temperature counters in section 14: a) after 6 months in Aug. 2010; b) after 12 months in Feb. 2011; c) after 18 months in Aug. 2011
Simulacija toka i temperature u profilu 14: a) nakon šest mjeseci (kolovoz 2010.); b) nakon 12 mjeseci (veljača 2011.); c) nakon 18 mjeseci (kolovoz 2011.)
Location of relevant nodes (in which time variations of temperature are drawn) and location of discharge cross lines
Lokacija relevantnih čvorova (u kojima su nacrtane vremenske varijacije temperature) i lokacija poprečnih linija istjecanja
Temperature simulation results for 6, 12 and 18 months are shown in Figure 6.
Rezultati simulacije temperature u vremenu od 6, 12 i 18 mjeseci prikazani su na slici 6.
Differences between temperature values at the same locations at different times can clearly be seen at the upstream and downstream of the dam.
Jasno se u uzvodnim i nizvodnim zonama mogu uočiti razlike temperatura zabilježenih na istim mjestima u različitim vremenskim razmacima.
Hence, temperature variations are very small at the downstream shell if there is no cracking in the dam core.
Dakle, varijacije temperature su vrlo male na nizvodnom omotaču ako u jezgri brane nema pukotina.
However, greater temperature variations have been observed at the upstream shell.
Međutim, veće varijacije temperature zabilježene su na uzvodnom omotaču.
To evaluate temperature variation trends over time, four nodes in the dam body were considered, as shown in Figure 7.
Da bi se ocijenili trendovi variranja temperature u vremenu, analizirana su četiri čvora u tijelu brane, kao što se to vidi na slici 7.
Temporal variations of temperature in these four nodes are shown in Figure 8.
Vremenske temperaturne varijacije u ta četiri čvora prikazane su na slici 8.
Temperature variation over time in different nodes: Node 221 in the upstream shell, Node 497 at the upstream of cutoff, Node 887 at the downstream of cutoff, Node 1300 in the middle of the drain (at the bottom)
Vremensko variranje temperature u raznim čvorovima: čvor 221 u uzvodnom omotaču, čvor 497 u uzvodnom ekranu, čvor 887 nizvodno od ekrana, čvor 1300 u sredini drenažnog sloja (na dnu)
By comparing measured temperature values and numerical model results, it may be concluded that the hydraulic permeability of the dam shell exceeds by about three times the values presented in technical reports.
Uspoređivanjem izmjerenih vrijednosti temperatura s rezultatima koji su dobiveni numeričkim modeliranjem možemo zaključiti da je hidraulička propusnost ekrana brane otprilike tri puta veća od vrijednosti iskazanih u tehničkim izvještajima.
Hence, it may be said that seepage in this cross section of dam seems to be mainly due to higher values of hydraulic permeability in the dam shell.
Stoga se može reći da je procjeđivanje u ovom profilu brane vjerojatno u najvećoj mjeri uzrokovano višim vrijednostima hidrauličke propusnosti u ekranu brane.
Five described cases (B1~B5) were considered to evaluate the temperature behavior of the dam.
Da bi se ocijenilo temperaturno ponašanje brane, razmotreno je pet opisanih slučajeva (B1~B5).
The temperature variation of the elements at the downstream of the dam body can show the safety of the dam.
Sigurnosno stanje brane može se ocijeniti na osnovi variranja temperature elemenata nizvodno od tijela brane.
The variation of temperature in node 1062 near the piezometer 1416 at the downstream of the core is shown in Figure 9.
Variranje temperature u čvoru 1062 u blizini piezometra 1416 nizvodno od jezgre prikazano je na slici 9.
The variation of temperature in that node is drawn for all cases against measured data for Piezometer 1416 and the dam reservoir.
Variranje temperature u tom čvoru iskazano je za sve slučajeve, i to uz podatke izmjerene za piezometar 1416 i akumulaciju brane.
It can clearly be seen that results for the case B3 seem to be closer to the measured when compared to other cases.
Jasno se može uočiti da su rezultati za slučaj B3 bliži izmjerenim rezultatima ako ih usporedimo s drugim slučajevima.
Hence, it may be concluded that the average real hydraulic permeability factor of the dam body is almost the same as in case B3.
Stoga se može zaključiti da je faktor prosječne stvarne hidrauličke propusnosti tijela brane gotovo isti kao i u slučaju B3.
The evaluation of seepage discharge can also provide other results about the current situation at the dam.
Ocjenjivanjem vrijednosti istjecanja mogu se dobiti i drugi rezultati o trenutačnoj situaciji na brani.
The discharges from the downstream shell were measured at 3 different times: Jan. 2011, Apr. 2011, and Jul. 2011, and the corresponding flow amounted to 3, 5 and 5.5 m3/day, respectively.
Vrijednosti istjecanja iz nizvodnog omotača izmjerene su u tri vremenska intervala: siječanj 2011. (3 m3/dan), travanj 2011. (5 m3/dan) i srpanj 2011. (5,5 m3/dan).
Since the flow is considered as unsteady and as temporal boundary conditions are applied, the seepage discharge in different sections is not equal.
Kako se protok smatra neustaljenim i kako su primijenjeni vremenski granični uvjeti, vrijednosti procjeđivanja u raznim dijelovima nisu iste.
The output discharge, passing across the line D, can be verified through comparison with measured data, as mentioned above.
Istjecanje koje prolazi kroz presjek D može se provjeriti usporedbom s mjernim podacima, kao što je već navedeno.
Time variation of temperature in Node 1062 and Piezometer 1416 for all cases
Vremensko variranje temperature u čvoru 1062 i piezometru 1416 za sve slučajeve
Line A is located in the upstream shell, line B in the dam core, line C in the downstream shell, and line D to the downstream of the dam after the toe.
Presjek A nalazi se na uzvodnom omotaču, presjek B u jezgri brane, presjek C u nizvodnom omotaču, a presjek D nizvodno od brane iza nožice.
Discharges passing through these lines can be calculated and drawn for a time interval.
Voda koja prolazi kroz te presjeke može se izračunati te grafički iskazati za određeni vremenski interval.
These variations are drawn in Figure 10 for cases B1, B3 and B5.
Te varijacije prikazane su na slici 10. za slučajeve B1, B3 i B5.
Differences between the discharge from line C and line D are equal to the discharge coming from the downstream shell of the dam.
Razlike između protoka na presjeku C i presjeku D odgovaraju vrijednostima iz nizvodnog omotača brane.
Discharge difference between lines C and D can be obtained from Figure 10 for all cases from B1 to B5.
Razlike u protoku između presjeka C i D mogu se dobiti prema slici 10. za sve slučajeve od B1 do B5.
For the case B3, the mentioned discharge difference for Jan. 2011 is 2.6 m3/day, for Apr. 2011 it is 4.8 m3/day and for Jul. 2011 it amounts to 5.7 m3/day.
Za slučaj B3, spomenuta razlika u protoku iznosi 2.6 m3/dan u siječnju 2011. 4.8 m3/dan u travnju 2011. te 5,7 m3/dan u srpnju 2011.
It was established that the measured discharge from the downstream shell of the dam is somewhere between the discharges calculated for the case B3 and case B4, but is closer to the case B3 results.
Ustanovljeno je da se izmjereni tok iz nizvodnog omotača brane nalazi negdje između vrijednosti izračunanih za slučajeve B3 i B4, ali je bliži rezultatima za slučaj B3.