Reservoir routing with outflow through rockfill dams

Abstract

For flood control and watershed management a model simulating the hydraulics of flow through rockfill dams is necessary. This paper describes a model for flow through rockfill dams. In the model, velocity has been introduced to the 1-D continuity equation as an exponential relationship between Reynold's number (Re) and Darcy-Weisbach coefficient (f ). The model has been calibrated by using a nonlinear optimization technique and then verified. By introducing inflow hydrograph and rockfill characteristics as input data to the model, the outflow hydrograph can be determined. The results of the developed model show good agreement with the real data. The parametric sensitivity analysis for the upstream water surface elevation demonstrates that the larger the rock the less important and less sensitive the upstream water surface elevation obtained by the model. RÉSUMÉPour le contrôle des crues et la gestion de bassin versant, un modèle hydraulique à travers les barrages en enrochements est nécessaire. Cet article décrit un modèle d'écoulement à travers des barrages en enrochements. Dans le modèle, la vitesse dans l'équation 1-D de continuité est une relation exponentielle entre le nombre de Reynold (Re) et coefficient de Darcy-Weisbach (f ). Le modèle a été étalonné et vérifié en employant une technique d'optimisation non-linéaire. En introduisant un hydrogramme et les caractéristiques d'enrochements comme données d'entrée du modèle, l'hydrogramme de sortie peut être déterminé. Les résultats du modèle développé sont en bon accord avec les données réelles. L'analyse paramétrique de sensibilité du niveau de l'eau à l'amont montre que plus la dimension de la roche est grande moins elle est importante dans le modèle.

Adoption of Manning's equation to 1D non-Darcy flow problems

“…Non-Darcy and turbulent flows in coarse porous materials were considered by, for example, Wilkins (1956), McCorquodale et al (1978), and Stephenson (1979). Solutions were provided by Skjetne and Aurault (1999), Samani et al (2004), Salehi (2003), Sidiropoulou et al (2007), and Panfilov et al (2003). For a longitudinal slope of 0.01, Moutsopoulos (2009) estimated that a fully-developed turbulent flow occurs if the mean grain size of the porous medium is in excess of 30.3 mm for a porosity of 0.35.…”