Numerical investigation of flood induced seepage under levees

Abstract

Flood creates the most complex problems of engineering hydrology and extreme flood contains the crucial risk for urban areas, infrastructure, industry and agriculture. The aim of this paper is to study the transient flow caused by flood for levee of Filyos River. Numerical modeling based on finite element method was performed in the analyses. Plaxflow is an add-on module to Plaxis 2-D, is used for the time variation of seepage in several points of interest within the levee. Transient exit velocity at several points of interest within the levee and degree of saturation of levee and hydraulic gradient were investigated based on whether the levee contained covered materials (riprap, filter and geocomposite materials) along upstream face of levee or not. In addition, under seepage of water through different soil types underneath Filyos levee was examined. Moreover, the results of transient flow analyses when piping occurred and sand boil formed were presented for different soil types.

Taşkın, mühendislik hidrolojisinin en karmaşık problemlerini meydana getirir ve aşırı taşkın kentsel alanlar, altyapı, endüstri ve tarım için hayati risk taşır. Bu çalışmanın amacı Filyos nehrinin seddeleri için taşkından kaynaklanan geçici(süreksiz) akışı incelemektir. Analizlerde sonlu elemanlar yöntemine dayalı sayısal modelleme yapılmıştır. Plaxis 2-D’nin eklenti modülü olan PlaxFlow yazılımı seddenin birçok noktasında sızmanın zamana bağlı değişimi için kullanılmıştır. Seddenin ilgili birçok noktasındaki geçici (süreksiz) çıkış hızı, doygunluk derecesi, hidrolik eğimleri ve seddenin nehir akış yüzeyi boyunca kaplama materyali veya materyalsiz (riprap, filtre, geokompozit materyaller) incelenmiştir. Buna ek olarak, sedde altındaki sızma da incelenmiştir. Ayrıca borulanma ve kaynama oluşumu geçici (süreksiz) akış analiz sonuçlarına göre farklı zemin tipleri için gözlemlenmiştir.