| Titre : | Modeling groundwater Flow under Transient Nonlinear Free Surface (2005) |
| Titre original : | En Modelant des Eaux Souterraines Coulée sous la Surface Libre Non-Linéaire Passagère |
| Auteurs : | Serrano, Sergio, Auteur |
| Type de document : | Article : texte imprimé |
| Dans : | Journal of hydrologic engineering (Vol. 8, N° 3, Mai/Juin 2003) |
| Article en page(s) : | 123-132 p. |
| Note générale : | Hydrologie |
| Langues : | Anglais |
| Index. décimale : | 551.4 (surface du globe.Géographie physique.Géomorphologie) |
| Tags : | Ground water flow Decomposition Free surfaces Boundary conditions Eaux souterraines Écoulement d'eaux Décomposition Surfaces libres États de frontière |
| Résumé : |
This Article presents a procedure to simulate groundwater flow subject to a nonlinear moving boundary resulting from periodic recharge and signifiant vertical hydraulic gradients. Under these conditions the Dupuit assumptions are not valid, and the governing equation is an elliptic partial differential equation that reduces to Laplace's equation in homogeneous isotropic aquifers. This Equation is subject to a transient nonlinear free surface boundary condition. To overcome the mathematical diffIculties of this boundary value problem with a nonlinear moving boundary condition, the method of decomposition in combination with successive approximations is proposed. Decomposition series provide a simple systematic approach to the approximate solution of the nonlinear boundary value problem without linearization or discretization. Componements of the decomposition solution are shown to converge fast to an exact solutionand are compared with corresponding linearized and finite difference solutions with good agreement. The Model is demonstrated with an application to a perched aquifer in the Jackson Purchase region of Kentucky, which experiences annual fluctuations in the water table of over 5 m and strong vertical gradients. Using bulk values of hydraulic conductivity, an initial condition fitted to heads known at a few piezometers, and a generalized approximate model of periodic mean monthly recharge, approximate expressions for the time dependet water table, and hydraulic heads are derived and compared with limited measured events. The Simplified model repreduced the monthly heads and their seasonal variability. As expected, periodic recharge from rainfall functionally affects the hydraulic heads. As a corollary, periodic recharge is imbedded in hydraulic gradients and pore velocities.
Cet article présente un procédé pour simuler l'écoulement d'eaux souterraines sujet à une frontière mobile non-linéaire résultant de la recharge périodique et des gradients hydrauliques verticaux signifiant. Dans ces conditions les prétentions de Dupuit sont inadmissibles, et l'équation régissante est une équation partielle elliptique qui réduit à l'équation de Laplace en couches aquifères isotropes homogènes. Cette équation est sujette à un état de frontière extérieur libre non-linéaire passager. Pour surmonter les difficultés mathématiques de ce problème de valeur avec un état de frontière mobile non-linéaire, on propose la méthode de décomposition en combination avec des approximations successives. Les séries de décomposition fournissent une approche systématique simple à la solution approximative du problème de valeur non-linéaire sans linéarisation ou discrétisation. Componements de la solution de décomposition sont montrés pour converger rapidement à un solutionand exact sont comparés aux solutions de linéarisées et finies de correspondance de différence avec la bonne concordance. Le modèle est démontré avec une application à une couche aquifère étée perché dans la région d'achat de Jackson du Kentucky, qui éprouve des fluctuations annuelles dans la table de l'eau plus de de 5 m et de gradients verticaux forts. En utilisant des valeurs en bloc de la conductivité hydraulique, un premier état adapté aux têtes connues à quelques piezometers, et un modèle approximatif généralisé de recharge mensuelle moyenne périodique, rapprochent des expressions pour la table de l'eau de dependet de temps, et des têtes hydrauliques sont dérivées et comparées aux événements mesurés limités. Le modèle simplifié repreduced les têtes mensuelles et leur variabilité saisonnière. En tant que recharge prévue et périodique des précipitations affecte fonctionellement les têtes hydrauliques. Comme corollaire, la recharge périodique est incluse dans des gradients hydrauliques et des vitesses de pore. |
| En ligne : | sergio@engr.uky.edu |
