Transient Development of the Free Surface in a Homogeneous Earth Dam

Abstract

Synopsis A general solution has been developed whereby the free surface can be predicted at any time in a homogeneous earth dam, founded on an impervious base, with any orientation of the upstream slope, given the history of the reservoir fluctuations. Detailed solutions are obtained for reservoirs with constant head-water levels and with linear variations of head-water level for various inclinations of the upstream slope. Recognizing super- position to be valid, the effects of any history of head-water reservoir fluctuations may be studied (piecewise) as a series of linear steps. The results are reduced into graphical form and a systematic procedure is presented which renders the solutions easy to use. Comparison between analytical results and experimental results obtained from a Hele-Shaw viscous flow model strongly indicates that the solutions presented may be used with some confidence with the exception of the portion of the free surface in the vicinity of the impervious base of the dam. On a développé une solution générale selon laquelle on peut prédire à tout instant la surface libre sur un barrage de terre homogéne, construit sur une base imperméable avec n'importe quelle orientation sur la pente en amont, étant donné l'histoire des fluctuations du réservoir. On a obtenu des solutions détaillées pour des réservoirs à niveau d'eau de charge constants et ayant des variations lineaires de niveau d'eau de charge pour diverses inclinaisons de la pente en amont. En admettant que la superposition soit valable, les effets des fluctuations passées de réservoir d'eau de charge peuvent être étudiées sous forme d'une série de marches linéaires. Les résultats sont condensés sous forme graphique et on expose une procédure systématique qui rend les solutions d'usage facile. La comparaison entre les resultats analytiques et les resultats experimentaux obtenus avec un modèle à écoulement visqueux Hele-Shaw montrent nettement que les solutions présentées peuvent être utilisees avec une certaine confiance sauf pour la partie de la surface libre au voisinage de la base imperméable du barrage.