2-3-3-3-2 شکست سدها بلحاظ عدم کارکرد سازه‌های جنبی آنها15
2-3-4- شکست سدها برحسب نوع شکست 15
2-3-4-1- سدهای بتنی شامل سد و پی آن15
2-3-4-1-1- طراحی ناقص15
2-3-4-1-2- کیفیت بتن15
2-3-4-1-3- وقوع پدیده‌های پیش‌بینی نشده و یا وقوع پدیدههایی با مقادیر غیرمجاز … 16
2-3-4-2- سدهای خاکی16
2-3-4-2-1- شکست هیدرولیکی16
2-3-4-2-2- شکست ناشی از نشت سد17
2-3-4-2-3- شکست‌های سازه‌ای به لحاظ رفتار سازه‌ای یا ساختمانی17
2-3-4-2-4- مصالح خاکی بدنه سد و روش ساخت و …18
2-3-4-2-5- موارد پیش‌بینی نشده یا پدیده‌های با مقادیر غیرمجاز18
2-3-4-2-6- سازه‌های خروجی وابسته به سد19
2-4- بررسی سوابق آسیب درسدهای خاکی19
2-5- پیشنهادها و راهکارها20
2-5-1- به منظورپیشگیری از تخریب حاصل از جریان آب از روی سد20
2-5- 2- به منظورپیشگیری از تخریب حاصل از زهاب20
2-5- 2-1- بررسی اثرات حاصل از تخریب در اثر زهابDeconstruction Caused by Seepage 21
2-5- 3 – منظورپیشگیری از تخریب حاصل از شکست ساختمانی – به22
2-5- 4- به منظورپیشگیری از تخریب حاصل از تخریب هیدرولیکی22
2-5- 5- به منظورپیشگیری از تخریب حاصل از نشت سد22
2- 6- لزوم پهنه بندی سیل ناشی از شکست سد خاکی22
2-7- راهکارها و اقدامات اضطراری(اقدامات پیش گیرانه اضطراری)23
2-7-1-اقدامات دارای اولویت بالا23
2-7-1-1- روگذری آب از سد23
2-7-1-2- رگاب در بدنه سد خاکی یا پی و یا تکیه گاه های سد خاکی موارد زیر باید مد نظر قرار گیرند24
2-7-1-3-خرابی سازه ای بدنه سد خاکی یا سازه های جنبی25
2-7-1-4- لغزش یا جابه جایی کلی بدنه سد خاکی روی پی25
2-7-2- اقدامات دارای اولویت متوسط26
2-7-2-1-جابه جایی خاکریز سد خاکی و لغزش شیب ها26
2-7-2-2- تراوش و پدید آمدن گودال فروکشی در سد خاکی26
2-7-2-2-1- برای کاهش دبی تراوش و کنترل آب شستگی27
2-7-2-2-2- از دست دادن ارتفاع آزاد یا قسمتی از بدنه سد خاکی بر اثر فرسایش ناشی از امواج27
2-7-2-2-3- ترک خوردگی در بدنه سد خاکی27
2-7-2-2-4- اشباع شدن بدنه سد خاکی28
2-7-2-2-5- نشست بدنه سد خاکی28
2-7-2-2-6- خرابی در سازه های تخلیه آب و خروجی28
2-7-2-2-7- زوال تکیه گاه سد خاکی29
2-7-3- برنامه نگهداری سد29
2-8- مدل‌های پیش‌بینی سیل ناشی از شکست سد خاکی32
2-8-1- مدل‌های رگرسیونی و منحنی پوش بر پایه ارتفاع سد33
2-8-2- معادلات رگرسیونی و منحنی پوش براساس حجم مخزن34
2-8-3- معادلات رگرسیونی و منحنی پوش براساس فاکتور سد35
2-8-4- رابطه بدون بعد بین دبی پیک و حجم دریاچه36
2-8-5- معادلات وابسته به زمان برای تعیین دبی پیک37
2-8-6- مدل‌های ریاضی38
2-8-7- روش عددی و مدل کامپیوتری39
2-9- حل عددی معادلات حاکم بر جریان‌های غیردائمی40
فصل سوم: روش تحقیق
3-1- مقدمه مطالعات پایه 43
3-2- محدوده مطالعات و راه‌های دسترسی43
3-?- مطالعات انجام شده45
3-?- اهداف طرح45?
3-5- روش مطالعه45
3-5-1- مراحل جمعآوری اط?عات46
3-5-2- مطالعات صحرایی46
?3-?-?- تجزیه و تحلیل اط?عات46
3-6- مطالعات پایه47
3-6-1- خ?صه مطالعات هیدرولوژی47
?3-6-1-1- مقدمه? 47
3-6-1-2- توزیع بارندگی‌های سالانه، فصلی و ماهانه47
3-6-1-3- حداکثر بارندگی 24 ساعته48
3-6-1-4- دما48
3-6-1-5- یخبندان49?
3-6-1-6- اقلیم منطقه49
3-6-2- خ?صه مطالعات هیدرولوژی50
3-6-2-1-مقدمه50
3-6-2-2- فیزیوگرافی و توپوگرافی حوزه آبریز?50
3-6-2-3- آبدهی50

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

3-6-2-4- منحن? تداوم جریان رودخانه‌ها51
?3-6-2-5- برآورد آبده? در محل ساختگاه‌ها51
3-7- مطالعات تخصصی53
?3-7-1- مقدمه? خ?صه مطالعات هیدرولیک53
3-7-2- مدل شبیه سازی هیدرولیکی درحالت تحلیل ماندگار53
3-7-3- مدل هندسی رودخانه54?
3-7-4- ضریب زبری54
3-7-5- شرایط مرزی در حالت تحلیل ماندگار56
3-7-6- نتایج محاسبات هیدرولیکی در حالت تحلیل ماندگار57
3-7-7- ظرفیت ایمن رودخانه57
3-7-8- طبقه‌بندی سدها58
3-7-8-1- طبقه‌‌بندی سدها از نظر بزرگی59
3-8- سدهای خاکی62
3-8-1- شرایط لازم برای انتخاب سد خاکی64
3-8-1- 1- سدهای خاکی و سنگریزه ای64
3-8-1-1-1- سد خاکی همگن65
3-8-1-1-2- نوع مطبق65
3-8-2- مشخصه های سد خاکی68
3-8-2-1- محور یابی68
3-8-2-2- فاصله آزاد68
3-8-2-3- تاج68
3-8-2-4- هسته69
3-8-2-5- پوسته70
3-8-2-6- سکو71
3-8-2-7- شیب بالادست71
3-8-2-8- شیب پائین دست73
3-8-2-9- اصلاح پی73
3-8-2-10- تکیه گاه ها74
3-8-2-11- کنترل تراوش پی75
3-8-2-12- زهکش ها76
3-8-2-13- فیلترها77
3-8-3- اصول طراحی اجزای سدهای خاکی78
3-9-علل تخریب سدهای خاکی78
3-9- 1 سرریز آب از روی بدنه79
3-9-2- نشت و فرسایش درونی79
3-9-3- فرسایش حاصل از عمل تخریبی امواج80
3-9-4- فرسایش ناشی از جریان سطحی روی شیب پایین دست80
3-9-5- لغزش شیب‌ها بر اثر فشار آب منفذی80
3-9-6- لغزش شیب بالادست در هنگام افت ناگهانی سطح آب80
3-9-7- لغزش شیب پایین دست در حالت مخزن پر81
3-9-7-1- لغزش و تخریب ناشی از روانگرایی81
3-9-8- لغزش و تخریب ناشی از ضعف پی81
3-9-9- تخریب ناشی از زلزله81
3-9-10- تخریب ناشی از حفاری حیوانات82
3-10- حل عددی معادلات حاکم بر جریان‌های غیردائمی82
3-10-1- بررسی کلی معادلات حاکم بر جریان82
3-10-2- شرایط مرزی و شرایط اولیه در حالت ناماندگار85
3-10-3- الگوی ضمنی پرایزمن87
3-10-4- نتایج محاسبات هیدرولیکی شبیه‌سازی شکست سد در حالت تحلیل ماندگار .. 88
3-10-5- مشخصات هندسی مخزن سد مورد مطالعه89
3-10-6- مکانیسم شکافت فرسایشی سدهای خاکی91
3-10-6-1- فرایند مدلسازی پدیده شکست93
3-10-6-2- برآورد پارامتر‌های شکست سد94
3-10-6-3- پیش‌بینی پارامترهای شکست سد با توجه به داده‌ها مورد مطالعه95
3-10-6-4- تخمین عرض متوسط شکست98
3-10-6-4-1- روند محاسبه روش (Froehlich ,1987)98
3-10-6-4-2- روند محاسبه روش (Von Thun and Gillette, 1990)99
3-10-6-4-3- روند محاسبه روش (Reclamation, 1988)101
3-10-6-5- تخمین زمان انهدام سد101
3-10-6-5-1- روند محاسبه روش (Froehlich ,1987)101
3-10-6-5-2- روند محاسبه روش (Von Thun and Gillette, 1990)102
3-10-6-5-3- روند محاسبه روش 1984) , (Macdonald And Langridge -Monopolis103
3-10-6-6- ضریب تخلیه سرریزی (Cw)104
3-10-7- مراحل ایجاد مدل هیدرولیکی شکست سد درHEC RAC 104
3-10-7-1- مشاهده و چاپ نتایج با مدل HEC RAC106
3-10-8- فرآیند پایدار سازی و کالیبراسیون یک مدل جریان غیر ماندگار123
3-10-8-1- روش های کلی در هنگام تنظیم پارامترهای مدل124
3- 10-8- 1-1- اثرات افزایش n مانینگ124
3- 10-8- 1-2- اثرات افزایش ذخیره124
3- 10-8- 2- پیشنهادات و اخطارهای کالیبراسیون125
3- 10-9- دقت، پایداری و حساسیت مدل126
3-10-9-1- دقت مدل126
3- 10-9-2- دقت عددی127
3- 10-9- 3- پایداری مدل127
3- 10-9- 4- فاصله مقاطع عرضی127
3- 10-9- 5- مقاطع عرضی ناکافی128
3- 10-9- 6- مقاطع عرضی خیلی نزدیک بهم128
3- 10-9- 7- گام زمانی محاسباتی129
3- 10-9- 7-1- گام زمانی خیلی بزرگ131
3- 10-9- 7-2-گام زمانی خیلی کوچک131
3- 10-9- 7-3-انتخاب کاربردی گام زمانی131
3- 10-10- ضریب وزنی تتا132
3- 10-11- گزینه ها و تلورانس های محاسباتی132
3- 10-11-1-تلورانس های محاسباتی133
3- 10-11-2-حداکثر تعداد تکرار ها133
3- 10-11-3- برش زمانی133
3- 10-11-4- پایداری سازه های در مسیر و جانبی134
3- 10-11-5- شرط مرزی پایین دست نامناسب134
3- 10-11-6- شرایط اولیه و جریان با دبی کم135
3- 10-11-7- تشخیص مشکلات پایداری مدل136
3- 10-11-8- حساسیت مدل137
3- 10-11-8-1- حساسیت عددی137
3- 10-11-8-2- گام زمانی محاسباتی138
3- 10-11-8-3- ضریب وزنی تتا138
3- 10-11-8-4- ضرایب پایداری سرریز138
3- 10-11-8- 5-نماهای استغراق سرریز138
3- 10-11-8-6- حساسیت پارامتر فیزیکی139
3- 10-11-8- 7- مقادیر n مانینگ139
3- 10-11-8-8- فاصله مقاطع عرضی139
3- 10-11-8- 9- ذخیره مقطع عرضی140
3- 10-11-8- 10- ضریب سرریز جانبی / بند140
3- 10-11-8-11-پارامترهای پل / کالورت140
فصل چهارم: یافته‌های تحقیق
4-1- تحلیل پارامترهای مدل هیدرولیکی حاصل از شکست سد 142
4-2- مقایسه نتایج روش‌های تحلیلی و مدل عددی با مدل HEC RAC 143
4-2-1- دبی خروجی حاصل از شکست سد (Qp)144
4-2-1-1- روند محاسبه روش SCS144
4-2-1-2- روند محاسبه روش Macdonald And Langridge -Monopolis144
4-2-1-3- روند محاسبه روش Costa145
4-2-1-4- روند محاسبه روش Froehlich (1995) & (2008)145
فصل پنجم: جمع‌بندی نتیجه‌گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه‌گیری 152
5-2- پیشنهادات154
فهرست منابع155
چکیده انگلیسی158
فهرست جداول
عنوان شماره صفحه
جدول (3-1) حداکثر بارندگی 24 ساعته با دوره برگشت‌‌های مختلف در حوزه‌های آبریز48
جدول (3-2) مقادیر متوسط آبدهی برآوردی در محل ساختگاه های موردنظر52
جدول (3-3) نتایج برآورد ضریب زبری از روش‌های مختلف56?
جدول (3-4) اندازه کلی سد بر حسب دو شاخص ارتفاع و حجم مخزن…………………………….59
جدول (3-5) مصالح ساختار سد90
جدول (3-6) پارامترهای شکست سد مبتنی بر مطالعات موردی شکست سد96
جدول (3-7) راهنمای استفاده از روش‌های پارامتریک مناسب براساس شدت ذخیره‌سازی مخزن97
جدول (3-8) خلاصه ای از معادلات پارامتریک توصیه شده97
جدول (3-9) توصیه ارتفاع موثر ذخیره حجمی سد Von Thun and Gillett99
جدول (3-10) دبی خروجی حاصل از شکست سد توسط مدل HEC RAS107
جدول (3-11) ضرایب مورد استفاده برای محاسبه سرعت موج از سرعت متوسط130
جدول (4-1) نتایج تخمین پارامتر شکست سد خاکی توسط روش‌های تحلیلی146
فهرست اشکال
عنوانصفحهشکل (2-1) ضرایب m بر اساس شکل مخزن38
شکل (3-1) پیکره‌بندی رودخانه‌های مورد مطالعه و زیر حوضه‌های مربوطه50
?شکل(3-2) منحن? تداوم جریان رودخانه ابهررود در ایستگاه قروه51
شکل (3-3) تعیین اندازه کلی سد بر حسب دو شاخص ارتفاع و حجم مخزن60
شکل (3-4) مقطع عرضی و نمایی از یک سد خاکی62
شکل (3-5) مقاطع تیپ سدهای خاکی67
شکل (3-6) حجم کنترل برای معادلات پیوستگی83
شکل (3-7) حجم کنترل برای معادلات اندازه حرکت84
شکل (3-8) هیستوگرام دبی ورودی به مخزن سد86
شکل (3-9) شبکه محاسباتی نقاط در صفحه x-t88
شکل (3-10) نمایی از مصالح مقطع بدنه سد89
شکل (3-11) نمایی از پروفیل مقاطع عرضی سد90
شکل (3-12) مقطع سد در گسترش شکاف پدیده روگذری91
شکل (3-13) گسترش شکاف پدیده روگذری92
شکل (3-14) گسترش شکاف پدیده رگاب92
شکل (3-15) مشخصات هندسی شکست ناشی از نشت در بدنه سد (پدیده رگاب)95
شکل (3-16) مشخصات هندسی پارامترهای شکست ناشی از رگاب در بدنه سد100
شکل (3-17) معیار برآورد حجم مخزن سد100
شکل (3-18) نمودار عرض متوسط شکست نسبت به زمان105
شکل (3-19) نمودار غیرخطی توسعه زمانی شکاف بدنه سد 105
شکل (3-20) هیدروگراف خروجی از مقطع سد در رگاب با مدل HEC RAS106
شکل (3-21) مشخصات هندسی مقطع سد در زمان انهدام 1 ساعت با مدل HEC RAS106
شکل (3-22) نمایی از پلان رودخانه در محل احداث سد در زمان شکست 108
شکل (3-23) نمایی از پلان پایین‌دست رودخانه در محل احداث سد در زمان شکست108
شکل (3-24) نمایی از پلان بالادست رودخانه در محل احداث سد در زمان شکست 109
شکل (3-25) نمایی از مشخصات مقطع عرضی شکست سد109
شکل (3-26) پروفیل مقطع طولی در لحظه اولیه110
شکل (3-27) پروفیل مقطع عرضی در لحظه 1:45ساعت110
شکل (3-28) پروفیل مقطع عرضی در لحظه0:15 ساعت با استفاده از روش Von Thun111
شکل (3-29) پروفیل مقطع عرضی در لحظه0:15 ساعت با استفاده از روشMacdonald111
شکل (3-30) پروفیل مقطع عرضی در لحظه 0:30 ساعت با استفاده از روش Von Thun112
شکل (3-31) پروفیل مقطع عرضی در لحظه 0:30 ساعت با استفاده از روشMacdonald112
شکل (3-32) پروفیل مقطع عرضی در لحظه 0:45 ساعت با استفاده از روش Von Thun113
شکل (3-33) پروفیل مقطع عرضی در لحظه 0:45 ساعت با استفاده از Macdonald113
شکل (3-34) پروفیل مقطع عرضی در لحظه 1:00 ساعت با استفاده از روش Von Thun114
شکل (3-35) پروفیل مقطع عرضی در لحظه 1:00 ساعت با استفاده از روشMacdonald114
شکل (3-36) پروفیل مقطع عرضی در لحظه 1:15 ساعت با استفاده از روش Von Thun115
شکل (3-37) پروفیل مقطع عرضی در لحظه 1:15 ساعت با استفاده از Macdonald……….115
شکل (3-38) پروفیل مقطع طولی در لحظه 1:30 ساعت با استفاده از روش Von Thun116
شکل (3-39) پروفیل مقطع طولی در لحظه 1:30 ساعت با استفاده از روشMacdonald116
شکل (3-40) پروفیل پلان طولی در لحظه0:15 ساعت117
شکل (3-41) پروفیل پلان طولی در لحظه 0:30 ساعت117
شکل (3-42) پروفیل پلان طولی در لحظه 0:45 ساعت118
شکل (3-43) پروفیل پلان طولی در لحظه 1:00 ساعت118
شکل (3-44) پروفیل پلان طولی در لحظه 1:15 ساعت119
شکل (3-45) پروفیل پلان طولی در لحظه 1:30 ساعت119
شکل (3-46) پروفیل پلان طولی در لحظه اولیه120

شکل (3-47) پروفیل پلان طولی در لحظه 0:15 ساعت120
شکل(3-48) پروفیل پلان طولی در لحظه 0:30 ساعت121
شکل (3-49) پروفیل پلان طولی در لحظه 0:45 ساعت………………………………………………….121
شکل (3-50) پروفیل پلان طولی در لحظه 1:00 ساعت122
شکل (3-51) پروفیل پلان طولی در لحظه 1:15 ساعت122
شکل (4-1) منحنی مقایسه هیدروگراف دبی حاصل از شکست سد مدل عددی ……………143
شکل (4-2( منحنی مقایسه هیدروگراف دبی حاصل از شکست سد توسط مدل عددی …….. 147
شکل (4-3) منحنی مقایسه هیدروگراف دبی حاصل از شکست سد توسط روشهای تحلیلی148
چکیده
تمایل رو به رشد برای ارزیابی سطح ایمنی سدهای موجود، با استفاده از روشهای مختلف ریاضی و آماری و نرمافزاری، وجود دارد. شکست سد یک مسأله هیدرولیکی و ژئوتکنیکی است؛ که در نتیجه آن حجم زیاد آب انباشته شده در مخزن سد در زمان کوتاهی به صورت ناگهانی تخلیه گردیده و سیلاب بزرگی در پایین دست سد جریان می‌یابد. در این حالت، امواج بزرگ سیلاب زیان‌های عظیمی در نواحی پایین دست به وجود می‌آورند. به هر حال عوامل موثر و عمده در شکست سدهای خاکی شامل پدیدههای رگاب و روگذری میباشد که قسمت عمدهای از شکست سدها به این دلایل میباشد اما ما در این مطالعه فقط به بررسی پدیده روگذری در شکست سد تاکستان میپردازیم. مدلسازی پدیده‌ی شکست سد بیشتر به منظور محاسبه تقریبی دبی پیک خروجی ناشی از شکست انجام می‌شود تا پیش‌بینی‌هایی برای مهار آن یا تمهیداتی برای پیشگیری از خطرات ناشی از آن اندیشیده شود. در این تحقیق مدل عددی پدیده شکست شامل محاسبه دبی خروجی از مخزن و مدلسازی هیدرولیکی جریان در پایین دست سد می‌باشد. برای مدل کردن فرسایش تدریجی سد با ایجاد یک شکاف اولیه بالای بدنه آن برای شروع فرسایش ارائه شده است. توسط مدلسازی افزایش تدریجی ابعاد این شکاف، افزایش دبی عبوری از آن و در نتیجه انهدام سد و تخلیه آب مخزن پشت سد تحلیل می‌گردد. شبیه‌سازی جریان در محل شکستگی سد براساس گسسته‌سازی معادلات سنت ونانت تحلیل و مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور انجام تحلیل غیردائمی جریان سیلاب و شکست سد از تحلیل سیستم رودخانه از مدل‌های هیدرولیکی مبتنی بر مدلسازی مخزن با استفاده از قابلیت مدلسازی شکست سد در محیط مدل HEC_ RAS و اعمال نحوه شکست آن و حداکثر دبی جریان سیلاب، در شرایط غیر ماندگار مورد ارزیابی قرار گرفته و تحلیل شکست سد مرتفع گردیده است.
مقایسه هیدروگراف حداکثر دبی شکست سد، منتج از روش‌های تحلیلی و مدل HEC_ RAS نشان دهنده نزدیکی حداکثر دبی حاصل از شکست سد در مدل HEC_ RAS با نتایج حاصل از روش تحلیلی SCS است. در روش تحلیلی SCS نسبت به سایر روش‌های تحلیلی، اثر عرض متوسط شکست و حجم مخزن سد و ارتفاع آب پشت سد در لحظه شکست برای تخمین حداکثر دبی شکست سد لحاظ می‌کند و این علت نزدیکبودن نتایج حداکثر دبی حاصل از شکست سد به الگوی عددی است. درصد خطای نسبی نشاندهنده این است که، نتایج روش تحلیلی SCS هم روند و شیب نمودار محاسباتی همخوانی قابل قبولی با منحنی مدل HEC_ RAS دارد.
واژه‌های کلیدی:
شکست سد، پدیده‌های سرریز شدن آب از روی سد، پدیده ایجاد لوله در بدنه سد، پارامترهای شکست، روندیابی سیلاب، معادلات سنت ونانت، مدل کامپیوتری، توسعه شکاف سد، شکست تدریجی.
فصل اول
کلیات تحقیق
1-1- مقدمه
با توجه به اینکه مقاله حاضر در ادامه مطالعات خانم الهام مینا میباشد بنابراین در قسمتهایی از این پایاننامه، از مطالعات نامبرده استفاده شده است. سد سازه‌ای است که می‌تواند مقادیر زیادی آب را برای مصارف شرب یا کشاورزی و حفاظت، تفرج یا کنترل سیلاب ذخیره کند و از سدهای خاکی بطور گسترده‌ای در آبخیزداری استفاده می‌شود. از طرف دیگر برخی پدیده‌‌ها مانند آتشفشان، یخچال، زمین لغزش و زمین لرزه بطور طبیعی سدهای خاکی را ایجاد می‌کنند. از نقطه نظر کنترل سیلاب این سدها اهمیت ویژه‌ای دارند، زیرا سیل ناشی از شکست سدهای خاکی طبیعی1 و دست ساخت2 در اغلب موارد بسیار بزرگ‌تر از سیل‌هایی است که به دلیل رگبارهای شدید و ذوب سریع برف ایجاد می‌شوند. نکته قابل توجه در این جا این است که گاهی ایجاد نموده و سیل بوجود آمده در رگبارهای شدید سیلی بزرگتر از سیل طرح ورودی اثر تخریب و انهدام سد و رها ساختن آب موجود در مخزن بسیار خطرناک‌تر را منجر میشود. در مقایسه با سایر مخازن، هزینه ساخت سد به ازای هر مترمکعب آب ذخیره شده بسیار کمتر است. زیرا سد، آب را هم در پشت خود و هم در قسمت حفاری شده برای ساخت سازه ذخیره میکند، در حالی ‌که مخازن فقط در قسمت حفاری شده آب را ذخیره می‌کنند. از طرف دیگر به دلیل زیادبودن سطح آب در پشت سد، میزان تبخیر از پشت سدها زیادتر از سایر مخازن بوده و کیفیت آب آنها نیز پایین‌تر است.
سدسازی کهن یک هنر اولیه و آزمایشی منتج از تجارب و آزمون‌های ساده بود اما طی قرن‌های متمادی به تدریج با علم در آمیخت. سدهای اولیه با استفاده از آبرفت‌های در مسیر جریان و مصالح سنگی ساخته میشد. به تدریج مهارت سازندگان در طول قرن‌های متمادی افزایش یافت و سدهای با مصالح بنایی و ملات احداث شد. با پیشرفت علم سدسازی، مهندسان دریافتند که یک سوم میانی سد برای تأمین مقاومت سدهای وزنی تحت بار متوسط در مقابل واژگونی حائز اهمیت است و سپس به وجود فشار برکنش، پی برده و از سیستم زهکشی برای کاهش آن بهره گرفتند. در قرن نوزدهم با آغاز استفاده از ماشین آلات به جای حیوانات در حمل مصالح و متراکم ساختن خاکریز و غیره، توسعه سدهای خاکی شتاب بیشتری گرفت. انتقال از دوره گریدرها و گاری‌های اسبی، غلطک‌های صاف و ماله‌کشی بزودی با تعمیم استفاده از ماشین‌آلات سنگین مانند غلطک پاچه بزی، غلتک لرزان و کشنده‌های با یدک چرخ زنجیری به صورت کامل انجام گرفت. تا قرن بیستم بخش اعظم دانش مورد استفاده در طراحی سدهای خاکی، تجربی بوده و مقاومت آنها در مقابل نیروهای وارده به آسانی قابل تعیین نبود. مقادیر حدی، عمدتاً براساس حوادث و شکست‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. برعکس، روش‌های تحلیلی برای طراحی سدهای بتنی و بنایی، با وجود اینکه از مفاهیم ساده برگرفته شده بود، نسبتاً قابل اطمینان بودند.
بطور کلی تا سال 1940 حدود 40 درصد از سدهائی که به ارتفاع بیش از 15 متر احداث گردیدند از نوع بتنی بودند. اما از آن دوره به بعد، نسبت سدهای بتنی ساخته شده به کل سدها کاسته شده و استفاده از سدهای بتنی قوسی در دره‌های تنگ رو به افزایش بود. بنابراین کاهش سدهای بتنی مربوط به دره‌های عریض میشد که به جای سدهای بتنی وزنی، سدهای خاکی و سنگریزه‌ای احداث گردید که ارزان‌تر و بیشتر قابل توجیه بودند. دلیل این امر بازده خیلی بالای ماشین‌آلات، تجهیزات و روش ساخت در این نوع سدها بود. در خلال این زمان، هر چند هزینه ساخت سدهای خاکی نسبت به سدهای بتنی در حال کاهش بود ولی از طرف دیگر تجارب نشان دادند که سدهای خاکی ایمنی کمتری نسبت به سدهای بتنی دارند. دلیل اصلی تخریب سدهای خاکی روگذری3 فرسایش درونی مصالح خاکریز بود. با توجه به آسیب‌پذیری سدهای خاکی، متخصصین بدنبال نوع جدیدی از مصالح برای سدسازی بودند که ایمنی سد بتنی و سرعت اجرای سد خاکی را تواماً دارا باشد، تا اینکه در اوایل سال‌های1960و1970ابتکار جدید احداث سد بتن غلتکی4 مطرح شد. این نوع سدها با توجه به هزینه و زمان مورد نیاز نسبتاً کوتاه، بطور سریع در سراسر دنیا مورد قبول واقع شده و پیشرفت ناگهانی قابل توجهی را در امر طراحی و ساخت بوجود آوردند. این نوع سدها با هزینه کمتر و ایمنی نظیر سدهای بتنی کلاسیک قابل ساخت می باشند. سد بتن غلتکی بیش از آنکه یک نوع مصالح جدید باشد روشی جدید برای اجرا است.
احداث موفق یک سد مستلزم طی مراحل متعددی از جمله؛ جانمایی، ارزیابی محل، طراحی، ساخت و نگهداری است. عدم توجه کافی به هر یک از این مراحل سازه سد را در معرض خطر و آبشستگی قرار می‌دهد. شکست سد یک مسأله هیدرولیکی است که در پی آن حجم زیاد آب انباشته شده در مخزن در زمان کوتاهی به صورت نا گهانی تخلیه و سیلاب عظیمی در پایین دست سد جریان می‌یابد که در این حالت امواج بزرگ سیلاب زیان‌های عظیمی در نواحی پایین دست بوجود می‌آید. این امواج سبب خسارات جانی و مالی فراوان، فرسایش زمین و اثرات زیست‌محیطی نامطلوب می‌گردند. انهدام و شکست سد می‌تواند به علت پدیده‌های سرریز شدن آب و روگذری از روی سد به دلیل ناتوانی ظرفیت تخلیه سرریز، تراوش، پدیده ایجاد لوله و رگاب5 در بدنه سد، لغزش شیب خاکریز، اثر زلزله و روانگرایی در سدها می‌باشد.
1-2- بیان مسأله اساسی تحقیق
شکست سد یک مساله هیدرولیکی است که در پی آن حجم زیاد آب انباشته شده در مخزن در زمان کوتاهی بصورت ناگهانی تخلیه و سیلاب عظیمی در پایین دست سد جریان مییابد که در این حالت امواج بزرگ سیلاب زیانهای عظیمی در نواحی پایین دست بوجود میآید. این امواج سبب خسارات جانی و مالی فراوان، فرسایش زمین و اثرات زیست محیطی نامطلوب میگردند. سیلاب حاصل از شکست سد، چه از لحاظ ابعاد آن و چه از لحاظ اثرات دینامیکی موج سیلاب، قابل مقایسه با سیلابهای طبیعی حوضه آبریز مربوطه نمیباشد و بنابراین از قدرت تخریب بالایی برخوردار است. علاوه بر آن در اکثر موارد، کانال رودخانه در پایین دست سد چنین سیلابی را تجربه نکرده و لذا قادر به مهار آن در کانال اصلی خود نمیباشد. از این رو انجام تحلیل شکست سد و ارزیابی تبعات ناشی از آن برای همه سدها ضروری به نظر میرسد. این تحلیل علاوه بر ارزیابی خسارت و میزان خطر موجود در پایین دست سد، امکان برنامهریزی عملیات نجات و تسکین فاجعه ناشی از شکست سد را نیز فراهم میکند. انهدام و شکست سد میتواند به علت پدیدههای سرریز شدن آب و روگذری از روی سد به دلیل ناتوانی ظرفیت تخلیه سرریز، تراوش، پدیده ایجاد لوله و رگاب در بدنه سد، لغزش شیب خاکریز، اثر زلزله و روان گرایی در سدها میباشد. تحقیق مربوط به تعیین پارمترهای هیدرولیکی ناشی از شکست موج سد و متعاقب روندیابی سیل ناشی از شکست سد و پهنهبندی سیلاب ارزیابی میگردد به این منظور مطالعه موردی بر روی رودخانه تاکستان میباشد. به منظور انجام تحلیل غیر دائمی جریان و شکست سد از تحلیل سیستم رودخانه با استفاده مدلهای هیدرولیکی مبتنی بر مدلسازی مخزن با استفاده از قابلیت مدلسازی شکست سد در محیط نرم افزار Hec -Ras و اعمال نحوه شکست سد و جریان سیلاب در شرایط غیر ماندگار مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت و تحلیل شکست سد مرتفع میگردد لذا متعاقب سیلاب حاصل از شکست سد مورد نظر، ارزیابی و در رودخانه پایین دست آن روند یابی میشود. به جهت انجام آنالیز شکست سد و تعیین پارامترهای هیدرولیکی در طول رودخانه و در مقاطع مختلف از این نرم افزار به عنوان یک مدل برای آنالیز شکست با شبیه سازی جریانهای یک بعدی غیر دائمی در کانال و در محل شکستگی سد بر اساس گسسته سازی ضمنی چهار نقطهای6 روش عددی تفاضل محدود معادلات سنت ونانت 7 تحلیل و مورد بررسی قرار گرفته که این نرمافزار توانایی مدل کردن انواع سد اعم از بتنی و خاکی را با لحاظ کردن سازههای عرضی داشته و در حالت سد خاکی قابلیت شبیه سازی هر دو مدل شکست از نوع روگذری و حفرگی را دارد میباشد. از این رو این نرم افزار مبنای محاسبات قرار خواهد گرفت.
1-3-اهمیت و ضرورت انجام تحقیق
سابقه بررسی شکست سد میباشد با توجه به خاصبودن تحقیق که مبتنی بر مطالعه موردی بر روی رودخانه تاکستان است، تحلیل شکست سد با پدیده روگذری توأم با مطالعه موردی توسط نرمافزار ver.4.1 Hec-Ras تاکنون مورد بررسی و ارزیابی قرار نگرفته است.
1-4-اهداف تحقیق
هدف از انجام این تحقیق بررسی و تجزیه و تحلیل دادههای سد تاکستان برآورد ارتفاع آب در مخزن تحت جریانهای مختلف و محاسبه دبی پیک ناشی از شکست سد و مقایسه پارامترهای تحلیلی محاسبه شده میباشد.
استفاده از مطالعات طرح ساماندهی رودخانه‌های تاکستان در مراحل مختلف مورد بررسی قرار گرفته است و آماده‌سازی اطلاعات مطالعات مذکور به جهت بکارگیری شرایط اولیه و مرزی در داده‌های ورودی مدل HEC- RAS به منظور اجرا، استخراج نتایج و ارزیابی، تجریه و تحلیل داده‌های خروجیHEC- RAS مورد استفاده قرار گرفته است.
با توجه به موج شکست جریان غیردائمی میباشد، اطلاعات مورد نیاز برای تحلیل غیردائمی جریان شامل، شرایط مرزی و شرایط اولیه می‌باشد. شرایط مرزی خود به دو دسته شرایط مرزی خارجی و داخلی تقسیم میگردد. شرایط مرزی خارجی شامل یک شرط مرزی بالادست و دیگری در پایین دست می‌باشد. در این تحقیق هیدروگراف سیل ورودی برای شرط مرزی بالادست و عمق نرمال با استفاده از فرمول مانینگ به عنوان شرط مرزی پایین دست اعمال گردیده است. شرایط مرزی داخلی به علت وجود سد در مسیر جریان، که با هیدروگراف دبی جریان خروجی از شکاف بیان می‌گردد و جریان به صورت متغیرسریع در نظر گرفته شده است. شرایط اولیه براساس محاسبه تراز سطح آب توسط مدل با اجرای یک تحلیل جریان به صورت دائمی در هر بازه میباشد. پارامتر‌های فیزیکی ضریب زبری مانینگ مسیر رودخانه مشخصات هندسی مقاطع مسیر رودخانه و مشخصات هیدرولیکی جریان که از استخراج اطلاعات مقاطع عرضی از نقشه‌های توپوگرافی بدست آمده است.
1-5- فرضیه‏های تحقیق
* با توجه به موج شکست جریان غیر دائمی میباشد.
* اطلاعات مورد نیاز برای تحلیل غیر دائمی جریان، شامل شرایط مرزی و شرایط اولیه میباشد.
فصل دوم
مبانی نظری و پیشینه تحقیق

دسته بندی : پایان نامه ها

پاسخ دهید