بخشی از مقاله
چکیده:
بدلیل نیاز روز افزون به آب و عدم دسترسی به منابع تامین کننده آن, حفظ و استفاده از منابع آبی ضروری به نظر می رسد.لذا استفاده از سدهای خاکی به عنوان یکی از سازه های ذخیره آب مد نظر قرار گرفته است.از جمله مسایلی که باید در ساخت سدهای خاکی مورد توجه قرار گیرد دبی نشت از درون و زیر سدهای خاکی می باشد. در مطالعه حاضر توانایی مدل نرم افزاری GEO SEEP برای تخمین میزان نشت آب تعدادی از سدهای خاکی شبیه سازی و بررسی شد .
به همین منظور میزان نشت در سدهای خاکی با ارتفاعات:35-30-25-20-15-10 متر که با شیب های مختلف وضریب نفودپذیری یکسان توسط مدل نرم افزاری کنترل گردید. سپس مقدار نشت محاسبه گردید، نتایج یک رابطه ساده ریاضی برای نشت درون سدهای خاکی همگن را ارایه کرد. و در نهایت با استفاده از شبکه های عصبی مدلسازی شد و مقدار ضریب همبستگی - - R،ریشه حداقل میانگین مربعات خطا - - RMSE،نمودارها وفرمول حاصل از سدها نیز در انتها آورده شده است .
مقدمه:
سدهای خاکی مصالحشان را از همان منطقه احداث و یا نواحی نزدیک تأمین می کنند ، و اصولاً دارای هسته رسی می باشند . رس بر اثر تماس با آب مانع نفوذ و انتقال آب و رطوبت می گردد و مانند نوعی عایق رطوبتی عمل می کند . اگر عمده مصالح تشکیل دهنده سد خاکی یکسان باشند ، سد را همگن می گویند و در غیر اینصورت ناهمگن. از نظر تحلیل و آنالیز این نوع سدها بسیار حساس می باشند و در عین حال از نظر اجرا و پیاده سازی ساده تر می باشند. اجرای این سد در رودخانه های عریض ساده تر است.
مصالح این سد اعم از ریز دانه و درشت دانه بایستی در دسترس باشد. این سدها برای زمینهایی نامناسب از نظر مقاومت مناسب ترین نوع سد می باشند . سدهای خاکی بر خلاف سدهایی که از بتن ساخته میشوند، خاصیت شکل پذیری دارند و ممکن است آنها را بر رویتقریباً هر نوع مصالحی ساخت. کافی است که مقطع سد را با شکل پی موجود و با مصالح ساختمانی موجود و دسترس، تطبیق داد. پروژههای کوچک سد خاکی متداولترین نوع سد است. دلیل عمده آن است که مصالح آن را میتوانغالباً در محوطه مخزن یا محل مناسب دیگر به قیمت ارزان در حوالی پروژه به دست آورد.
در ساخت سدهای خاکی، آنچه که در واقع جلوی آب را میگیرد، یک هسته نسبتاً نازک رسی است. خاک رس این خاصیت را دارد که با مرطوب شدن، به عایق خوبی برای نفوذ آب تبدیل میگردد. بجز هسته رسی،مابقی حجم سد را سنگ و خاک غیر محلول در آب تشکیل میدهد. چرا که سنگهای محلول پس از مدتی باعث کاهش وزن سد و به هم خوردن نتایج محاسبات خواهند شد.
سدهای خاکی همواره با مشکل محدودیت ارتفاع مواجهند و به درد درههای عریض و کم شیب میخورند.بر عکس سدهای قوسی مناسب دره های عمیق و کم عرض اند.سد های خاکی از توده غیر قابل نفوذ ی تشکیل شده اند که در جهت عمود بر جریان رود خانه در محل مناسبی به منظور معینی احداث می شوند.
این توده باید:
-1 تعادل خود را در حالات مختلف چه در زمن خشکی یا پر آبی رودخانه و فصول مختلف حفظ نماید.
-2به عنوان مخزن و منبع آّب غیر قابل نفوذ باشد،غیر قابل نفوذ - نشت - باشد.
نشت آب در سدها خاکی و نحوه کنترل آن، اولین گام موثر و یکی از مهمترین مسائلی است که در طراحی سدها مورد توجه خاص متخصصین امر قرار می گیرد دانش و آگاهی از قوانین بنیاد نشت به متخصصین اجازه میدهد تا از بوجود آمدن مشکلات جدی درکنترل نشت جلوگیری کرده و بهترین نوع سیستم کنترل نشت را انتخاب نمایند آگاهی از تاثیر پارامترها زیاد که در نشت آب دخالت دارند میتوانددررفع سریعتر مشکلات طراحی کمک شایانی بنماید.
غفوری وهمکاران در مورد بررسی مقدار دبی از آبرفت سد سورگ از نرم افزار GEO SEEP بهره بردند. عابدی کوپایی و رستمیاندر مورد بررسی مقدار دبی نشت آب از کانال های خاکی از نرم افزار GEO SEEP استفاده کردند. مشعل وهمکاران در موردشبیه سازی عددی نشت دو بعدی در محدوده پی و بدنه تحقیقی با استفاده از نرم افزار در سدخاکی کرخه انجام دادتد. هدف از این مقاله بدست آوردن رابطه ای ساده برای تخمین دبی نشت در سدهای خاکی همگن است. قوهستانی و همکاران4 در مورد برآورد دبی پیک سیلابی از تکنیک شبکه عصبی مصنوعی استفاده کردند.
مواد وروشها:
GEO SEEP یک محصول نرم افزاری با المانهای متناهی است که از آن میتوان در مدل سازی نحوه جابجایی و توزیع فشار آب منفذی در داخل مواد متخلخل مثل خاک و صخره استفاده کرد. فرمولاسیون جامع و گسترده آن امکان آنالیز مسائل ساده و بسیار پیچیده نشت آب را فراهم میآورد. این نرم افزار در آنالیز و طراحی پروژههای ژئوتکنیکی، عمرانی، هیدرولوژیکی و معدن کاربرد دارد.
GEO SEEP یک برنامه کلی آنالیز نشت آب است که هم جریان محیطهای اشباع و هم غیر اشباع را مدل سازی میکند. خیلی بهتر از دیگر نرم افزارهای مشابه میتواند مسائل واقعی را حل کند و محدوده وسیع تری را نیز پوشش میدهد. برای اینکه نتایج آنالیز به طور فیزیکی واقعی باشند لازم است که در مدل سازی آب زیرزمینی جریان غیراشباع را نیز در نظر بگیریم.
درخاکها، ضریب هدایت هیدرولیکی و میزان گنجایش حجمی آب، یا آب ذخیره شده به صورت تابعی از فشار آب منفذی تغییر میکند. نرم افزار GEO SEEP، این روابط را به صورت تابع پیوستهای مدل سازی میکند. اکثر دیگر نرم افزارهای مشابه این مسئله را در نظر نمیگیرند. که به جای آن از یک سری فرضیات غیر واقعی فیزیکی استفاده میکنند که در واقع توابعی مرحلهای هستند. به عنوان مثال، درفشار آب منفذی صفر و بزرگتر از آن - یعنی زیر سطح ایستابی آب - ، مقدار هدایت هیدرولیکی آب به صورت اشباع فرض میشود
