بخشی از مقاله
چکیده
جریان شکست سدمعمولاً به طرف رودخانه یا سیلاب دشت توسعه می یابدمعمولاً. پایین دست سد رودخانه طبیعی است که بستر آن متحرک میباشد و در اثر جریان غیر دایمی ناشی از سیلاب شدید حاصل از شکست سد، مقدار قابل توجهی رسوبات بستر به سمت پایین دست انتقال داده میشود. در این مقاله شکست سد در بستر فرسایش پذیر به صورت آزمایشگاهی به وسیله یک فلوم مدل شده است. آزمایشها برای حالتهای مختلف بستر مسطح و پلهای انجام شدهاند. نتایج آزمایش شامل پروفیل تغییرات بستر و تراز سطح آب و حجم رسوب خروجی است.
واژههای کلیدی شکست سد، بستر فرسایش پذیر، مدل آزمایشگاهی، تغییرات بستر
مقدمه
متن جریان ناشی از سیلاب شدید همچون شکست سد میتواند منجر به خسارات مالی و جانی فراوانی شود. از این جهت این پدیده موضوع جذابی برای متخصصین و مهندسین هیدرولیک شده است. این جریان می تواند مقدار زیادی رسوب حمل کند و باعث تغییرات شدیدی در مورفولوژی رودخانه شود. در حقیقت این تغییر مورفولوژیکی تأثیر مهمی در ماکزیمم سطح آب و زمان رسیدن جبهه موج دارد. که یک مشخصه مهم برای ارزیابی ریسک میباشد.
امواج ناشی از شکست سد شامل جریانهای متغیر سریع، ترکیب مایع-دانهای با رئولوژی پیچیده، تأثیر متقابل در طول جریان و انتقال رسوب و اندر کنش ذره به ذره - مانند برخورد، سایش - هستند با پیشرفتهای قابل توجهی در زمینه مفهوم و مشخص سازی جریانهای دانه ای، ، جریان های ورقهای ، و جریانهای نخالهای با استفاده از روشهای عددی و آزمایشگاهی صورت گرفت.مطالعه حجم رسوبی که در طی این فرایند جا بجا میشود اهمیت بسزایی دارد. جریان ناشی از سیلاب به شکلهای مختلفی رسوبات را انتقال میدهند از جمله: جریان نخالهای، جریان گل آلود و لجنی و جریان رسوبی.
نشان دادند که در برخی حالتهای شدید، حجم مواد ورودی میتواند با اندازه حجم آبی که از شکست سد در ابتدا آزاد میشود برسد. به عنوان مثال شکست سد روی رودخانه چاندورا در هند در سال 1991 اتفاق افتاد که جریان ناشی از آن لایهای 2 متری از مصالح بستر از پایین دست سد را شست.
حجم رسوبات ناشی از شکست شد یا دایک
همچنین در سال 1996 جریان ناشی از شکست سد روی دریاچه ها ها به حدی شدید بود که شکل دره پایین دست را تغییر داد. آزمایشهای اولیه شکست سد با آب تمیز و بر روی بستر صلب انجام میشدمثلاً، درسلر برای حالت تغییرات یک بعدی و بل هوآرلی و همکاران برای حالت تغییرات دوبعدی آزمایشهایی انجام دادند. در بین آزمایشهای اولیه که شن و ماسه را به عنوان بستر فرسایش پذیر در نظر گرفتند، تحقیقات چن و سیمونز تأثیر حرکات موجی شکل رودخانه و رسوبات ته نشین شده در بستر رودخانه را آشکار کرد.
کاپارت و یانگ از گلولههای مصنوعی سبک با اندازه یکسان به عنوان مصالح بستر استفاده کردند.گسترش امواج ناشی از شکست سد را بروی بسترهای ثابت و فرسایش پذیر از جنس سنگ آتشفشانی خلل و فرج دار و یا ماسهای در یک فلوم افقی را بررسی کردند. اسپین واین و زیچ این پدیده را برای حالتهای بستر ماسهای و پی وی سی با حالت پلهای بستر در محل دریچه بررسی کردند.سورس و همکارن آزمایشهای خود را برای کانالی که نیمه آن خاکریز بود بررسی کردند.
در این مقاله روشهای جدیدی از آزمایشهای شکست سد بر روی بستر فرسایش پذیر با شرایط اولیه متفاوت و مصالح بستر دانه بندی شده ارائه شده است. بستر در محل دریچه یا مسطح است و یا دارای ناپیوستگی است. مشاهدات آزمایشگاهی با استفاده از دوربینهای فیلمبرداری که در طرفین کانال نصب شدهاند به دست آمدهاند. همچنین مقدار رسوب شسته شده در اثر فرایند شکست سد در محل خروجی فلوم اندازه گیری شده است. ساختار مقاله به این صورت است که: در بخش دوم خلاصهای از شرایط آزمایشگاهی بیان میشوند، در بخش سوم یک توصیف کلی از تستهای انجام شده ارائه میشود و نهاتاًی در بخش چهارم پروفیلهای حاصل از نتایج آزمایشگاهی ارائه میشوند.
توصیف شرایط آزمایشگاهی
آزمایشها در یک فلوم آزمایشگاهی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تهران انجام شدند. ابعاد فلوم به ترتیب : طول 4/7 متر، عرض 0/20 متر و ارتفاع آن 0/45 متر است و به طور ویژه برای انجام آزمایشهای شکست سد بر روی بستر فرسایش پذیر طراحی شده است. نمای جانبی فلوم را نشان میدهد. جدارهای فلوم از جنس شیشه بوده و قابلیت دیده شدن تغییرات بستر و جریان برای فیلمبرداری را دارد.
بستر فلوم از جنس فلزی بوده که با کاور پلاستیکی زبر پوشیده شده است. جنس دریچه پلاستیک است و ضخامت آن 10 میلی متر است . اطراف دریچه روغن کاری شده است تا با کمتر شده اصطکاک سرعت باز شدن درجه بیشتر شود. از چسب پی وی سی برای عایق بندی دریچه استفاده شده است تا آب بالادست به پایین نفوذ نکند. پدیده شکست سد با بالا بردن سریع دریچه در زمان کمتر از 0/1 ثانیه انجام می گیرد. باز شدن دریچه با استفاده از رها کردن وزنه 30 کیلوگرمی که توسط سیستم قرقره و طناب به دریچه متصل است انجام میگیرد.
فلوم استفاده شده برای شبیه سازی شکست سد پوشیده شده است، بستر پایین دست برای ارتفاعهای متفاوت با ماسه پر شده است. به محض باز شدن دریچهها با صدای شمارشگر دوربینهای فیلمبرداری از نمای جانبی کانال شروع به ضبط مشخصات جریان و تغییرات بستر میکنند . چهار دوربین فیلمبرداری به منظور برداشت اطلاعات آزمایش استفاده شدهاند. سه دوربین در یک طرف فلوم برای پوشش کل طول پایین دست و یک دوربین در طرف دیگر فلوم برای پوشش بالادست تا 1 متری دریچه استفاده شدهاند.
فرایند تصویر برداری جانبی، :a فلوم، :b دریچه :cدوربین شرایط اولیه و مرزی پایین دست فلوم برای هر تست تا ارتفاع مورد نظر با رسوب ماسهای پر میشود. در ابتدا ماسه با رطوبت 10 درصد که نزدیک به رطوبت بهینه است تا ارتفاع مورد نظر در کانال ریخته شده و سپس با پروکتور کوبیده میشود تا به تخلخل نزدیک بهینه برسد. سپس با دقت لازم پایین دست با فشار بسیار پایین آب اشباع میشود. رسوب خروجی حاصل از آزمایش در انتهای پایین دست فلوم در مخزنی ذخیره می شود، تا در پایان هر تست حجم رسوب خروجی بدست آید.
