بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
ارزیابی پارامترهای شکست سد خاکی قره آقاچ در حالت نشت شریانی و جریان روگذری با استفاده از مدل breach gui
اسلاید 2 :
Slide No: 1
فهرست مطالب
مقدمه
مواد و روش ها
نتايج و بحث
نتيجه گيري
اسلاید 3 :
مقدمه
مدلسازی و پیشبینی جریان سیلاب ناشی از شکست سد بخش مهمی در مطالعات مربوط به شکست سد دارد که به کمک آن میتوان زمان رسیدن موج سیل ناشی از شکست سد به نقاط مختلف، حداکثر ارتفاع موج سیل به همراه تغییرات زمانی ارتفاع آب در نقاط پایین دست سد را تعیین نمود (جبلی اقدم، 1390). در صورتیکه ظرفیت انتقال سرریز کم باشد و یا سیلاب ورودی به مخزن سد بیشتر از حداکثر سیلاب طراحی سد باشد شکست از نوع جریان روگذری در سد اتفاق میافتد در حالیکه شکست سد در اثر لوله جریان یا به عبارتی نشت شریانی زمانی رخ میدهد که آب از قسمت پایین تاج عبور نموده و باعث ایجاد حفره در پاییندست سد گردد.
با ایجاد حفره در بدنه سد در اثر گذر زمان ذرات دیگر نیز جا به جا شده حفره به سمت بالادست گسترش یافته و باعث عریضتر شدن حفره میشود. فرسایش به طرف بالادست باعث تخریب بالا و فرسایش به طرف پاییندست باعث تخریب پایین میگردد که نهایت منجر به بزرگ شدن عرض لوله میشود. در صورتیکه تراز سطح آب و تراز بالای لوله در بالادست به یکدیگر برسند حجم زیادی از آب وارد لوله شده و سد ریزش خواهد نمود. گفتنی استکه اگر سد در اثر لوله جریان یا به عبارتی نشت شریانی شکسته شود نسبت به حالتیکه سد در اثر جریان روگذری شکسته شود معمولاً زمان بیشتری صرف خواهد شد (نوری، 1392).
اسلاید 4 :
از پیشگامان مطالعه در زمینهی شکست سد، میتوان به شخصی به نام فِرید اشاره نمود که بخشی از مطالعات خود را در سال 1891 در قالب مدل DAMBAK و همچنین تکمیل شده این مدل یعنیBREACH را ارائه کرده است که این مدل به صورت فیزیکی و بر اساس اصول هیدرولیکی، انتقال رسوب، مکانیک خاک، خصوصیات هندسی و خصوصیات مصالح سد و ویژگیهای مخزن شامل حجم ذخیره، خصوصیات سرریز و نرخ خروجی از مخزن میباشد. این مدل بر اساس در نظر گرفتن همزمان بقای جرم جریان ورودی به مخزن، جریان خروجی از سرریز و جریان خروجی شکست با ظرفیت انتقال رسوب جریان غیریکنواخت و غیرماندگار در طول کانال شکسته شده، توسعه یافته است. فِرید روش مناسبی جهت انجام محاسبات پهنهبندی سیلاب ناشی از شکست سد به صورت یک بعدی را ارائه کرده است (فِرید، 1978). ميري و آكاياما (2003)، به تحلیل و بررسی جریان دو بعدی شکست سد به کمک یک کانال سه بعدی آثار نيروهاي هيدرو ديناميكي در لحظه شكست سد بر سازههاي موجود در پايين دست پرداختند.
هال و همکاران (2005)، معتقدند که مدلهائی که در دهههای 1990 جهت بررسی ایمنی خطر ساخته شدهاند از مدلهای هیدرودینامیک رودخانه، مدلهای شکست سد و همچنین مدلهای طغیان سیلاب ناشی از شکست سد در نواحی پاییندست تشکیل شدهاند. ايكت و همكاران (2005)، روش جديدي در راستای تهیه و بررسی نتايج حاصل از شكست سد ارائه کردند آنها به وسیلهی فيلم برداري و تبديل آن به عكس و برداشت نتايج از روي آن به منظور تعيين پروفيل سطح آب، استفاده نمودند. در این میان سیفی زاده و همکاران (1391)، به معرفی و کاربرد مدل فرسایش شکست سد با استفاده از نرمافزار breach gui پرداختهاند. موسوی و موسوی (1392)، پارامترهای ناشی از شکست سدهای خاکی علویان و آیدوغموش در حالت نشت شریانی با استفاده از مدل کامپوتری breach gui را مورد بررسی قرار دادند. جودی ثانی و پرویشی (1397)، به بررسی شکست سد خاکی شهید کاظمی بوکان در استان آذربایجان غربی به کمک مدل breach gui پرداختهاند. لیو و همکاران (2020)، به بررسی تجربی در زمینه اثرات شیب بستر و آب خروجی ناشی از جریانهای شکست سد پرداختند.
اسلاید 5 :
موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه
سد قره آقاچ در 150 کیلومتری شهر اصفهان و 13 کیلومتری از شمال شهرستان سمیرم قرار دارد. موقعیت سد قره آقاچ شامل X=551972 و Y=3486900 میباشد. سد قره آقاچ بر روی رودخانه قره آقاچ در حوضه آبریز خلیج فارس – کارون بزرگ قرار دارد. مطالعات جهت احداث این سد از سال 1379 شروع شده و در سال 1388 افتتاح گردیده است. سد قره آقاچ از نوع خاکی با هسته رسی میباشد. این سد دارای طول تاج به اندازه 645 متر، عرض تاج به اندازه 11 متر، ارتفاع از پی به میزان 50/43 متر، ارتفاع از بستر به میزان 40 متر، حجم کل بتنریزی معادل 7750 متر مکعب، حجم بدنه سد معادل 2 میلیون متر مکعب، حجم مخزن در حالت نرمال معادل 21 میلیون متر مکعب، حجم مفید معادل 19 میلیون متر مکعب، سرریز از نوع آزاد به طول تاج 15 متر و همچنین سیستم انحراف آب از نوع کالورت بتنی به طول 327 متر و با قطر 6/3 متر میباشد. منطقه مورد مطالعه در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل1. موقعیت منطقه مورد مطالعه
مواد و روش ها
اسلاید 7 :
سیستم مدل breach gui
مدل Breach به حالت فیزیکی بر اساس اصول هیدرولیکی، مکانیک خاک، انتقال رسوب، ویژگی مصالح به کار رفته در بدنه سد، خصوصیات هندسی سد، خصوصیات سرریز در سد، خصوصیات حجم ذخیره در مخزن سد و همچنین مقدار خروجی از مخزن سد استفاده مینماید. نرمافزار Breach با در نظر داشتن همزمان بقای جرم جریان ورودی به مخزن، جریان خروجی از سرریز و همچنین جریان خروجی ناشی از شکست سد با ظرفیت انتقال رسوب جریان غیرماندگار و غیریکنواخت در طول قسمت شکسته شده، گسترش یافته است. از جمله عواملی که در توسعه شکاف سد مؤثر میباشند میتوان به خصوصیات مصالح به کار رفته شده در بدنه سد مانند وزن مخصوص، میزان چسبندگی، متوسط اندازه ذرات و زاویه اصطکاک اشاره نمود. گفتنی استکه نرمافزار Breach نسبت به پارامترهای عددی حساسیت کم نشان داده این درحالیستکه نسبت به عواملی مانند زاویه اصطکاک داخلی مصالح سد، میزان پوشش گیاهی موجود در سدهای ساخته شده توسط انسان و میزان چسبندگی مواد موجود در سد حساس میباشد.
اسلاید 8 :
مواد و روش ها
پارامتر های ورودی در نرم افزار breach gui
جهت شبیهسازی شکست سد در نرمافزار Breach ابتدا بایستی یک پیام از جمله نام سد و همچنین مدل شکست بسته به اینکه که از نوع جریان روگذری و یا از نوع نشت شریانی اتفاق افتاده است مشخص گردد. سپس نقشه مقاطع عرضی سد را در قسمت سطح مقطع وارد میگردد. در قسمت مشخصات سد خصوصیات هیدرولیکی و هندسی سد وارد میگردد. در قسمت مصالح سد خصوصیات پوسته و هسته سد وارد میگردد. در قسمت پارامترهای شکست بسته به مدل شکست که از نوع نشت شریانی یا از نوع جریان روگذری باشد مشخصات اولیه شکست وارد میگردد. در قسمت سرریز در صورتیکه سد در اثر جریان روگذری منجر به شکست گردد باید اطلاعات این قسمت را وارد نمود. در قسمت مساحت سطح نیز اطلاعات مربوط به جدول سطح ارتفاع مخزن وارد میگردد. علاوهبر موارد گفته شده در قسمت دبی ورودی به سد تراز آب ابتدائی در آغاز شبیهسازی وارد گردد. و در نهایت در قسمت ارتفاعات نیز اطلاعات مربوط به سطح ارتفاع وارد میگردد.
خروجی در نرم افزار breach gui
از خروجیهای نرمافزار Breach میتوان به زمان رسیدن به بیشترین جریان خروجی، دبی اوج ناشی از شکست سد، زمان شکست سد، تراز نهائی کف شکست، حداکثر جریان خروجی در زمان اوج، عمق نهائی شکاف، عرض کف ناحیه شکاف در زمان بیشترین دبی خروجی از قسمت شکاف در تراز بالای سد، شیب جانبی شکاف و عرض قسمت بالای شکاف در زمان بیشترین دبی خروجی از شکاف اشاره نمود.
اسلاید 9 :
مواد و روش ها
طرح بدنه سد قره آقاچ
1- هسته آب بند
در سد قره آقاچ هسته آببند در مرکز سطح مقطع سد قرار دارد و همچنین عرض کف آن در عمیقترین نقطه درّه و در تراز پی 49/5 متر میباشد لذا شیب در دو طرف هسته 2:1 (V:H) میباشد همچنین عرض در قسمت بالای هسته معادل 5 متر میباشد. بر اساس توصیههای ارائه شده توسط USBR دلیل انتخاب این اعداد میباشد چرا که گرایان هیدرولیکی در تمام نقاط هسته کمتر از 1 گردد. بههمین منظور در قسمت ژئوتکنیک باید لایه آبرفت و نیز سنگ هوازده در ناحیه اتصال هسته از فونداسیون جدا شده بنابراین بر روی سنگ سالم قرار گرفته است.
2- طبقه بندی خاک هسته
در جدول 1 طبقهبندی خاک هسته، مقدار درصد عبوری از الک 200 و حدود استحکام و یا به بیانی دیگر مقدار حد روانی (L.L) و نشانه خمیری (P.I) نشان داده شده است.
جدول 1- نتایج حاصل از آزمایش شناسایی هسته سد قره آقاچ
اسلاید 10 :
مواد و روش ها
3- آزمایش تراکم هسته
خلاصهای از نتایج به دست آمده از حداکثر وزن مخصوص خشک و همچنین درصد رطوبت بهینه با توجه به آزمایش تراکم به روش استاندار برای هسته در بدنه سد قره آقاچ در جدول 2 نمایش داده شده است.
جدول 2- نتایج به دست آمده از آزمایش تراکم بر روی هسته سد قره آقاچ
4- آزمایش تحکیم و تورم
نتایج حاصل از آزمایش تحکیم و تورم بر روی هسته سد قره آقاچ در جدول 3 ارائه شده است.
جدول3- نتایج به دست آمده از آزمایش تحکیم و تورم بر روی هسته سد قره آقاچ
اسلاید 11 :
مواد و روش ها
اسلاید 12 :
مواد و روش ها
7- ضریب نفوذ پذیری مصالح سد قره آقاچ
در جدول 4 ضرایب نفوذپذیری مصالح مختلف در بدنه سد خاکی قره آقاچ نشان داده شده است.
جدول 4- ضرایب نفوذپذیری مصالح مختلف در بدنه سد خاکی قره آقاچ
اسلاید 13 :
مواد و روش ها
8- پارامتر های برشی مصالح سد قره آقاچ
پارامترهای برشی مصالح منابع قرضه به کار رفته در قسمتهای مختلف بدنه سد قره آقاچ در جدول 5 نشان داده شده است.
جدول 5- پارامترهای برشی قسمتهای مختلف در بدنه سد خاکی قره آقاچ
اسلاید 14 :
مواد و روش ها
9- وزن مخصوص مصالح سد قره آقاچ
وزن مخصوص مصالح بدنه سد قره آقاچ در حالت مرطوب و اشباع در جدول 6 نشان داده شده است.
جدول 6- وزن مخصوص مرطوب و اشباع در قسمت های مختلف در بدنه سد خاکی قره آقاچ
اسلاید 15 :
نتايج و بحث
اسلاید 18 :
3- سناریو چهارم زمانی که سد به دلیل جریان روگذری دچار شکست گردد
در این سناریو فرض بر این استکه سطح آب از تاج سد عبور کرده و جریان روگذری منجر به شکست سد گردد. نتایج پارامترهای ناشی از شکست و همچنین نمائی شماتیک از شکست سد در سناریو چهارم مطابق شکل 5 میباشد.
شکل5. پارامترهای شکست و نمائی شماتیک از شکست سد خاکی قره آقاچ در سناریو چهارم
نتايج و بحث
اسلاید 19 :
نتيجه گيري
در نهایت با توجه به 4 سناریو ارائه شده میتوان نتیجه گرفتکه بیشترین دبی اوج ناشی از شکست سد مربوط به سناریو 4 معادل 490418 فوت مکعب بر ثانیه میباشد. کمترین دبی اوج ناشی از شکست سد مربوط به سناریو 1 معادل 85031 فوت مکعب بر ثانیه میباشد. بیشترین زمان شکست سد مربوط به سناریو 1 معادل 3/92 ساعت میباشد. کمترین زمان شکست سد مربوط به سناریو 4 معادل 0/53 ساعت میباشد. بیشترین عمق ناحیه شکاف مربوط به سناریو4 معادل 128 فوت میباشد. کمترین عمق ناحیه شکاف مربوط به سناریو 1 معادل 101/64 فوت میباشد.
