بخشی از مقاله
1 مقدمه کشور ایران روي کمربند خشک کره زمین قرار دارد. متوسط بارندگی در ایران حدود یک سوم بارندگی جهان و کمتر از
یک دوم متوسط بارندگی آسیا می باشدلذا اهمیت برنامه ریزي و مدیریت استفاده از منابع موجود آب امري حیاتی محسوب میشود، مهار سیلابها و آبهاي جاري به کمک احداث سد از امور زیربنائی در رشد و توسعه ایران زمین به شمار می رود.
بدلیل شرایط خاص اقتصادي، اجتماعی و فنی بیشتر سدهاي ساخته شده یا در دست ساخت یا در دست مطالعه در ایران از نوع خاکی می باشد و مطالعه و بررسی سدهاي خاکی و مطالعه مشکلات آنها گامی در جهت پیشرفت علم مهندسی سد و سدسازي در ایران به شمار می رود. سدهاي خاکی با مشکلات متعددي نظیر تراوش، ناپایداري شیبها، پوسته پوسته شدن و... مواجه اند. اصلی ترین مشکل در این گونه سدها مساله تراوش و عواقب آن است. گواه این موضوع موارد بیشمار بروز تراوش در سدهاي مختلف در طول تاریخ است. بسیاري از این تراوشها منجر به پدیده رگاب
1دانشجوي کارشناسی ارشد عمران خاك و پی دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمین 2عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمین
و در نهایت گسیختگی سد شده است.
اصولا" بروز تراوش در سدهاي خاکی امري اجتناب ناپذیر است. اما می بایست طوري مهار شود تا در مدت 50-100 سال بهره برداري سد نتواند به پایداري و ایمنی سد لطمهاي بزند. مسأله بعدي محدود نمودن حجم تراوش از دیدگاه اقتصادي است. با وجود تمام پیشرفتهاي صورت گرفته در علم مهندسی ژئوتکنیک معضل تراوش تا امروز اصلی ترین مشکلی است که در سدها بروز می کند.
بسیاري از سدهاي ساخته شده بدلیل عدم مطالعات و تحقیقات و عدم بکارگیري روشهاي مناسب طراحی با مشکل تراوش مواجه می باشند
.2 روش تحقیق در این مقاله ابتدا به معرفی سد مورد مطالعه تحقیق پرداخته شده است و سد آبشینه همدان مورد بررسی کامل قرار
گرفته است . سپس با استفاده از روش اجزاي محدود، تحلیل تراوش دو بعدي ، در مورد این سد ،انجام گرفته و نتایج آن با نتایج حاصل از تحلیل هاي دو بعدي مقایسه میشود، پس از این مرحله آنالیز حساسیت صورت پذیرفته و با انجام آنالیزهاي دوبعدي مختلف ، تاثیر پارامترهاي مختلف بر مقدار تراوش مورد بحث قرار گرفته است ، درانتها راهکارهاي مناسب جهت مقابله با این پدیده در مورد سد آبشینه همدان پیشنهاد گردیده است .
با توجه به این که هندسه مسائلی از این قبیل، میتواند بسیار متغییر باشد، و از آنجائیکه ساخت مدل سه بعدي کار بسیار حجیم و زمانبري میباشد، لذا در این تحقیق فقط از مشخصات و پارامترهاي یک سد خاص (به صورت مطالعه موردي ) استفاده شده است.
تمام تحلیل هاي انجام گرفته در این پایان نامه Isothermal بوده و همچنین از اثرات اندرکنشی حرارتی و تنش – تغییرشکل بر روي تراوش صرف نظر شده است.
.3 مطالعه موردي سد آبشینه در فاصله حدود 10 کیلومتري شمال شرقی شهرستان همدان ( در پایین سد اکباتان) حدود یک کیلومتري
رودخانهاي به همین نام به مختصات جغرافیایی 39"، 49، 37 درجه شمالی و طول جغرافیایی 38"، 48 درجه شرقیبا هدف ذخیره سازي بخشی از آب سر ریز شده از سد اکباتان از طریق یک سد انحرافی و کانال انتقال آب جهت تأمین بخشی از آب مورد نیاز شرب شهر همدان احداث گردیده است.
نوع سد خاکی با هسته رسی به ارتفاع 18 متر از بستر سنگی بوده و طول تاج آن حدود 778 متر میباشد. دسترسی به محل سد از کیلومتر 10 جاده آسفالته همدان –ملایر بوسیله جاده فرعی مهرآباد سرخ آباد مقدور میباشد.(شکل (1
شکل .1 محل دسترسی به سد آبشینه همدان
.4 بحث به طور کلی روش هاي حل معادلات تراوش شامل
.4.1 آنالیز الکتریکی:
با توجه به اینکه معادله جریان الکتریکی تحت پتانسیل الکتریکی مشابه معادله تراوش (لاپلاس) است. لذا، با برقراري پتانسیل الکتریکی می توان وضعیت خطوط جریان و خطوط هم فشار را مشخص کرد.
.4.2 مدل ماسه اي:
این روش به منظور بررسی تراوش در آکیفرها بکار می رود. .4.3 جریان ویسکوز:
این روش براي مطالعه تراوشهاي سریع نظیر تخلیه ناگهانی مخزن بکار می رود. .4.4 تابع شکل:
در این روش بکمک مبدل تابع شکل شرایط پیچیده مسأله به شرایط هندسی ساده تر تبدیل و تحلیل تراوش انجام می شود. اشکال این روش عدم سهولت تشکیل تابع براي شرایط خاص است.
.4.5 روشهاي عددي:
از آنجا که معادله دیفرانسیل تراوش به جز در موارد خاص و با استفاده از شرایط مرزي بسیار ساده قابل حل بصورت تحلیلی نمی باشد همچنین روش ترسیم شبکه نیز فقط در شرایط ساده مناسب می باشد بطوریکه اگر مصالح غیر همگن و شرایط هندسی پیچیده باشد رسم شبکه به سادگی امکان پذیر نخواهد بود. لذا در سالهاي اخیر استفاده از روشهاي
عددي در تحلیل تراوش توسط محققین بسیار معمول گشته است.
هر چند که روشهاي ترسیمی هنوز هم مرسوم است، اما امروزه غالبا " براي تعیین دقیق تر تراوش از روشهاي حل عددي معادله تراوش بهره می گیرند که عمدتا" به دو روش عمده تفاضلهاي محدود و المانهاي محدود انجام می گیرد. روشهاي متداول عددي عبارتند از:
- روش تفاوت هاي محدود
- روش المان هاي محدود
- روش المان هاي مرزي
همانطور که گفته شد همه این روشها بر اساس معادله اساسی تراوش استوارند. بطوریکه در کلیه روشهاي عددي ابتدا میدان گره بندي میشود و سپس براساس معادله دیفرانسیل حاکم و روش مورد نظر، دستگاه معادلات منقطع شده که رابطه جبري بین مجهولات گره ها را نشان می دهد، بدست میآیند و در واقع مسئله حل میشود.
تحلیل تراوش با استفاده از روشهاي عددي، عموما" توسط نرم افزارهاي کامپیوتري انجام میشود.
