علی فرودی
-
در بخش اول این تحقیق، مدل سازی هیدرولیکی شکست سدهای تبارک آباد و چهچهه در استان خراسان رضوی مورد تحلیل و بحث قرار گرفت. در بخش دوم، تبعات شکست این دو سد بررسی خواهد شد. به منظور ارزیابی ریسک روشی مبتنی بر رویکردهای توصیفی-تحلیلی (کمی-کیفی) پیشنهاد شده و در این راستا پرسشنامه ای تهیه شده است. ارزیابی و تحلیل ریسک این سدها در روش پیشنهادی که با رویکردهای پدافند غیرعامل همخوانی دارد با کمک صاحب نظران این حوزه و با کمک برنامه کدنویسی شده عملیاتی گردید. در نهایت به ازای سناریوهای مختلف نظیر شکست روگذری، رگاب و شکست آنی (اقدامات خرابکارانه)، ارزش گزاری دارایی های پایین دست سدها، تهدیدها، نقاط آسیب پذیر، نقشه های پهنه بندی ریسک و پیش نویسی از برنامه اقدامات اضطراری ارائه گردیده است. مطابق نتایج به دست آمده مشخص گردید که ریسک سد تبارک آباد نسبت به سد چهچهه درجه بالاتری دارد و در صورت بروز حادثه، روستاهای مجاور سد و همچنین شهر قوچان دچار آسیب های جدی خواهند شد. با اینحال عملکرد صحیح سرریز سد چهچهه می تواند در پایداری و جلوگیری از وقوع بحران نقش بسزایی ایفا کند.
کلید واژگان: شکست سد خاکی, پهنه بندی ریسک سیلاب, مدیریت بحران, آسیب پذیریIn the first part of this study, hydraulic modeling of failure of the Tabarakabad and Cahcahe dams in Khorasan Razavi province was analyzed and discussed. In the second part, the consequences of the failure of these two dams will be examined. In order to assess the risk, a method based on descriptive-analytical (quantitative-qualitative) approaches has been proposed and a questionnaire has been prepared in this regard. Risk assessment and analysis of these dams in the proposed method, which is consistent with passive defense approaches, was implemented with the help of experts in this field and with the help of a coded program. Finally, for different scenarios such as overtopping, piping and sudden failures (subversive actions), assets valuation of downstream dams, threats, vulnerabilities, risk zoning maps and drafting of emergency action plan is presented. According to the results, it was indicated that the risk of the Tabarakabad dam is higher than Cahcahe dam and in case of an accident, the villages adjacent to the dam and the city of Quchan will suffer serious damage. However, the correct operation of the Cahcahe dam overtopping can play an important role in stabilizing and preventing the occurrence of crisis.
Keywords: Dam-Break, Flood Risk Zoning, Crisis Management, Vulnerability -
امروزه تامین نیاز آبی، تغذیه سفره های زیرزمینی و کنترل سیلاب ها از اهداف ساخت سدها می باشند. از طرفی شکست سد می تواند با رهاسازی حجم عظیم آب منجربه تلفات حداکثری در پایین دست گردد. لذا با شبیه سازی این پدیده امکان آگاه کردن مدیران از ابعاد خسارات احتمالی، تصمیم گیری و مدیریت صحیح بحران میسر خواهد بود.در این تحقیق وضعیت هیدرولیکی شکست سدهای خاکی تبارک آباد و چهچهه در استان خراسان رضوی مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای شکست، روندیابی سیلاب به ازای سناریوهای مختلف نظیر شکست روگذری، رگاب و شکست آنی (اقدامات خرابکارانه) و نقشه های پهنه بندی و پارامترهای مربوطه تجزیه و تحلیل شده است. لذا با توجه به نتایج سرعت و عمق جریان سیلاب ناشی از شکست سد، زمان رسیدن اولین اثرات سیل و پهنه هایی که زیر آب خواهند رفت مشخص گردیده اند. بخشی از تحلیل های مورد استفاده در تحقیق حاضر، برنامه های کامپیوتری توسعه داده شده در بستر نرم افزار Mathematica بوده که در ترکیب با نتایج بدست آمده از نرم افزار BREACH امکان تعیین بدترین وضعیت شکست تدریجی سد از طریق یک فرآیند تکراری را فراهم می کند و در ادامه به منظور تحلیل جریان غیردائمی ناشی از شکست سد در نرم افزار HEC-RAS (دوبعدی) لحاظ شده است. به علاوه کد کامپیوتری کاربر را قادر خواهد ساخت تا تحلیل هایی به منظور تعیین مهمترین هیدروگراف خروجی از سد، با استفاده از روش مرتب سازی عملکرد پاسخ ها بر اساس شباهت به پاسخ ایده آل (TOPSIS) انجام داده که بر اساس آن، دو معیار اصلی برای هر هیدروگراف یعنی زمان دبی حداکثر و مقدار دبی حداکثر با ضریب وزنی برابر در فرآیندی ریاضی قرار خواهند گرفت.
کلید واژگان: شکست سد خاکی, پهنه بندی سیلاب, تحلیل هیدرولیکی, روندیابیIn the present study, the hydraulic failure of two embankment dams (the Tabarakabad and Cahcahe dams, the Khorasan Razavi province) has been studied. By modeling the failure phenomenon of the dams, failure parameters, flood routing for different scenarios such as overtopping, piping and sudden failures, zoning maps of velocity and depth of flood wave, arrival time of the flood peak and areas that will be submerged have been considered. In this study, a computer program is developed in the context of the Mathematica software, which with the help of the BREACH software results to analysis gradual failure of the dams through an iterative process. Minimum and maximum roughness conditions have been considered in the analysis of unsteady flow dam failure in the HEC-RAS software. The results of flood zoning due to different failure scenarios have also been evaluated. It is worth mentioning that in the second part of this article, risk analysis and identification of vulnerabilities will provide.
Keywords: Dam-Break, Flood Zoning, Hydraulic Analysis, Routing -
سابقه و هدف:
هدف از طراحی مستهلک کننده های انرژی، مستهلک کردن بخشی از انرژی جنبشی جریان به منظور جلوگیری از تخریب و ایجاد حفره در زیر سرریزها، شوت ها و دریچه ها می باشد. اگر چه تحقیقات متعددی در این زمینه انجام شده است، اما بررسی ها حاکی از آن است با وجود این تحقیقات متعدد، هیدرولیک جریان سرریزهای پلکانی قوس محور متاثر از تغییرات شیب کانال ترانزیشن پایین دست تا کنون مورد توجه قرار نگرفته و تحقیقی بر روی آن انجام نشده است به همین دلیل هیدرولیک این نوع خاص سرریز تاکنون ناشناخته مانده است، لذا در این تحقیق سرریز پلکانی قوس محور با دیواره های هادی متقارب تحت تاثیر تغییرات شیب ترانزیشن مورد آزمایش واقع شده است.
مواد و روش هااین پژوهش با هدف بررسی آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی سرریزهای پلکانی قوس محور تحت تاثیر تغییرات شیب کانال ترانزیشن انجام شده است. آزمایشات در یک فلوم مستطیلی به طول 15 متر، ارتفاع 1 متر و عرض 1 متر انجام شد. آزمایش ها به ازای دبی های مختلف بین 15/0 تا 01/2 برابر دبی طراحی انجام گردید و مدل فیزیکی ساخته شده تحت 4 شیب کانال ترانزیشن پایین دست (m) شامل 1:27، 1:30، 1:33و 0 مورد آزمایش قرار گرفت.
یافته هاآزمایشات نشان داد که در سرریزهای پلکانی قوس محور تحت اثر تغییرات شیب کانال ترانزیشن پایین دست (m) با کاهش شیب ترانزیشن، ظرفیت تخلیه سرریز به ازای بالاترین هد مجاز بیشتر خواهد شد. همچنین در بازه 7/0 H/H_d < مقدار ضریب دبی در مدل فیزیکی پلکانی در کلیه شیب ها کمتر از مدل صاف USBR مشاهده گردید. در بازه 3/1<H/H_d < 7/0 این مقدار با ضریب آبگذری سرریز USBR تطابق دارد، اما با افزایش بار آبی کل، درتمامی شیب ترانزیش ها، به دلیل استغراق سرریز، نمودار ضریب دبی روند کاهشی به خود گرفته و کاهش کارایی سرریز نسبت به سرریز اوجی استاندارد USBR مشاهده می شود. علاوه بر این، آزمایشات نشان داد، مدل-های با شیب کانال ترانزیشن 0m= و1:33 m=، تنها مدل هایی می باشند که توان عبور حداکثر دبی سیلاب محمتل را در حداکثر ارتفاع مجاز (m5) دارا می باشد و از آنجایی که شیب کانال گذار 1:33m= دارای ابعاد هندسی کوچکتری در کانال پایین دست در مقایسه با شیب کانال گذار 0 m= می باشد، بنابراین این شیب می تواند بعنوان مناسب ترین شیب ترانزیشن در کانال پایین دست معرفی گردد.
نتیجه گیرینتایج کمی وکیفی تحقیق حاضر بصورت زیر خلاصه می گردد. 1-در سرریزهای پلکانی قوس محور با افزایش بار آبی بالادست، ضریب دبی به ازای تمامی شیب ترانزیشن ها افزایش می یابد و نیز تا هنگامی که سرریز در محدوه جریان های بحرانی و فوق بحرانی قرار دارد، تغییرات سیب ترانزیشن تاثیر قابل ملاحظه ای بر ضریب دبی ندارد. علیرغم این، وقتی سرریز مستغرق می گردد، تفاوت در ضریب دبی نمایان می شود که می تواند بخاطر استغراق موضعی در پایاب باشد. 2- استهلاک انرژی با افزایش دبی کاهش می یابد، اما مدل ها با مقادیر شیب ترانزیشن کوچکتر انرژی بیشتری را در دبی های بالاتر مستهلک می کنند. 3- مدل با شیب کانال ترانزیشن 1:33m= که توان عبور حداکثر دبی سیلاب محمتل را در حداکثر ارتفاع مجاز (m5) دارا می باشد می تواند بعنوان مناسب ترین شیب ترانزیشن در کانال پایین دست معرفی گردد.
کلید واژگان: سرریز پلکانی, عملکرد هیدرولیکی, کانال تبدیل, قوس محوری, مدل فیزیکیBackground and ObjectivesThe purpose of the design of energy dissipaters is to dissipate part of the kinetic energy of the inflowing flow in order to return safely the flow to the downstream channel or river and prevent scour below spillways, chutes and sluices. However, surveys show that despite the numerous researches, there is a lack of research on the comprehensive study of hydraulic performance of stepped spillway with curve axis under downstream transition channel slope variation. Therefore, in this study, several physical models of curve axis stepped spillway with converging training walls were made and the impact of downstream transition channel slope variation on the hydraulic characteristics of this type spillway was assessed.
Materials and MethodsThis study was conducted with the aim of investigating the hydraulic performance of stepped spillway with curve axis under downstream transition channel slope variation. The experiments were carried out in a rectangular flume with length of 15 m, height of 1 m and width of 2 m. The experiments were performed at different discharge rates from 0.015 to 2.1 times the design discharge and the physical model was tested under four different transition channel slopes of m=0, m=1:33, m=1:30, and m=1:27.
ResultsThe results of the experiments indicate that in the converging steeped spillway with downstream transition channel slope variation, by decreasing slope of transition channel, the discharge flood in the maximum head allowed will go up. Also, it is find that in the range of H/Hd = 0.7, the discharge coefficient in the stepped physical model for all transition slopes was less than the smooth USBR model and in the range of 0.7 < H/Hd < 1. 3 there was a good consistency with the USBR model. However, with increasing the total water head, due to the spillway submergence the discharge coefficient for all transition slopes showed a descending trend and the spillway efficiency decreased in compared with the standard USBR ogee spillway. Moreover, the results showed that the models with slope of 0 and 1:33 are two models which can pass the probable maximum flood discharge in the maximum allowable height successfully But, the model dimension of physical model with downstream transition Channel slope of m=1:33 is smaller than that of m=0.Therefore, model with slope of m=1:33 can be selected as the most efficient model.
ConclusionGeneral qualitative and quantitative results of the present study are summarized as the fallowing: 1- In the converging stepped spillway by increasing total upstream head, the discharge coefficient will go up for each of the transition Channel slope (m) and until the downstream flow is at either supercritical or critical stages, the discharge coefficient is independent of variation of transition Channel slope. By contrast, at the submergence stage for the spillway, the difference in the discharge coefficient can be due to tailwater submergence occurring in the spillway. 2- Energy dissipation over converging stepped spillway decreases with increasing the discharge ratio, but model with smaller amount of transition slope (m) lead to decline more energy dissipation in higher discharge. 3- The model with slope of m=1:33 can be selected as the best model due to it’s ability to pass the probable maximum flood in the Maximum allowable head.
Keywords: Curve axis, energy dissipation, Hydraulic performance, stepped spillway, Transition channel -
سرریز اوجی قوس محور نسبت به سرریز با تاج خطی، دارای طول تاج بیشتری است. از این رو در یک تراز معین آن در دریاچه، قادر به تخلیه بده بالاتری نسبت به سرریز مستقیم است و به همین دلیل در طرح هایی که استفاده از آن ها میسر است، ارجحیت دارند. در مطالعه حاضر مدل فیزیکی سرریز سد گرمی چای با مقیاس 1:50 که از نوع اوجی قوس محور و دیواره های متقارب است در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری ساخته شده، تاثیر قرارگیری دیواره های هادی سرریز در زاویه های 60 و 90 درجه در دو حالت متقارن و نامتقارن، بر پارامترهای هیدرولیکی جریان شامل پروفیل سطح آب، عمق وتوزیع فشار پیزومتریک در کانال پایین دست سرریز بررسی گردید. آزمایش ها با دبی های مختلف از 30% تا 177% دبی طراحی انجام گردید. مطابق نتایج حاصله در پنجه سرریز و قسمت های انتهایی شوت سرریز، به دلیل تقرب دیواره های جانبی به سمت پایین دست، پدیده تداخل خطوط جریان و همگرایی اتفاق افتاد که در این شرایط پدیده دم خروسی به وضوح مشاهده گردید، همچنین نتایج حاصله نشان داد در زاویه های 90 درجه پدیده دم خروسی تا دبی معادل 118% دبی طراحی تشکیل می گردید، در حالی که در زاویه های 60 درجه این پدیده تا دبی معادل 147% دبی طراحی اتفاق می افتد. در ضمن مشاهدات تجربی تایید کرد به دلیل عدم تقارن دیواره ها دیواره نزدیک به جریان دم خروسی از فشار استاتیکی بیشتری برخوردار است.
کلید واژگان: زاویه تقرب, سرریز اوجی, عملکرد هیدرولیکی, کانال پایین دست, مدل فیزیکیThe ogee spillway with a curve axis has a longer crest length than the spillway with linear crest. Therefore, in a specific reservoir water level, it can discharge higher flow rate compared to a straight one and due to this reason is preferred in applicable plans. In this study, physical model of Germi-Chai spillway which include an ogee crest with a curve axis and converging training walls was constructed in scale of 1:50. The SCWMRI Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, has led a research effort on it. For each of the convergence angles, including 60 and 90 ̊ in both symmetrical and asymmetrical situations, flow characteristics such as discharge, water surfaces, depths and distributions of pressure were investigated in the downstream channel of the spillway. Experiments conducted in varying flow discharge from 30% to 177% of design discharge. Based on visual observation, at the toe and the end of straight portions of the spillway face, due to converging training walls, interference streamlines occurred which led to generate a rooster tail phenomenon. It was observed that in the convergence angle of 90°, rooster tail had been witnessed up to slightly more than 118% Qd. However, it saw nearly 147% Qd in 60° convergences. Moreover, it should be emphasized that due to asymmetric angles, closest wall to the rooster tail had more static pressure.
Keywords: Convergence angles, Downstream channel, Hydraulic performance, Ogee spillway, Physical model
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.