فهرست مطالب

نشریه سد و نیروگاه برق آبی ایران
پیاپی 21 (تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/06/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علیرضا سعیدی *، محمدحسن بازیار، حامد دشتارا، امیرحسین کلاه دوزان صفحات 1-10

    میخکوبی از روش های متداول در پایدارسازی ترانشه ها و گودبرداری ها است. ظرفیت بیرون کشیدگی سطح تماس خاک- میخ پارامتری مهم در طراحی و ارزیابی ایمنی سیستم های میخکوبی شده می باشد. در این مقاله، به منظور شبیه سازی آزمایش بیرون کشیدگی المان میخ، مدل اجزای محدود سه بعدی با استفاده از نرم افزار آباکوس توسعه داده شد.  صحت سنجی مدل توسط مقایسه نتایج مدل سازی با نتایج آزمایشگاهی انجام گرفت. بر این اساس، از مدل صحت سنجی شده جهت بررسی تاثیر مقادیر مختلف مدول الاستیسیته خاک، قطر میخ و سرعت بیرون کشیدگی بر روی ظرفیت بیرون کشیدگی میخ استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان دادند با افزایش مدول الاستیسیته خاک، مقاومت بیرون کشیدگی حداکثر افزایش می یابد. میزان این افزایش در مدول های الاستیسیته پایین چشمگیر نبوده اما برای مدول های بیشتر از 27 مگاپاسکال قابل توجه بود. نتایج نشان دادند که میخ های با قطر بزرگتر نسبت به میخ های با قطر کوچکتر، مقاومت بیرون کشیدگی بیشتری نشان می دهند که علت آن را می توان سطح تماس بیشتر با خاک مجاور و در نتیجه بسیج شدن تنش برشی بیشتر در میخ های با قطر بزرگتر دانست. در نهایت، مشاهده شد با افزایش سرعت بیرون کشیدگی، مقاومت کاهش می یابد که دلیل احتمالی آن عدم در اختیار داشتن زمان کافی جهت بسیج کامل تنش برشی در سطح تماس میخ-خاک است.

    کلیدواژگان: میخکوبی خاک، روش اجزای محدود، ظرفیت بیرون کشیدگی، مدل سازی عددی، آباکوس
  • فرزین سلماسی*، بهرام نورانی، علی طاهری صفحات 11-25

    چاه فشارشکن یکی از روش های کاهش فشار و کنترل نشت در زیر سد به ویژه در قسمت پایین دست سدهای خاکی  می باشد. طراحی این چاه های فشارشکن شامل تعیین فاصله آنها از هم، فاصله از بالادست سد و قطر آنها است که در این تحقیق برای بررسی اثر این عوامل در میزان نشت و زیرفشار از روش اجزای محدود با استفاده از نرم افزار SEEP/W استفاده شد. برای اعتبار سنجی، روش عددی به کار رفته در این پژوهش با روش تحلیلی موجود نیز مقایسه گردید و تطابق مناسبی مشاهده شد. نتایج نشان داد که با افزایش قطر چاه فشارشکن، دبی نشتی به هر چاه بیشتر می شود. در ضمن هر چه فاصله چاهک ها از هم بیشتر می شود، دبی نشتی وارده به هر چاه افزایش می یابد و این روند افزایش نیز به صورت سهمی می باشد. همچنین با کاهش فاصله و یا افزایش قطر چاه ها، نیروی زیرفشار وارد بر زیر سد کاهش می یابد. روابط رگرسیونی خطی و غیرخطی برای برآورد راحت تر مقدار زیرفشار ارائه گردید. آرایش دو ردیفه چاه های فشارشکن نشان داد که ترتیب زیگزاگی چاه ها نسبت به ترتیب معمولی دو ردیفه عملکرد بهتری را دارد. پیشنهاد می شود تا در کارهای آینده غیرایزوتروپ بودن خاک پی سد نیز مد نظر قرار گرفته شود.

    کلیدواژگان: سد خاکی، نشت، زیر فشار، چاه فشار شکن، اجزای محدود
  • صفورا شطی*، علی محمد آخوندعلی صفحات 26-36

    سد گتوند علیا بلندترین سد خاکی کشور و آخرین سد قابل احداث بر رودخانه کارون قبل از ورود به دشت خوزستان در منطقه گتوند می باشد. نگرانی اصلی کارشناسان قبل از آبگیری سد گتوند، مسئله حل شدن توده نمکی عنبل در مخزن سد گتوند و به تبع آن تحت تاثیر قرار گرفتن آب کارون در پایین دست سد بوده است. این مطالعه با هدف بررسی روند تغییرات هدایت الکتریکی آب رودخانه کارون به منظور بررسی تاثیرات آبگیری سد گتوند (مرداد 1390) بر کیفیت آب رودخانه کارون در بازه زمانی1380تا 1395 در مقطع گتوند انجام گرفته است. بدین منظور از آزمون های ناپارامتری من-کندال و پتیت به ترتیب برای بررسی روند و تعیین نقطه شکست و از شاخص SDI جهت محاسبه خشکسالی هیدرولوژیک سری های زمانی استفاده شد. نتایج نشان دادند که افزایش چشمگیر هدایت الکتریکی در رودخانه کارون در سال های اخیر امری انکار ناپذیر است و علت اصلی این امر، کاهش چشمگیر در جریان رودخانه از سال آبی 1387-1386 و تداوم این وضعیت تاکنون می باشد. بنابراین تغییرات شوری کارون از سه سال قبل از آبگیری سد گتوند شروع شده است. با استناد به نتایج این تحقیق کیفیت آب در محل سد تنظیمی گتوند تغییر ملموسی نسبت شرایط قبل از آبگیری نداشته است.

    کلیدواژگان: خشکسالی هیدرولوژیک، رودخانه کارون، سد گتوند علیا کارون، هدایت الکتریکی
  • مهدی حمیدی*، علی مهدیان صفحات 37-48

    سرریزهای نیلوفری از انواع پرکاربرد سرریزها بوده و عملکرد لرزه ای آنها با توجه به شرایط خاص هیدرولیکی و سازه ای، بدون درنظرگیری اندرکنش سیستم سازه- آب- پی با دقت کافی همراه نخواهد بود. از اینرو در این پژوهش مدل سازی سه بعدی سیستم سرریز نیلوفری بهمراه مخزن، پی و تونل سرریز به روش اجزاء محدود به منظور ارزیابی اثرات اندرکنش اجزای سیستم بر پاسخ های دینامیکی سرریز با استفاده از نرم افزار ANSYS.16 انجام پذیرفته است. برای تعیین اثر هندسه شفت قائم بر پاسخ ها، شتاب های زلزله طبس در سه راستا برروی 7 مدل با چهار مقدار مختلف برای ارتفاع و 4 مقدار متفاوت برای قطر شفت قائم به مدل اعمال و تغییرمکان های تاج سرریز و نیز تنش های اصلی محل اتصال زانویی به تونل استخراج شدند. بررسی فرکانسی نشان می دهد افزایش ارتفاع شفت موجب کاهش فرکانس های سیستم گردیده ولیکن قطر شفت پارامتر چندان اثرگذاری بر فرکانس سیستم نمی باشد. با افزایش ارتفاع شفت قائم مقادیر حداکثر مثبت و منفی تغییرمکان های قائم تاج سرریز و تنش های اصلی زانویی سرریز افزایش می یابد. این روند افزایشی برای تغییرمکان های قائم وقتی سرریز طره ای و برای تنش ها وقتی سرریز در پی گیردار است، مشهودتر می باشد. همچنین افزایش قطر شفت موجب افزایش مقادیر حداکثر تنش های اصلی زانویی سرریز می گردد.

    کلیدواژگان: سرریز نیلوفری، تحلیل دینامیکی، شفت قائم، اندرکنش مخزن و پی
  • نوید آقاجانی، حجت کرمی*، سیدفرهاد موسوی، حامد سرکرده صفحات 49-62

    یکی از معضلات و مشکلات اساسی که معمولا آبگیرهای نیروگاه ها با آن مواجه هستند، تشکیل جریان گردابی و آشفته در دهانه آبگیرها می باشد. استفاده از روش پردازش تصاویر با استفاده از تکنیک PTV در بررسی هیدرولیک جریان عبوری از آبگیر افقی به همراه آشغالگیر با بازشدگی معین، تحت اعماق استغراق و دبی های مختلف و مقایسه آن با آبگیر بدون آشغالگیر موضوعی است که در این پژوهش به آن پرداخته شده است. آشغالگیر مورداستفاده دارای درصد بازشدگی 64 درصد می باشد و آزمایش ها در 6 عدد فرود 0/6، 0/8، 1، 1/2، 1/4 و 1/6 و 5 نسبت عمق استغراق به قطر آبگیر 1، 1/5، 2، 2/5 و 3 انجام شده است. لازم به ذکر است قطر دهانه آبگیر در مدل 16 سانتی متر می باشد که به صورت لب زنگوله ای به 21 سانتی متر می رسد. طبق نتایج حاصله، بهترین عملکرد آشغالگیر در کاهش قدرت گرداب در عدد فرود یک اتفاق افتاده است. در این عدد فرود، با نصب آشغالگیر به طور میانگین، حدود 56 درصد کاهش قدرت گرداب اتفاق افتاده است که بیشترین مقدار آن نیز در عمق استغراق نسبی 2 رخ داده است. بیشترین افزایش عمق استغراق نسبی نیز در عدد فرود یک رخ داده است که نصب آشغالگیر منجر به افزایش 30 درصدی عمق استغراق نسبی شده است.

    کلیدواژگان: آشغالگیر، عمق استغراق نسبی، عدد فرود، گردندگی گرداب، گرداب
  • مهدی کماسی*، بهرنگ بیرانوند صفحات 63-76

    چکیده

    افزایش فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی موجب کاهش تنش موثر و در نتیجه کاهش مقاومت برشی مصالح بدنه سد می شود که این امر می تواند نتایج خطرناکی در برداشته و باعث عدم پایداری سدهای خاکی گردد. با توجه به رفتار غیرخطی سد خاکی از مدل های رفتاری موهر کولمب و سخت شوندگی برای مدلسازی پی و مصالح بدنه سد استفاده شده است. در این پژوهش با استفاده از نرم افزارهای اجزاء محدود Plaxis و Geostudio مقادیر ابزاردقیق فشار آب حفره ای هسته و پی سد خاکی سیوند پس از اولین دوره آبگیری محاسبه و با نتایج داده های مشاهداتی مقایسه و صحت سنجی شده است. بررسی تغییرات گرادیان هیدرولیکی و فشار آب منفذی سد سیوند نشان داد که در ساخت سد از مصالح با نفوذپذیری مناسب استفاده شده است. همچنین نتایج ارزیابی مدل‎ها با داده‏های ابزاردقیق بر اساس ریشه مربعات خطا و خطای استاندارد نسبی بیش از 86 درصد انطباق را نشان می دهد که بیانگر عملکرد مناسب هسته رسی و پرده آببند در اثر تغییرات تراز آب مخزن است.

    کلیدواژگان: فشار آب حفره ای، سد خاکی، ابزار دقیق، Geostudio، Plaxis
  • تارا علی یاری*، میثم فاضلی صفحات 77-88

    در سال های اخیر نوع جدیدی از سدها به نام سدهای CMD (سد با مصالح سیمانی شده) مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. مصالح این نوع سد به دلیل تفاوت در مقدار سیمان موجود، رفتاری مابین رفتار سدهای خاکی و سدهای بتنی متعارف داشته که به روشنی مشخص نمی باشد و آنالیز رفتار آن به خصوص تحت بارگذاری دینامیکی و در ناحیه غیرخطی مصالح همچنان مبهم است. در این تحقیق سد توبتسو به عنوان نمونه مطالعاتی یک سد CMD، انتخاب شده و با اعمال شتاب زلزله با مقادیر مختلف شتاب ماکزیمم و با استفاده از رویکرد پلاستیسیته خرابی بتن در نرم افزار آباکوس، تحت آنالیز دینامیکی غیرخطی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که شروع ترک خوردگی در این سد از ناحیه پاشنه آن بوده و با افزایش میزان شتاب زلزله اعمالی عمده ترک ها در قسمت یک سوم پایین ارتفاع سد از تراز پی در وجه بالادست و پایین دست سد به وجود می آید. به دلیل شکل پذیری بالای مصالح این سد، در پاسخ رفتار ترد و شکننده از خود نشان نداده و در هنگام افزایش شتاب زلزله اعمالی، رفتار این مصالح نرم بوده و دچار شکست ناگهانی نمی گردد و توانایی حفظ پایداری خود را از دست نداده است.

    کلیدواژگان: سدهای CMD(Cemented Material Dam)، آنالیز لرزه ای، مدل رفتاری غیر خطی مصالح، مدل پلاستیسیته خرابی بتن
|
  • Hamed Dashtara, Amir Hossein Kolahdouzan, Mohammad Hasan, Alireza Saeedi * Pages 1-10

    Soil nailing is a popular reinforcement method for stabilizing slopes, excavations, and retaining walls in many countries. The pullout capacity of the soil-nail interface is a critical parameter for the design and safety assessment of soil-nailed systems. In this paper, a three-dimensional (3D) finite element (FE) model is developed using the commercial program ABAQUS to simulate the pullout test of a soil nail in a soil-nail pullout box. The stress-strain behavior of the soil and soil-nail interface is described by a Mohr-coulomb model and coulomb friction model respectively. A novel temperature-based reduction of friction coefficient has been applied in order to reduce the roughness of soil-nail interface as the slip occurs. Validation of the FE model is carried out by comparing the results of numerical simulations with experimental data from a previous work. The comparisons between the modeling results and experimental data have demonstrated that the established FE model can simulate the pullout behavior of a soil nail in a soil mass properly. Based on this, the verified FE model has been used to investigate the effect of different nail diameters, soil elasticity moduli and pullout rates on the pullout behavior of the soil nail.

    Keywords: Soil nailing, finite element, pullout capacity, numerical simulation, ABAQUS
  • Farzin Salmasi*, Bahram Nourani, Ali Taheri Pages 11-25

    The design of relief wells includes determination of the distance of relief wells from each other, their distance from the dam upstream, the well diameter and discharge into each wells. This study tends to investigate these factors effect on uplift pressure in earth dams. For this purpose, finite elements method (FEM) was used for different configuration of relief wells in downstream of an earth dam. For validation, a comparison between analytical equation for simple condition and FEM showed good agreement for uplift pressure prediction. It was found that by increasing the diameter of pressure reducing wells, the seepage flow increases to each well. Reducing of the distance among relief wells or increasing of the wells diameters, resulted in uplift pressure reduction. Two-row arrangements of relief wells showed that zigzag type was superior than the non-zigzag type. Simple linear and nonlinear regression relations were presented for uplift pressure prediction with reasonable accuracy. For future researches, it is suggested to consider un-isotropic effect of soil

    Keywords: Embankment dams, Relief wells, Seepage, uplift pressure, FEM
  • Safoora Shatti*, Alimohammad Akhoondali Pages 26-36

    Gotvand olia dam is the highest embankment dam in Iran. this dam is the last dam  built on the Karun River before entering khuzestan plain in gotvand area.
    the main worry of the analyst before the gotvand dam impoundment, has been the dissolution of the anbal salt in the reservoir of the dam and affected the karun water at the bottom of the dam. the aim of this study was checking the effects of gotvand dam impoundment on the water quality of karun river during the years 2001 to 2016 at the gotvand section. in this research, non-parametric tests of Mann-Kandal and Pettit were used to evaluate the trend and determine the break point and the SDI index was used to calculate the hydrological drought of time series. The results showed that in recent years the salinity of the karun river has increased. the main cause is the decrease of river flow from the water year 2007-2008 and continuation until now. Therefore, increasing salinity of the karun river has started three years before the dam impoundment. As a result, the dam impoundment has not changed the quality of water in the gotvand regulatory dam.

    Keywords: Electrical conductivity, Gotvand dam, Hydrological drought, Karun Riveer
  • Mehdi Hamidi*, Ali Mahdian Pages 37-48

    Morning Glory Spillways are an important type of flood evacuation systems. According to the specific hydraulic and structural conditions, the evaluation of the seismic behavior of these kinds of spillways could be more precise with considering the interaction of the solid-water-foundation system. In this research, a three dimensional modeling of the morning glory spillway was conducted, considering the reservoir, foundation and overflow tunnel system interactions. The analysis was performed with finite element method using ANSYS.16 software, in order to evaluate the effects of system components interaction on dynamic responses of spillway. ​To determine the effect of shaft geometry on the responses, Tabas earthquake accelerations in three directions applied on seven models with four different values for elevation and four different values of shaft diameter. Also displacements of spillway crest and principal stresses of the node connecting knee into the tunnel were extracted. Frequency Analysis shows that, the increase of the shaft height reduces the system frequencies, but the shaft diameter is not an effective parameter on the frequency of the system. Also the increase of the vertical shaft height, led to the maximum values of the vertical displacement of spillway crest and increase of principal stresses of the knee.

    Keywords: Morning Glory Spillway, Dynamic Analysis, Vertical Shaft, Reservoir, Foundation Interaction
  • Navid Aghajani, Hojat Karami*, Sayed Farhad Mousavi, Hamed Sarkardeh Pages 49-62

    One of the main problems commonly encountered by the intakes of the power plants is the formation of vortex and turbulent flow at the intake of the reservoirs.Using the image processing method by using the PTV technique in a survey flow hydraulic of a horizontal intake with a trashrack by certain opening,under the submergence depths and different flow rates and comparing it with intakes without trashrack is the subject This paper addresses this issue.The used Trashrack has an opening percentage of about 64%, and these experiments were carried out on 6 Froude Number of 0.6,0.8, 1,1.2,1.4 and 1/6 and 5 ratios of the depth of submergence to intake diameter 1,1.5, 2,2.5 and 3.It should be noted that the diameter of the intake is 16 cm in the form of bell-shaped lips up to 21 centimeters.According to the results the best trashrack performance has been achieved in reducing the vortex strength in the 1 Froude number.On this Froude number,on average,about 56% of the vortex power reduction has been achieved by installing the trashrack.In general,it can be said that the greatest effect of the trashrack on the relative depths submergence is 2 and 1.5 and the Froude numbers are 1 and 1.4.

    Keywords: Trashrack, Relative submergence depth, Froude number, Vortex circulation, Vortex
  • Mehdi Komasi*, Behrang Beiranvand Pages 63-76

    Increasing the pore water pressure in the body of dams will reduce the effective stress and thus reduce the shear strength of the body materials of the dam, which can lead to dangerous results and cause instability of earth dams. According to nonlinear behavior of earth dam, behavioral models of Mohr–Coulomb and hardening soil model are used to model the dam and body materials. In this study, using Plaxis and Geostudio finite element software, the results of instrumentation of the pore water pressure of the foundation and the core of the Sivand earth dam were calculated after the first dewatering period and compared with the results of the observational data. The study of hydraulic gradient variations and pore water pressure in Sivand dam showed that suitable permeability material was used in the construction of the dam. In addition, the results of evaluation of models with instrumentation data based on the root of the error and the relative standard error of more than 86 percent of the conformance show that the proper performance of the clay core and the cut off wall is due to changes in reservoir water level.

    Keywords: Pore water pressure, Sivand Earth dam, cut off wall, Geostudio, Plaxis
  • Tara Aliyari*, Maysam Fazeli Pages 77-88

    In recent years, a new type of dams namely CMD, has attracted so much attention. Different amounts of cement cause a type of behavior that be somewhere between those of embankment dams and conventional concrete dams. This behavior is not perfectly clarified and its analysis, especially under dynamical loading and in nonlinear region of the material, remains unclear. In this paper, Tobetsu dam has been choose for a case study and, by exerting seismic acceleration with different levels of maximum acceleration and using plasticity approach on concrete destruction in Abacus software, put to nonlinear dynamical analysis. The results show that in these dams cracking starts from the heels, and by increasing the exerted seismic acceleration most of the cracks take place at the dam's lowest third from foundation level on its upper- and lower-hand surface. This dam, due to high plasticity of its material, does not show fragile behavior and as exerted seismic acceleration increases, the dam's behavior remains soft so it does not suffer sudden wreck and does not lose the ability to preserve its own stability.

    Keywords: CMD (Cemented Material Dam), seismic analysis, nonlinear behavior model, damage plasticity model