سدها سازه ­هایی هستند که در مسیر رودخانه ساخته می­ شوند و سبب ذخیره آب در بالادست خود می گردند و به علت­ های مختلف ممکن است شکسته شوند. شکست سدها ممکن است  در اثر سرریز شدن جریان از روی سازه سد در اثر سیلاب باشد و یا  عبور جریان از بدنه سد . که با مرور زمان سبب تخریب سد می­ شود.

شکست سد در نرم افزار HEC-RAS به دو شکل زیر صورت می گیرد:

  1. Overtopping (عبور جریان از روی بدنه سد)
  2. Piping (عبور جریان از داخل بدنه سد)

overtopping

شکست سد در اثر روگذری

piping

شکست سد در اثر piping

به منظور مدلسازی شکست سد در نرم افزار HEC-RAS باید یک سری پارامترها به منظور مدلسازی به نرم افزار معرفی شود. محققین مختلف بر اساس بررسی هایی که بر روی سدها از نظر ارتفاعی و حجم مخزن در زمان شکست سد انجام داده اند، روابط تجربی برای محاسبه پارامترهای شکست سد ارائه داده ­اند. این روابط در زیر آورده شده است. در ورژن­ های جدید نرم افزار HEC-RAS با وارد کردن یکسری اطلاعات مثل تراز تاج سد، تراز کف ناحیه بازشدگی، نوع شکست سد و… خود نرم افزار براساس روابط زیر پارامترهای شکست سد را محاسبه می کند. در حالیکه در ورژن­ های قدیمی نرم ­افزار کاربر بر اساس روابطی که در زیر ارائه شده است، می ­بایست پارامترها را محاسبه می ­کرد.

 

Froehlich (1995)

بررسی های فرولیچ در سال 1995 برروی 63 سد صورت گرفته که ارتفاع سدها بین 92.96-3.66 متر بوده است و حجم مخزن سدها در زمان شکست بین 660-0.013 میلیون متر مکعب بوده است.

شکست سد

شکست سد

پارامترهای روابط بالا در زیر توضیح داده شده است:

Bave: عرض متوسط ناحیه بازشدگی در اثر شکست سد

Ko: ضریب ثابت که برای شکست سد در اثر overtopping برابر 1.4 و برای piping برابر 1 است.

Vw: حجم مخزن در لحظه شکست سد

hb: ارتفاع نهایی بازشدگی

tf: زمان شکست سد

شیب سمت راست و چپ ناحیه باز شدگی اگر شکست در اثر overtopping برابر 1.4:1 و برای piping برابر 0.9:1 است.

 

Froehlich (2008)

فرولیچ در سال 2008 با بروزرسانی اطلاعات قبلی خود و بررسی برروی 74 سد که ارتفاع آنها بین 92.96-3.05 متر و حجم مخزن سدها در زمان شکست سد بین 660-0.0139 میلیون متر مکعب بوده است. رابطه زیر را بدست آورد.

شکست سد

شکست سد

پارامترهای روابط بالا در زیر توضیح داده شده است:

Bave: عرض متوسط ناحیه بازشدگی در اثر شکست سد

Ko: ضریب ثابت که برای شکست سد در اثر overtopping برابر 1.3 و برای piping برابر 1 است.

Vw: حجم مخزن در لحظه شکست سد

hb: ارتفاع نهایی بازشدگی

tf: زمان شکست سد

شیب سمت راست و چپ ناحیه باز شدگی اگر شکست در اثر overtopping برابر1:1 و برای piping برابر 0.7:1 است.

 

MacDonald and Langridge-Monopolis

روش مک دونالد و لانگریچ -مونوپولیس برروی 42 سد که ارتفاع آنها بین 92.96-4.27 متر و حجم جریان خروجی ناشی از شکست سد بین 660-0.0037 میلیون متر مکعب بوده است.

  • سد خاکی

شکست سد

شکست سد

  • سد خاکی با هسته رسی یا سد سنگریزه ای

شکست سد

dam break

پارامترهای روابط بالا در زیر توضیح داده شده است:

Veroded: حجم مواد فرسایش یافته از بدنه سد

Vout: حجم جریان خروجی

hw: ارتفاع اب بالادست از  کف ناحیه بازشدگی

tf: زمان شکست سد

Wb: عرض کف ناحیه بازشدگی

hb: ارتفاع تاج سد تا کف ناحیه بازشدگی

C: عرض تاج سد

Z1: متوسط شیب بالادست سد

Z2: متوسط شیب پایین دست سد

Zb: شیب ناحیه بازشدگی که در اینجا 0.5 است

شیب سمت راست و چپ ناحیه باز شدگی 0.5:1 است.

 

Van Thun and Gillette

ون سون و ژیلت با بررسی 57 سد و استفاده از مطالعات فرولیچ و مک دونالد و لانگریچ –مونوپولیس رابطه زیر را ارائه کردند. ارتفاع سدها بین 92.96-3.66 متر و حجم مخزن سدها در زمان شکست سد بین 660-0.027 میلیون متر مکعب بوده است

dam break

شکست سد

پارامترهای روابط بالا در زیر توضیح داده شده است:

Bave: عرض متوسط ناحیه بازشدگی در اثر شکست سد

hw: ارتفاع اب بالادست از کف ناحیه بازشدگی

Cb: ضریبی که تابعی از انداره مخزن سد

شیب سمت راست و چپ ناحیه باز شدگی 0.5:1 است.

به منظور محاسبه زمان شکست سد از دو رابطه زیر استفاده شده است:

  • سد با مصالح مقاوم در برابر فرسایش

dam break

  • سد با قابلیت فرسایش بالا

dam break

Xu and Zhang

بررسی های ژو و ژانگ برروی 182 سد صورت گرفته که ارتفاع سدها بین 92.96-3.2 متر و حجم مخزن سدها در زمان شکست سد بین 660-0.105 میلیون متر مکعب بوده است.

شکست سد

dam break

پارامترهای روابط بالا در زیر توضیح داده شده است:

Bave: عرض متوسط ناحیه بازشدگی در اثر شکست سد

Vw: حجم مخزن در لحظه شکست سد

hb: ارتفاع نهایی بازشدگی

hd: ارتفاع سد

hr: برابر 15 متر (برای بیان تفاوت بین سد کوتاه و بلند)

b3: برابر 0.041- و 0.026 و 0.226- به ترتیب برای سد با هسته بتنی و رویه بتنی و سد خاکی همگن و ناهمگن

b4: برابر 0.149 و 0.389-  به ترتیب برای شکست  overtopping و piping

b5: برابر 0.291 و 0.14- و 0.391- به ترتیب برای سد با قابلیت فرسایش زیاد و متوسط و کم

شکست سد

dam break

پارامترهای روابط بالا در زیر توضیح داده شده است:

Bt: عرض بالای ناحیه بازشدگی در اثر شکست سد

b3: برابر 0.061 و 0.088 و 0.089-  به ترتیب برای سد با هسته بتنی و رویه بتنی و سد خاکی همگن و ناهمگن

b4: برابر 0.299 و 0.239- به ترتیب برای شکست overtopping  و piping

b5: برابر 0.411 و 0.062- و 0.289-  به ترتیب برای سد با قابلیت فرسایش زیاد و متوسط و کم

dam break

 

شکست سد

شکست سد

پارامترهای روابط بالا در زیر توضیح داده شده است:

tr: معادل 1 ساعت

b3: برابر 0.327- و 0.674- و 0.189- به ترتیب برای سد با هسته مرکزی و رویه بتنی و سد خاکی همگن و غیرهمگن

b4: برابر 0.579- و 0.611- به ترتیب برای شکست overtopping و piping

b5: برابر 1.205- و 0.564- و 0.579 به ترتیب برای سد با قابلیت فرسایش زیاد و متوسط و کم

در جهت آموزش کاربردی مدلسازی شکست سد، آموزش مدلسازی شکست سد بصورت دوبعدی تحت جریان غیردائمی در نرم افزار HEC-RAS بصورت ویدئویی در وبسایت SoftwareTST ارائه شده است.

 

مدلسازی storage area و 2d flow area و شکست سد بصورت دو بعدی تحت جریان غیر دائمی

 

در این آموزش به مدلسازی Storage Area، 2D Flow Area و شکست سد توسط نرم­ افزار HEC-RAS تحت جریان غیردائمی پرداخته شده است.  محل مخزن، سد و پایین ­دست سد با استفاده از گزینه­ های Storage Area، Connection و 2D Flow Area مشخص و در قسمت Connection، مشخصات سد وارد شده و با توجه به اینکه در این آموزش شکست سد هم درنظر گرفته شده است، پارامترهای شکست سد نیز لحاظ شده. بعد از انجام این مراحل در قسمت Unsteady Flow Data شرایط مرزی و هیدروگراف جریان را وارد و نهایتا مدل را ران و خروجی­ها را در RAS-Mapper بررسی می­کنیم. در این آموزش مخزن را یکبار Storage Area و یکبار 2D Flow Area در نظر گرفته و خروجی­ها را با یکدیگر مقایسه کرده و تفاوت­های انها را بیان می­ کنیم.

2 دیدگاه

  1. با تشکر از شما و سایت خوبتان. اطلاعات بسیار مفیدی بود. ممنون و موفق باشید. 

دیدگاهتان را بنویسید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد. فیلدهای مورد نیاز با * مشخص شده است

نوشتن دیدگاه