اصلاح رابطه تئوری یک‌بعدی دبی- اشل در سدهای پاره‌سنگی فاقد هسته با استفاده از مدل آزمایشگاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد سازه های آبی، گروه مهندسی آب، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.

چکیده

راهکارهای سازه‌ای که می‌توان جهت کنترل سیلاب به آن اشاره کرد، سدهای پاره‌سنگی بدون هسته می‌باشد. در این سدها دبی پیک سیلاب کاهش و زمان رسیدن به آن افزایش می‌یابد. جریان عبوری از این سدها آشفته بوده و قانون دارسی معتبر نمی‌باشد لذا از معادلات مربوط به جریان متلاطم، شامل روابط بین عدد رینولدز و ضریب اصطکاک استفاده می‌شود. از آنجایی‌که روابط حاکم بر هیدرولیک این سد غیرخطی است، استخراج رابطه دبی-اشل ساده و دقیق می‌تواند بهره‌برداری این سدها را دوچندان کند. به‌منظور اصلاح معادله‌ تئوری یک‌بعدی دبی-اشل در سدهای پاره‌سنگی، آزمایشاتی در فلوم آزمایشگاهی انجام و از طریق آنالیز ابعادی، کمیت‌های بی‌بعد در مسئله عبور جریان از یک سد پاره‌سنگی استخراج شد. انتخاب مقاطع مستطیلی و ذوزنقه‌ای با سنگدانه-هایی به قطر 3، 5 و7 سانتی‌متر و طول‌های 5/0، 1 و 5/1 متری 21 سری آزمایش، انجام و با اعمال رگرسیون غیرخطی چندمتغیره بر بخش عمده‌ای از نتایج آزمایشگاهی(70%)، 2 معادله‌ اصلاحی ارائه شد. براساس شاخص‌های آماری حاصل از 30% داده‌ها، صحت‌سنجی معادلات مورد بررسی قرار گرفت که نتایج قابل قبولی برای معادلات اصلاحی بدست آمد. نتایج و شاخص‌های آماری بیانگر آنست که معادله بدست آمده از آنالیز ابعادی، هم خوانی بیشتری نسبت به معادلات تئوری یک‌بعدی و یک‌بعدی اصلاح‌شده دارد و درصد خطای آن برای 30% از داده‌ها برابر 107/0 درصد است بنابراین می‌تواند به‌عنوان معادله‌ای مناسب مورد استفاده قرار گیرد. معادلات تئوری یک‌بعدی و یک‌بعدی اصلاح شده نیز با معادلات تئوری دوبعدی و دوبعدی اصلاح‌شده مقایسه شد و نتایج نشان داد که معادلات دوبعدی از دقت بالایی برخوردارند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


حیدری، مجید. (1386). مدل دوبعدی جریان از میان و روی سدهای سنگریزه‌ای و کاربرد آن در کنترل سیل. رساله دکتری، دانشگاه تربیت مدرس، تهران.
حیدری، مجید. (1379). مدل ریاضی تک‌بعدی مسیریابی سیلاب در مخازن متعدد سدهای سنگریزه‌ای محبوس.  پایان‌نامه کارشناسی ارشد دانشگاه بوعلی سینا، همدان.
خادمی، فائزه السادات.، و اکبری، محمود. (1393). روش های کنترل سیل؛ اقدامات سازه­ای. دومین کنفرانس ملی مدیریت و مهندسی سیلاب با رویکرد سیلابهای شهری،تهران.https://civilica.com/doc/384410  
رجبی، مسعود. (1391). پیش‌بینی توزیع فشار در جریان عبوری سدهای سنگریزه ای با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه بوعلی سینا، همدان.
زاهد، مجتبی.، و زمردیان، سید محمد. (1390). بررسی آزمایشگاهی هیدروگراف خروجی از سد پاره‌سنگی با مقطع مستطیلی. مجله پژوهش آب ایران، 5(8)، 88- 81. https://journal.sku.ac.ir/IWRJ/Fa/Paper/1282
سامانی، جمال محمد ولی.، حیدری، مجید.، و مکنتیان، مهرخ. (1388). توسعه و کاربرد مدل ریاضی دو بعدی روندیابی سیل در مخازن سدهای پاره سنگی متوالی در حالت درون­گذر- روگذر،هشتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، شیراز. https://civilica.com/doc/62514
سامانی، جمال محمد ولی .، و شایان نژاد، محمد. (1382). ارائه معادله دبی-اشل سدهای پاره سنگی به منظور تاخیر در سیال. ششمین سمینار بین المللی مهندسی روستایی، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران.
سامانی، جمال محمد ولی .، ریاحی مدوار، حسین.، و ایوب زاده، سیدعلی. (1388). تعیین دبی جریان همزمان درون و روگذر غیرمستغرق در سدهای تاخیری پاره سنگی. مجله تحقیقات منابع آب ایران. 5(1)، 58-68. http://www.iwrr.ir/article_15734
Hansen, D., Garga, V.K., & Townsend, D.R. (1995). Selection and application of a one-dimensional non-darcy flow equation for two dimensional flow through rockfill embankments, Canadian Geotech Journal, 32, 223-232. https://doi.org/10.1139/t95-025
Heydari, M. (2000). One-dimensional mathematical model of flood routing in multiple reservoirs of detention rockfill dams. Ms. C. Thesis, University of Bu-Ali Sina, Hamedan. [In Persian]
Heydari, M. (2007). Two-dimensional model of flow through and over the rockfill dams and it's application in flood control. Ph.D. Thesis, University of Tarbiat modarres, Tehran. [In Persian]
Hosseinzadehtalaei, P., Heydari, M., Fathi, P., Marofi, S., & Tabari, H. (2012). Numerical Model and Computational Intelligence Approaches for Estimating Flow through Rockfill Dam. Journal of Hydrologic Engineering, 17(4). http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000446
Khademi, F., & Akbari, M. (2014). Flood control methods; structural operations, the 2nd national Conference on Flood Managment and Engineering with Urban Flood Approach, Tehran, Iran. https://civilica.com/doc/384410 [In Persian]
Li, B., Garga, V.K., & Davies, M.H. (1998). Relationship for non-Darcy flow in rockfill. Journal of Hydraulics Division. ASCE. 124(2). 206-212. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:2(206)   
Michipku, k., Maeno, S., Furusawa, T., & Haneda, M. (2005). Discharge through a permeable rubble maund weir. Journal of Hydraulic Engineering, 131(1). https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%290733-9429%282005%29131%3A1%281%29
Ostad­Ali­Askari, K., & Shayannejad, M. (2015).  Usage of RockfillDams in the HEC-RAS Software for the Porpose of Controlling Floods. American Journal of Fluid Dynamics, 5(1), 23-29. http://dx.doi.org/10.5923/j.ajfd.20150501.03
Rajabi, M. (2012). Prediction of perssure distribution in passing flow of rockfill dams using artificial neural network. Ms. C. dissertation, University of Bu-Ali Sina, Hamedan. [In Persian]
Samani, H., Samani, J., & Shayannejad, M. (2003). Reservoir routing using steady and unsteady flow through rockfill dams. Journal of Hydraulic Engineering, 129(6), 448-454. https://doi.org/ 10.1061/(ASCE)0733-9429(2003)129:6(448)
Samani, J. M. V. and Shayannezhad, M. (2003). Presentation of discharge-stage equation for rockfill dams in order to delay the flood. In: Proceedings of 6th International River Engineering Seminar, Shahid Chamran University, Ahvaz, Iran. [In Persian]
Samani, J.M.V., & Heydari, M. (2007). Reservoir Routing through successive Rockfill detention dams. Journal of agricultural science and Technology, 9(4), 317-326. http://dorl.net/dor/20.1001.1.16807073.2007.9.4.4.5
Samani, J.M.V., Heydari, M., & Mecnatian, M. (2009). Development annd application of two-dimensional mathematical model for flood routing in continuous rockfill dams reservoirs in through and over flows. Proceedings of 8th International Congress on Civil Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran. https://civilica.com/doc/62514 [In Persian]
Samani, J.M.V., Riahi Madvar, H., & Ayyoubzadeh, S.A. (2009). Experimental Investigation of Erosion and Sedimentation at Unequal Bed Level River Confluence. Iran-Water Resources Research, 5(1), 58-68. http://www.iwrr.ir/article_15734 [In Persian]
Samani, J.M.V., Samani, H.M.V & Shayannejad, M. (2004). Reservoir routing with outflow through rockfill dams. Journal of Hydraulics Research, 42(4), 435-439. https://doi.org/10.1080/00221686.2004.9728409
Shayannejad, M., & ashjazadeh, S. (2014). A Hydraulic Investigation of Flow through a Two-Layered Rockfill dam Using an Experimental Model. International Bulletin of Water Resources & Development, 11(3).
Zahed, M., & Zomorodian, S.M.A. (2011). Laboratory study of the output hydrograph from rockfill dam with rectangular section. Journal of Iranian Water Research, 5(8), 81-88. https://journal.sku.ac.ir/IWRJ/Fa/Paper/1282 [In Persian]
Zeng, Z., & Grigg, R. (2006). A criterion for non-Darcy flow in porous media. Transport in porous media, 63,57-69. https://doi.org/10.1007/s11242-005-2720-3