بررسی نشت در سدهای سنگریزه‌ای با استفاده از مدل فیزیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، خوزستان، ایران.

3 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، خوزستان، ایران.

4 دانش‌آموخته دکتری مهندسی عمران، کارشناس مطالعات Cascade Civil Servises LLC، تگزاس، آمریکا.

چکیده

از ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ وﻳﮋﮔﻲﻫﺎی ﻣﻮرد ﻧﻴﺎز در ﺑﺮرﺳﻲ و ﺗﺤﻠﻴل ﺳﺪهای سنگریزه‌ای، اﻧﺪازهﮔﻴﺮی ﻓﺸﺎر آب ﻣﻨﻔﺬی، ﻣﻴﺰان ﻧـﺸﺖ و زهاب ﺧﺮوﺟـﻲ از بدﻧﻪ و ﭘﻲ آن اﺳﺖ ﻛﻪ اﻧﺪازهﮔﻴﺮی اﻳﻦ ﻛﻤﻴﺖﻫﺎ از ﻫﻤﺎن ﺷﺮوع ﺳﺎﺧﺖ ﺳﺪ آﻏﺎز ﻣﻲﮔﺮدد. در تحقیق حاضر برای انجام آزمایشات ابتدا مصالح سنگریزه از معادن رودخانه‌ای استان خوزستان تهیه شد. در این تحقیق سعی شد تا با ساخت مدل فیزیکی پارامترهای نشت در سد سنگریزه‌ای مورد مطالعه قرار گیرد. ﻣﺪل ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ ﺳﺪ سنگریزه‌ای در ﻓﻠﻮم آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ با سه نمونه سنگریزه و سه شیب ﺑـﺎ ﻫـﺪف ﺑﺮرﺳـﻲ و ﺗﻌﻴـﻴﻦ ﻣﻴﺰان نشت از بدنه سد ساخته شد. مصالح مورد استفاده در سه اندازه قطر متوسط 10، 20 و 30 میلی‌متر جهت ساخت مدل استفاده شدند. میزان فشار منفذی با ﭘﻴﺰوﻣﺘﺮﻫﺎی ﻧﺼﺐ ﺷﺪه در بدنه‌ی ﻓﻠﻮم اندازه‌گیری گردید. در این تحقیق جهت بررسی نشت از مفهوم زاویه‌ی میدان جریان ناپایدار نیز استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که در شیب ثابت، با افزایش عمق جریان، زاویه میدان افزایش می‌یابد. مقایسه تاثیر سنگریزه‌های با قطرهای مختلف بر زاویه میدان جریان ناپایدار نشان می‌دهد که ابعاد سنگریزه‌ها، تاثیر محسوسی بر زاویه میدان جریان ناپایدار نداشته است. با این حال برای یک دبی ثابت با افزایش قطر ذرات، عمق خروجی در پایین‌دست کاهش می‌یابد که این تغییرات در دبی‌های کم مشخص نیست اما در دبی‌های بالا به وضوح قابل مشاهده است. در قطر و دبی ثابت با افزایش شیب مدل، عمق جریان خروجی کاهش یافته و در دبی ثابت با افزایش نسبت (Bc/H)، مقدار ارتفاع خروجی جریان کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


انصاری، اسحاق.، صدقی اصل، محمد. و پرویزی، منصور. (1395). ارزیابی دقت کد کامپیوتری SEEP/W در برآورد دبی و نیمرخ سطح آب جریان درون محیط های متخلخل درشت دانه طویل. نشریه تحقیقات آب و خاک ایران، 47(2)، 362-355.                                                               https://doi.org/10.22059/ijswr.2016.58340
بازرگان، جلال.، و شعاعی، سید محمد. (1389). ﺗﺤﯿلﺟﺮیانﻫﺎی ﻏﯿردارسی در ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺳﻨﮕریزه ای ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﺌﻮری ﺟﺮﯾﺎن ﻫﺎی متغیر تدریجی. ﻧﺸﺮﻳﻪ ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﻋﻤﺮﺍﻥ ﻭ ﻧﻘﺸﻪ ﺑﺮﺩﺍﺭی- ﺩﺍﻧﺸﮑﺪﻩ فنی، 44(2)، 139-131. https://journals.ut.ac.ir/article_20773.html
بای­بوردی‌، محمد. (1372).  فیزیک‌خاک. چاپ پنجم، انتشارات دانشگاه تهران. https://www.gisoom.com/book/1645119/
چابک­پور، جعفر.، امیری تکدانی، ابراهیم.، و صدقی اصل، محمد.(1395). ﺑﺮآورد ﺿﺮاﯾﺐ اﻧﺘﺸﺎر ﻃﻮﻟﯽ رﺳﻮﺑﺎت ﻣﻌﻠﻖ درون ﻣﺤﯿﻂ ﻫﺎی ﻣﺘﺨﻠﺨﻞ درﺷﺖ داﻧﻪ. نشریه ﭘﮋوﻫﺶ­ﻫﺎی ﺣﻔﺎﻇﺖ آب و ﺧﺎک – دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 23(6)، 332-317. https://doi.org/10.22069/jwfst.2017.9347.2337
چهرآزاد، محمد رضا. (1393). راهکارهای کاهش میزان نشت در سدهای خاکی و تأثیر آن بر افزایش ایمنی سد سیرجان. پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه زابل، ایران.
روشنفکر، علی.، ظهیری، جواد.، و کاشفی‌پور، سید محمود. (1389). ارائه روابطی جهت محاسبه­ی ضرایب جریان غیردارسی درمحیط­های سنگریز­ای. نشریه آب و خاک، 2(5)، 863-855. https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.5277
سرور ، سالار. (1395). مدل سازی عددی نشت از زیر سد بتنی با استفاده از روش المان محدود. پایان نامه کارشناسی ارشد ، مؤسسه آموزش عالی غیاث‌الدین جمشید کاشانی، قزوین، ایران.
صادق­پور، امیرحسین.، معجزی، محسن.،  و فدایی، میثم. (1387). بررسی و مقایسه گزینه­های سدسنگریزه­ای با هسته رسی و رویه بتنی(مطالعه موردی سد بازفت). دومین کنفرانس ملی سد و نیروگاه­های برقابی. دانشگاه کاشان، ایران. https://civilica.com/doc/39112
صالحی، سعید.، شایان نژاد، محمد.، اخروی، سید سعید.، و نجف­پور، نویده. (1395). ﺗﻌﻴﻴﻦ اﺑﻌﺎد بهینه زهکش پنجه ای برا اساس بهترین خط نشت در سدهای خاکی همگن با استفاده از مدل آزمایشگاهی. مجله پژوهش آب ایران 10(1)، 10-1.                                                   https://iwrj.sku.ac.ir/article_10452.html
صدقی اصل، محمد.، رحیمی، حسن.، فرهودی، جواد.، و محمدولی سامانی، جمال محمد. (1389). ﺗﺠﺰﻳﻪ ﻭ ﺗﺤﻠﻴﻞ ﭘﺮﻭﻓﻴﻞﻫﺎﻱ ﺟﺮﻳﺎﻥ ﺩﺭﻭﻥ ﻣﺤﻴطﻫﺎﻱ ﻣﺘﺨﻠﺨﻞ ﺩﺭﺷﺖ دانه. ﻣﺠﻠﻪ ﭘﮋﻭﻫﺶ ﺁﺏ ﺍﻳﺮﺍﻥ، 4(2)، 88-81. https://iwrj.sku.ac.ir/article_11127.html
قادری، کوروش.، سامانی، جمال محمدولی.، و عمادی، علیرضا. (1384). بررسی روابط مختلف تراوش غیر دارسی و مدل ریاضی محاسبه جریان در محیط­های متخلخل مستغرق. پنجمین کنفرانس هیدرولیک ایران. دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران. https://civilica.com/doc/3614/
گرد نوشهری، امیر.، امیری تکلدانی، ابراهیم.، و صدقی اصل، محمد. (1396). مطالعه توزیع فشار غیر هیدرواستاتیک جریان با سطح آزاد در یک محیط متخلخل سنگریزه­ای. نشریه تحقیقات آب وخاک ایران، 48(4)، 928-917.                                      https://doi.org/10.22059/ijswr.2017.222788.667593
ولی­پور گودرزی، فرزاد. (1373). کاربرد سنگریز در سازهای هیدرولیکی. چاپ اول، انتشارات امیرکبیر.                                                         https://www.gisoom.com/book/172627
Ansari, E., Sedghi Asl, M., & Parvizi, M. (2016). Accuracy of SEEP/W model in predicting seepage line and flow rate through lengthy coarse ‎porous medium. Iranian Journal of Soil and Water Research, 47(2), 355-362. https://doi.org/10.22059/ijswr.2016.58340
Baybordi, M. (1372). Soil physics. Fifth edition, Tehran University Press.                                  https://www.gisoom.com/book/1645119 [In Persian]
Bazargan, J., & Shoaei, S.M. (2010). Analysis of Non-Darcy Flow in Rock Fill Materials Using Gradually Varied Flow Method. Journal of Civil Engineering and Mapping, 44(2), 131-139. https://journals.ut.ac.ir/article_20773.html [In Persian]
Chabokpour, J., Amiri Tokaldany, E., & Sedghi Asl, M. (2017). Estimation of longitudinal dispersion coefficient of suspended sediments through the large porous Medias. Journal of Water and Soil Conservation, 23(6), 317-332. https://doi.org/10.22069/jwfst.2017.9347.2337[In Persian]
Cheharazad, M.R. (2013). Solutions to reduce the amount of leakage in earthen dams and its effect on increasing the safety of Sirjan Dam. Master's thesis. University of Zabol, Iran. [In Persian]
Gord-Noshahri, A., Amiri Tokaldany, E., & Sedghi-Asl, M. (2017). Study of non-hydrostatic pressure distribution of free surface flow in a rockfill porous media. Iranian Journal of Soil and Water Research, 48(4), 917-928. https://doi.org/10.22059/ijswr.2017.222788.667593 [In Persian]
Hansen, D. (1992). The behaviour of flow through rockfill dams, University of Ottawa (Canada). http://dx.doi.org/10.20381/ruor-15444
Hansen, D., & Roshanfekr, A. (2012). Assessment of potential for seepage-induced unraveling failure of flow-through rockfill dams.  ASCE International Journal of Geomechanics, 12(5), 573-560. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000145
Hansen, D., Garga, V. K., & Townsend, D. R. (1995). Selection and application for a 1-dimensional non-Darcy flow equation for 2-dimensional flow through rockfill embankments. Geotech. J, 32, 223–232. https://cdnsciencepub.com/doi/10.1139/t95-025
Hansen, D., Zhong, W. Z., & Yoon Han, S.Y. (2005).  Hydraulic performance and stability of coarse rockfill deposits. Proceedings of The Institution of Civil Engineers-water Management, 158, 163–175. http://dx.doi.org/10.1680/wama.2005.158.4.163
Qaderi, K., Samani, J. M. A., & Emadi, A. (1384). Investigating different relations of non-Darcy seepage and mathematical model for calculation of flow in submerged porous media. The fifth hydraulic conference of Iran. Shahid Bahoner University, Kerman, Iran. https://civilica.com/doc/3614/[In Persian]
Roshanfekr, A. (2013). Contributions to the hydraulics of flow-through rockfill structures. Ph.D. thesis, Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia. https://central.bac-lac.gc.ca/.item?id=TC-NSHD-37567&op=pdf&app=Library&oclc_number=1032915066
Roshanfekr, A., Zahiri, J., & Kashefipoor, M. (2010). Presenting Some Equations for Calculating the Non-Darcy Flow Coefficients in Rockfills. Water and Soil, 24(5), 855-863. https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.5277 [In Persian]
Sadeghpour, A., Mojezi, M., & Fadaei, M. (2008). Investigating and comparing gravel dam options with clay core and concrete top (case study of Bazfat Dam). The second national conference on dams and electric power plants. Kashan University, Iran. https://civilica.com/doc/39112 [In Persian]
Salehi, S., Shayannejad, M., Okhravi, S. S., & Najafpour, N. (2016). Determination of the optimum size of a toe drain based on the best phreatic line in homogeneous earth dams by using vitro model. Iranian Water Researches Journal, 10(1), 1-10. https://iwrj.sku.ac.ir/article_10452.html [In Persian]
Sarvar, S. (2015). Numerical modeling of leakage from under concrete dam using finite element method. Master's thesis, Ghiyasuddin Jamshid Kashani Institute of Higher Education, Qazvin, Iran. [In Persian]
Sedghi-Asl, M., Rahimi, H., Farhoudi, J., & samani, J. M. V. (2010). Analysis of the Water Surface Profiles through Coarse Porous Medium. Iranian Water Researches Journal, 4(2), 81-88. https://iwrj.sku.ac.ir/article_11127.html [In Persian]
Stephenson, D. (1979). Rockfill in Hydraulic Engineering. Elsevier Scientific, Amsterdam. https://shop.elsevier.com/books/rockfill-in-hydraulic-engineering/stephenson/978-0-444-41828-9
Valipour Guderzi, F. (1994). Application of gravel in hydraulic devices. First edition, Amir Kabir Publications. https://www.gisoom.com/book/172627 [In Persian]