مدل سازی و بهینه یابی زهکش های پنجه ای،افقی و دودکشی در سدهای خاکی همگن و غیر همگن

در سدهای خاکی سه فرآیند مختلف باعث ایجاد پدیده فرسایش داخلی می گردد که عبارت اند از فرسایش پیشرونده به سمت بدنه بالادست، نشت متمرکز و اشباع بودن مصالح سد. برای کاهش انرژی جریان نشتی اشباع در بدنه سد خاکی تدابیر مختلفی اتخاذ می گردد که عبارت اند از استفاده از هسته رسی نفوذناپذیر در سدهای منطقه بندی شده و استفاده از زهکش های افقی، دودکشی و پنجه در سدهای همگن. هدف از این پایان نامه بررسی زهکش افقی در طول ها و ضخامت های مختلف برای دست یابی به بهترین طول و ضخامت از لحاظ عملکرد و شرایط اقتصادی است. همچنین به بررسی زهکش پنجه ای در حالات مختلف نسبت ارتفاع مخزن به ارتفاع زهکش، برای دستیابی به بهترین عملکرد و بیش ترین ضریب اطمینان پایین دست سد خاکی پرداخته شده است. سپس به بررسی بهینه ابعاد زهکش افقی و مایل یا دودکشی به منظور بدست آوردن ابعاد این نوع زهکش و مناسب ترین زاویه بین زهکش افقی با مایل برای عملکرد بهینه سد و در نهایت به مقایسه عملکرد این زهکش ها در ارتفاعات مختلف و انتخاب بهترین زهکش با توجه به و ارتفاع و شرایط مختلف پرداخته شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که در سد خاکی همگن و غیر همگن با زهکش افقی با طول نسبی 1/0 تا 15/0 به عنوان حالت ناپایدار برای سد خاکی به دلیل برخورد اولین خط جریان با شیب پایین دست و در نتیجه بدست آمدن ضریب اطمینان زیر 5/1 (یعنی کمتر از حداقل ضریب اطمینان در حالت نشت دائمی و حال ماندگار) است. همچنین زهکش با طول نسبی 4/0 تا 5/0 به عنوان بهینه-ترین حالت با بیش ترین ضریب اطمینان (کمترین حجم مصالح) و زهکش با طول نسبی 7/0 تا 85/0 به عنوان نامناسب ترین حالت برای سد معرفی می شود. در حالت سد خاکی همگن و غیر همگن با زهکش دودکشی بهینه ترین طول زهکش افقی در تمامی ارتفاع ها، در محدود ه ای بین طولی برابر با ارتفاع سد و 25 درصد بیش از آن و طول بهینه زهکش مایل در طولی برابر با 50 درصد ارتفاع نرمال آب در مخزن سد خاکی هست. نتایج آنالیز نشت توسط نرم افزارseep w و slope w نشان داد که در شاخص بی بعد دوم 25/0n/h= خط فریاتیک نزدیک به شیب پایین دست از داخل زهکش پنجه عبور کرد ولی برای عبور ایمن این خط با فاصله ای مناسب از شیب پایین دست شاخص بی بعد 35/0n/h= مناسب-تر بود و با توجه به نتایج این نرم افزار مقدار n/h را تا 3/0 نیز می توان در نظر گرفت. این در حالی است که زهکش پنجه ای با زوایای 45 و 60 درجه مورد استفاده قرار می گیرد.