فرسایش و رسوب گذاری پدیده هایی طبیعی هستند که تغییرات پیوسته ای در سطح زمین ایجاد می کنند. این تغییرات می تواند مشکلاتی در راه توسعه و گسترش فعالیت های عمرانی داشته باشد که مهمترین آن رسوبگذاری در مخازن سدها و کاهش حجم مفید آنها می باشد. لذا با توجه به اهمیت این امر، در این تحقیق موضوع پدیده فرسایش پذیری در حوضه آبریز سد آغ چای بعنوان مطالعه موردی، بررسی و تحلیل می شود. جهت مطالعه فرسایش پذیری حوضه آبریز سد آغ چای، از دو روش زمین شناسی مهندسی و mpsiac استفاده شده است. در روش زمین شناسی مهندسی به منظور ارزیابی توان فرسایش پذیری منطقه، ابتدا عوامل اصلی موثر در فرسایش منطقه شناسائی شدند. عوامل معرفی شده شامل سنگ شناسی، شیب زمین، نوع گسل، شبکه آبراهه ها و کاربری اراضی می باشند. در این روش بر اساس استفاده از روش شبکه بندی و وزن دهی و با بهره گیری از نرم افزار arcgis نقشه پهنه بندی منطقه از دیدگاه خطر فرسایش پذیری تهیه شد. در روش mpsiac علاوه بر تهیه نقشه پهنه بندی خطر فرسایش پذیری با استفاده از نرم افزار arcgis، میزان تولید رسوب سالانه در حوضه آبریز سد آغ چای نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی نشان می دهد که حوضه آبریز سد آغ چای در کلاس فرسایش متوسط قرار دارد. نتیجه دیگر حاکی از مطابقت زیاد نقشه پهنه بندی حاصل از روش زمین شناسی مهندسی با روش mpsiac می باشد. همچنین نتیجه مقایسه آمار بدست آمده از روش mpsiac با آمار ایستگاه رسوب سنجی بیانگر این است که میزان رسوب برآوردی با استفاده از روش mpsiac، 98/0 برابر مقدار رسوب واقعی می باشد، این دلالت بر دقت بسیار بالای مدلmpsiac در برآورد رسوب در منطقه مورد نظر دارد.

طراحی بهینه کانال های خاکی و رودخانه های آبرفتی و همچنین پیش بینی مقاطع پایدار برای رودخانه ها سبب کاهش هزینه های اقتصادی و جلوگیری از تخریب تاسیسات مجاور و زمین های حاصل خیز کشاورزی کناره رودخانه می شود. هندسه هیدرولیکی یک رودخانه، اهمیت اساسی در طراحی، برنامه ریزی، مدیریت و ساماندهی رودخانه در علم مهندسی رودخانه دارد.محققین به شیوه های مختلف به دنبال ارائه روابطی جهت پیش بینی عرض و عمق پایدار رودخانه بوده اند. در ابتدا روش های مختلفی که محققین برای پاسخ به این سوال به کار گرفته اند معرفی می شود، سپس با انجام برازش روی داده های جمع آوری شده از رودخانه های پایدار دنیا و همچنین داده های آزمایشگاهی در حالت مقطع پر، روابط یک، دو و سه متغیره ای با پارامترهای دبی مقطع پر، اندازه متوسط ذرات بستر و شیب کانال استخراج گردید و در نهایت با استفاده از داده های جمع آوری شده از بازه های رودخانه های پایدار استان آذربایجان غربی و استان کرمانشاه برای پیش بینی عرض و عمق پایدار رودخانه ها با استفاده از محدوده خطای 25 و50 درصدی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج برازش روی داده ها نشان می دهد که عرض و عمق پایدار رودخانه ها به هرسه متغیر ذکر شده وابسته است، و بهترین رابطه جهت پیش بینی عرض و عمق پایدار با هر سه پارامتر حاصل می شود.مقایسه ی نتایج بدست آمده از روابط براساس محدوده خطای 50 درصدی نشان می دهد که رابطه رگرسیونی سه متغیره برای پیش بینی عمق و عرض به عنوان بهترین رابطه می تواند به ترتیب 93 و 90 درصد عمق و عرض رودخانه ها را در این محدوده خطا پیش بینی کند علاوه بر این روابط، رابطه های wargadalam(1995) و lee & julien(2006) نیز که بر اساس داده های تجربی توسعه یافته نتایج بهتری نسبت به سایر روابط بدست می دهد .

به دلیل ناپیوستگی موجود در شعاع هیدرولیکی مقطع جریان، روش های یک بعدی ساده برای برآورد دبی مانند معادله مقاومت مانینگ، قادر به پیش بینی صحیح دبی جریان در کانال های مرکب نمی باشد. رویکرد اساسی که برای حل این مشکل ارائه شده، به روش کانال تقسیم شده(dcm) موسوم است، که این روش نیز به دلیل درنظر نگرفتن اثر اندرکنش بین جریان در کانال اصلی و بسترهای سیلابی (تأثیر انتقال ممنتوم)، خود نتایج معتبری بدست نمی دهد. از این پس رویکردها حول اصلاح معادلات dcm گسترش یافته اند. رویکردهای مختلف یک بعدی و دو بعدی برای اعمال اثر اندرکنش، به کارگرفته شده که هریک دارای مزایا و معایبی هستند. دراین بین روش موسوم به شیانو-نایت، skm، که در سال 1991 ارائه شد، توانست موفقیت بیشتری کسب کند. روش دو بعدی skm به دلیل درنظر گرفتن اثر جریان های ثانویه، محاسبه تنش برشی مرزی و همچنین لحاظ کردن سه پارامتر مقاومت استاندارد f، ? و ? برای هر پانل جریان، نتایج قابل قبولی برای محاسبه دبی در کانال های مرکب و رودخانه ها ارائه می دهد. بر این اساس یک بسته نرم افزاری به نام ces معرفی گردید که قادر به مدل سازی انواع کانال های مرکب و رودخانه های مستقیم و پیچان رود (مئاندر) و همچنین کانال هایی است که محور کانال اصلی آنها بر محور بستر سیلابی منطبق نیست. این نرم افزار با نام تجاری ces-aes v2.0 در نتیجه تحقیقات محققان موسسه تحقیقاتی hr-wallingford انگلستان با همکاری آژانس جهانی محیط زیست تهیه شده و جدیدترین نسخه آن در سال 2009 عرضه شده است. این نرم افزار همچنین میزان نامعینی موجود در روابط دبی-اشل و پدیده برگشت آب را محاسبه می کند. در تحقیق حاضر به بررسی نمودار دبی-اشل حاصل از این نرم افزار و مقایسه آن با داده های آزمایشگاهی fcf و سایر داده های در دسترس می پردازیم. نتایج حاصل نشان می دهد انطباق نسبتاً خوبی بین داده های آزمایشگاهی و نرم افزار وجود دارد که حاکی از توانایی آن نرم افزار می باشد. بر این اساس، نمودار دبی-اشل اندازه گیری شده در برخی رودخانه های موجود نیز، در مقایسه با نتایج بدست آمده از نرم افزار، توافق بالایی را نشان می دهد. بنابراین استفاده از نرم افزار قید شده، برای طراحان و مهندسان مشاور طرحهای آبی توصیه می شود.

چکیده : ارزیابی رفتار سدهای خاکی در شرایط مختلف ساخت و بهره برداری از نظر نشست و پدیده شکست هیدرولیکی و افزایش فشار آب حفره ای با توجه به خطرات جدی ناشی از این پدیده ها امری مهم و غیر-قابل اجتناب است. بیشتر تحقیقات صورت گرفته در زمینه رفتار نگاری و نشست سدها بیشتر در زمان ساخت سدها صورت گرفته، خطراتی که ناپایداری و تخریب سدها بخصوص در زمان بهره برداری ایجاد می کنند لزوم بررسی عملکرد قسمتهای متخنلف سد در زمان بهره بردا ری را نشان می دهد. جهت انجام مطالعه موردی و ارزیابی رفتار سدها در دوران بهره برداری، سد مخزنی بارون (ماکو) که از نوع سد خاکی غیر همگن با هسته مرکزی مایل با ارتفاع ماکزیمم 78 متر از پی، عرض تاج 10 متر، طول تاج210 متر انتخاب شده و اطلاعات مورد نیاز ازجمله نقشه های اجرایی، قرائت های ابزار دقیق از شرکت آب منطقه ای استان آذربایجان غربی دریافت و جهت مقایسه نتایج ابزار دقیق و مدل سازی رفتار استاتیکی سد از نرم افزار plaxis استفاده شده است. در کل رفتار سد از جهت میزان فشار آب حفره ای ایجاد شده در هسته ناشی از تغییرات تراز مخزن آب، تنش های ایجاد شده درهسته رسی و میزان جابجایی های افقی و قائم ایجاد شده در پوسته و هسته سد از زمان بهره برداری تا کنون مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل استاتیکی نشان می دهد که تغییرات فشار آب منفذی در قسمت های بالادست پرده آب بند از تراز مخزن سد تبعیت کرده، این در حالی است که تغییرات تراز آب بر پیزومترهای پائین دست پرده آب-بند اثری ندارند. همچنین بررسی فشار کل و ضریب قوس زدگی حاصل از آن در پائین دست هسته نسبت به سایر نواحی سد میزان بالاتری را نشان می دهد. در مورد جابجایی های افقی بیشترین میزان در زمان اولین آبگیری سد مشاهده شده که از نظر مقدار نیز بسیار جزئی بوده، در مورد جابجایی های قائم با توجه به نتایج نرم افزار جابجایی ها در حدود 20 سانتی متر، در نواحی میانی سد و بیشترین میزان این جابجایی ها در زمان آبگیری اولیه سد رخ داده و در کل سد از نظر جابجایی های افقی و قائم وضعیت مطلوبی داشته است.

با احداث سد در مسیر جریان رودخانه و ذخیره شدن آب در بالا دست آن، بدلیل کاهش گرادیان انرژی به حدود صفر ، تعادل طبیعی حاکم بر جریان رودخانه و همچنین جریان رسوبی که مابین بالا دست و پایین دست سد برقرار بوده دچار اخلال می گردد. این موضوع موجب کاهش ظرفیت حمل و در نتیجه رسوبگذاری مواد رسوبی همراه جریان در مخزن می گردد. انباشت رسوب از قسمتهای بالادست سد شروع شده و موجب تغییر تراز بستر و متعاقب آن تغییر نیم رخ سطح آب می شود. از جمله مسائل مطرح در رسوب گذاری مخزن سد مشکل انباشت رسوب در پشت سد، کاهش حجم ذخیره مخزن می باشد. عدم اطلاع از وضعیت رسوبگذاری در مخزن سد و پیش بینی روشهای کنترل آن موجب کاهش عمر مفید سد و اتلاف سرمایه های عظیم ملی می گردد. روشهای مختلفی جهت پیش بینی روند رسوبگذاری مخازن سدها بکار گرفته شده است که از آن جمله می توان به روشهای تجربی و مدلهای عددی اشاره کرد. در این میان مطالعات میدانی بهترین روش برای بررسی مساله رسوبگذاری در مخزن سد می باشد ولی بدلیل هزینه بالای آن کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. در تحقیق حاضر روند رسوبگذاری مخزن سد شهید ستارخان اهر، به عنوان نمونه مورد مطالعه ، با بکارگیری مدل عددی دو بعدی mike21 و روش تجربی کاهش سطح شبیه سازی شده و نتایج بدست آمده بصورت نمودارهایی در مقایسه با نتایج رسوب سنجی انجام گرفته در سال 88 مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفته است. نتیجه تحقیق نشان می دهد که مدل mike21 در محاسبه حجم رسوبات انباشته شده در مخزن سد مطابقت خوبی با مقادیر واقعی دارد و با در نظر گرفتن مزیتهای آن از جمله زمان محاسباتی کمتر و پایداری بیشتر نسبت به مدلهای سه بعدی که زمان محاسباتی بسیار بالایی دارند برای مدلسازی و پیش بینی رسوبگذاری در سایر مخازن سدها نیز مناسب به نظر می رسد. در این مطالعه با استفاده از نتایج روش کاهش سطح نمودارهای سطح – ارتفاع و حجم-ارتفاع برای مخزن سد مورد مطالعه استخراج شده و با نمودارهای واقعی مخزن مقایسه شده است.همچنین از این روش تجربی در جهت روندیابی رسوبگذاری مخزن سد و تخمین عمر مفید سد استفاده شده است.

ارزیابی بار رسوبی در مطالعات مهندسی یک رودخانه یکی از اهم موضوعات برای مهندسان رودخانه است. هیدرولیک جریان و انتقال رسوب در رودخانه ها با مواد بستر درشت دانه متفاوت و پیچیده تر از شرایط رودخانه ه9ای با مواد بستر ریزدانه است. تاریخجه دانش هیدرولیکی برای شرایط رودخانه های با بستر درشت دانه بسیار جوان و محدود بوده و هنوز به نتایج کافی در حد شرایط رودخانه های با بستر ماسه ای دست نیافته است. بررسی تغییرات رودخانه ای ، تعیین ظرفیت برداشت مصالح رودخانه ای، انتخاب روش های مناسب ساماندهی رودخانه، محاسبات حخم و عمر مفید سدهای مخزنی و... نیازمند برآورد ظرفیت انتقال رسوب رودخانه است.هدف اصلی در تحقیق اصلی، ارزیابی و مقایسه روش های موجود در برآورد بار کل مواد رسوبی در رودخانه های با مواد بستر درشت دانه بوده است. در این بررسی ، یک بازه مناسب هیدرولیکی از رودخانه بارون چای در حوضه آبریز رودخانه ارس- دریای خزر، در بالادست سد مخزنی بارون به عنوان شاخصی از رودخانه ها با مواد بستر درشت دانه انتخاب و مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل ریاضی انتقال رسوب mike21برای محاسبه بار کل مواد رسوبی در این بررسی استفاده شده است. همچنین منحنی های سنجه رسوب و دبی غالب برای این رودخانه محاسبه شده است. برای محاسبه جریان غالب از سه روش جریان موثر، دبی مقطع پر، متوسط سیل سالانه استفاده شد.اطلاعات لازم برای شبیه سازی این بازه از نتایج آزمایشات صحرایی در بازه بارون تعیین گردیده است.این داده های صحرایی از دفتر مطالعات پایه منابع آب شرکت سهامی آب منطقه ای استان آذربایجانغربی اخذ شده است. در این تحقیق، بار رسوبی کل در رودخانه بارون با استفاده از سه روش موجود در نرم افزار mike21 : انگلند و هنسن (1972)، ون راین (1984)، انگلند و فردسو (1976) محاسبه شد. مقدار خطای این سه روش به ترتیب 21%، 65% ، 48% بوده که در نتیجه با استفاده از معادله انگلند و هنسن (1972) در این رودخانه نتایج بهتری را می توان بدست آورد. بیشترین حجم رسوبات مربوط به فصل بهار (در ماه فروردین) بوده که دارای بیشترین مقدار بارندگی است. نتایج بررسی منحنی سنجه رسوب نشان داد که تفکیک فصلی باعث افزایش ضریب همبستگی بین داده ها و بهبود معادله سنجه رسوبات معلق می شود.

جمع آوری و دفع آب های سطحی و فاضلاب ها از محیط شهری در جوامع انسانی سابقه ای دیرینه دارد و همواره یکی از نیازهای اساسی زندگی شهری بوده است. در این میان کانال های مثلثی اغلب برای جمع آوری دبی های کم و آب های سطحی در پل ها، جاده ها و معابر شهری به عنوان کانیوو استفاده می گردند. علیرغم استفاده وسیع از این نوع مقاطع جهت انتقال و هدایت آب های سطحی، محققین زیاد بدان نپرداخته اند و تحقیقات کمتری بر روی این مقاطع صورت پذیرفته است و در نتیجه اطلاعات آزمایشگاهی و میدانی زیادی نیز در این زمینه وجود ندارد. از طرفی بحث آستانه حرکت در مطالعات انتقال رسوب از مهم ترین پارامترها در تمام مطالعات جریان و طراحی کانال های روباز می باشد. در این تحقیق آزمایشاتی برای بررسی آستانه حرکت ذرات رسوبی در کانال های مثلثی شکل با جداره ثابت انجام یافت. برای تحقق این امر از فلوم آزمایشگاهی موجود در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه ارومیه استفاده شد. کانال مورد آزمایش که یک کانال مثلثی کانیوو با جداره شیشه ای و شیب جانبی 45 درجه بود در داخل فلوم 15 متری جاگذاری شد. از آنجا که این تحقیق بر پایه جریان یکنواخت بود و برقراری جریان یکنواخت برای هر آزمایش پدیده زمان بری بود برای صرفه جویی در زمان ابتدا با انجام آزمایشات متعدد الگوی مناسبی برای ایجاد جریان یکنواخت در جریان های زیر بحرانی با استفاده از دریچه انتهایی در هر شیب به دست آمد و معادله ای برای برقراری جریان یکنواخت در هر شیب استخراج شد و به کمک نرم افزار matlab یک مدل نرم افزاری برای برقراری جریان یکنواخت ایجاد گردید تا با وارد کردن دبی در هر شیب مشخص، زاویه دریچه و عمق نرمال به دست آید، سپس جریان یکنواخت برقرار شد و شرایط آستانه حرکت ذرات رسوبی با قطرهای متفاوت و برای دبی و شیب های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایشات دو نوع ذرات رسوبی غیر چسبنده به چگالی 65/2 و 57/2 دانه بندی شدند و از قطرهای 11/0 ، 214/0 ، 35/0 ، 5/0 ، 71/0 ، 1 ، 6/1 ، 68/2 ، 06/4 ، 55/5 ، 93/7 و 11/11 میلیمتر، برای انجام آزمایشات استفاده شد، یعنی در کل 24 نوع رسوب در طی آزمایشات مورد استفاده قرار گرفت. آستانه حرکت رسوبات برای هر قطر رسوب در شیب های طولی 5/0 ، 1 ، 5/1 ، 2 ، 3 و 4 در هزار آزمایش شد. با تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشات، معادله ای برای شرایط آستانه حرکت رسوبات در کانال مورد مطالعه استخراج شد. همچنین با مقایسه ی مقطع مورد آزمایش با سایر مقاطع مشخص شد شکل مقطع تأثیر بسزایی در پدیده آستانه حرکت ذرات رسوبی دارد و می توان نتیجه گیری کرد که کانال دایره ای در بین دیگر کانال ها کمترین و کانال مثلثی شکل بیشترین سرعت بحرانی را نیاز دارند و مناسب ترین مقطع برای کمترین مقدار رسوب گذاری، مقطع دایره ای می باشد. همچنین مشاهده گردید نمودارهای آستانه ته نشینی رسوب در کانال ها با جداره ثابت با شکل سطح مقطع های مختلف، بالای نمودارهای آستانه حرکت رسوب در کانال ها با جداره ثابت و متحرک قرار می گیرد. علاوه بر آن با تحلیل نتایج آزمایشگاهی مشاهده گردید، نمودار بدست آمده برای آستانه حرکت رسوبات در کانال ها با جداره ثابت در پایین نمودارهای معادلات آستانه حرکت با جداره متحرک قرار می گیرد.

سدهای خاکی ازجمله مهمترین و پیچیده ترین سازه های مهندسی می باشند که هزینه های هنگفتی صرف مطالعه و اجرای این نوع پروژه ها می شود لذا پرداختن به مسائل مربوط به ایمنی آنها ضمن ساخت و نیز در دوران بهره بر داری از اهمیت خاصی برخوردار است. براساس آمار کمیته بین المللی سدهای بزرگ، طی صد سال گذشته، تنها در اثر خرابی سدهای بزرگ حدود هیجده هزار نفر تلفات جانی و خسارات سنگین اقتصادی وارد آمده است. جهت پیشگیری از گسیختگی سد در اثر عوامل مختلف، رفتارسنجی مستمر سد ضروری می باشد. به این منظور با استفاده از ابزار دقیق و نصب آنها در محل های مناسب و قرائت دوره ای داده ها به همراه تحلیل برگشتی آنها، می توان قریب به یقین ترین عامل ناپایداری را پیش بینی کرده و اقدامات لازم در جهت مقابل با آن را معمول داشت. از طرفی با استفاده از روش های عددی می توان مدل سد را در محیط نرم افزاری ایجاد نموده و پایداری سد در مقابل عوامل مختلف را برای حالات مختلف سد چه از نظر هندسی و چه از نظر خصوصیات مصالح بکار رفته در هسته و... برای سدهای اجرا شده و سدهای در حال طراحی بررسی نمود و به حالت بهینه ای دست یافت. یکی از عواملی که در نوع خود برای پایداری سد خاکی می تواند خطرآفرین باشد و بی توجهی به آن منجر به آسیب دیدگی جدی سد خاکی می گردد وقوع پدیده تخلیه سریع مخزن است. این عامل با ایجاد پتانسیل لغزش در شیب بالادست، زمینه ایجاد شکست در سدهای خاکی را فراهم می سازد. در این رساله با استفاده از روش آنالیز استاتیکی (به کمک نرم افزارgeo studio) که یکی از دقیق ترین و به روزترین روش ها برای تحلیل سدهای خاکی است به بررسی پایداری سدهای خاکی در حالت تراوش دائم و تخلیه سریع پرداخته شد. برای این منظور مقطع عرضی سد ساروق بصورت مطالعه موردی جهت انجام تحلیلها انتخاب شده وتوسط نرم افزارهای slope/w و seep/w از بسته نرم افزاری geo-studio مدل گردید. سپس با انجام تحلیل برگشتی مدل عددی توسط اطلاعات ابزار دقیق کالیبره گردید و مورد تحلیل قرار گرفت. در آنالیزهای انجام شده، اثر تغییرات نفوذ پذیری هسته(k=〖10〗^(-10),k=〖10〗^(-9),〖k=10〗^(-7) m⁄sec)، سرعت تخلیه (r=1.6,0.8,0.4,0.2m⁄day) و همچنین تاثیر زهکش بالادست بر تغییرات نرخ افت آب در هسته موردارزیابی قرار گرفته و سطح آزاد آب در هسته در حالتهای متعدد محاسبه و رسم شد. همچنین در تمامی حالات پایداری استاتیکی شیروانی بالادست وپایین دست کنترل و ضرایب اطمینان بدست آمده با استاندارد گروه مهندسین ارتش آمریکا (u.s.corps of engs.) مقایسه گردید.

تراوش و جریان آب در خاک یکی از مهم ترین مسائل و عوامل موثر در طراحی سدهای خاکی می-باشد. روش های مختلفی برای کنترل تراوش از فونداسیون سدها وجود دارد. یکی از روش های کنترل تراوش استفاده از دیوار آب بند بتن پلاستیک می باشد. با توجه به این که در محل اتصال دیوار آب بند به هسته ی رسی گرادیان هیدرولیکی بالایی وجود دارد و هم چنین با گذشت زمان و فشار بیش تر خاکریز بالای دیوار، نشست قابل ملاحظه ای در خود دیوار اتفاق می افتد، احتمال وقوع ترک در دیوار، نشت آب و وقوع پدیده ی فرسایش در محل اتصال وجود دارد. از طرف دیگر به علت اختلاف مشخصات مصالح و سختی دیوار آب بند و هسته، احتمال تمرکز تنش و رفتار تنش - کرنش متفاوت در محل اتصال وجود دارد. بنابراین یکی از مواردی که برای طرح هر سیستم آب بندی و به خصوص دیوار آب بند بتن پلاستیک در سدهای خاکی باید مورد توجه قرار گیرد، اتصال آن با بدنه ی سد است. در این پایان نامه به ارزیابی تأثیر عمق نفوذ دیوار در داخل هسته ی رسی پرداخته شده است. برای این منظور سد عنبران به عنوان مطالعه ی موردی انتخاب شده است و طول نفوذهای مختلف شامل عمق نفوذهای 0، 1، 2 و 3 متر در نظر گرفته شده و مدلسازی و تحلیل صورت گرفته است و نتایج بدست آمده با هم مقایسه شده است. برای انجام مدلسازی عددی و تحلیل های تنش و تغییر مکان در حالت استاتیکی؛ شامل مراحل پایان ساخت و آبگیری اولیه از نرم افزار2007 geostudio و flac2d و در حالت دینامیکی از نرم افزار flac2d استفاده شده است. براساس نتایج بدست آمده، عمق نفوذ دیوار در هسته نقش موثری در میزان عبور آب، گرادیان هیدرولیکی و وضعیت تنش و تغییر مکان در دیوار و محل اتصال خواهد داشت و عمق نفوذ 2 متر به عنوان عمق نفوذ حداکثر بهینه انتخاب می شود. کلمات کلیدی: دیوار آب بند بتن پلاستیک، نفوذ دیوار در هسته، گردیان هیدرولیکی، وضعیت تنش - کرنش، سد عنبران، پایان ساخت، آبگیری اولیه، تحلیل دینامیکی، نرم افزار2007 geostudio، نرم افزار flac2d

سرریزها به عنوان یکی از مهم ترین سازه های هیدرولیکی وابسته سدها، نقش انتقال سیلاب ورودی به مخزن سد با ایمنی کافی به پایین دست را ایفاء می کنند. یکی از دلایل عمده شکست سدها طراحی نامناسب سرریز و بروز اشکال در عملکرد آن می باشد. در سرریز سدهای بلند به دلیل سرعت بالای جریان امکان بروز پدیده کاویتاسیون وجود دارد. در سرعت های بالای جریان وجود هرگونه نامنظمی در کف و دیواره سرریز باعث می گردد که جریان از جداره سرریز جدا شده و به علت کاهش فشار از حد فشار بخار آب، حباب های کاویتاسیون تشکیل شده و تخریب در جداره را به دنبال داشته باشد. هواده های شوت جزء اجزای متداول سرریزهای با هد بالا بوده که برای وارد کردن هوا به داخل جریان جهت جلوگیری از خسارت کاویتاسیون به کار برده می شوند. در این مطالعه جریان سه بعدی عبوری از سرریز سد گاوشان به صورت عددی و توسط نرم افزار fluent مدلسازی شده است. جهت مدل کردن آشفتگی از روش rng و برای شبیه سازی سطح آزاد جریان و تعیین سطح مشترک آب و هوا از روش چندفازی vof استفاده شده است. تاثیر فقدان و نصب سازه هواده بر روی تنداب سرریز و تعیین مشخصه های هیدرولیکی جریان دوفازی آب و هوا و تغییرات مقادیر غلظت های هوای جریان در نزدیکی کف سرریز برای دبی های 600، 950 و 1350 متر مکعب بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر آن تاثیر مسدود بودن سازه هواده بر مقادیر غلظت های هوای موجود در کف برای دبی بیشینه لحاظ شده است. مقایسه نتایج مدل عددی و مدل آزمایشگاهی بیانگر دقت مناسب مدل عددی در پیش بینی الگوی سه بعدی جریان دوفازی می باشد. در نبود سازه هواده اندیس کاویتاسیون از مقدار بحرانی کمتر بوده و نیازمند نصب هواده بر روی تنداب می باشد. با افزایش دبی جریان آب سرریز، سرعت و حجم هوای ورودی از هواده افزایش می یابد. این در حالیست که ضریب هوادهی در دبی کمینه سرریز دارای بیشترین مقدار بوده و بیانگر افزایش غلظت هوا در کف با کاهش دبی سرریز می باشد. همچنین در صورت مسدود شدن سازه هواده، هوادهی تنها از طریق سطح آشفته بالایی جریان با اتمسفر صورت گرفته و میزان غلظت هوا در کف در این حالت کمترین مقدار می باشد.

تامین آب مورد نیاز یکی از ضروریات مهم جوامع بشری بشمار می رود. محدود بودن منابع آب شیرین در جهان انسان را بر آن داشت تا از روش های مختلف برای تامین نیاز خود سود جوید. یک از این روش ها احداث آب بند و سد ها بر روی رودخانه ها می باشد.انواع سدها بر اساس مواد به کار رفته در آن، سد بتنی، خاکی و سنگریزه ای می باشد. سد ها به علت هزینه زیاد ساخت و خسارات جبران ناپذیر ناشی از خرابی، رفتارشان همواره باید کنترل و ارزیابی شود. رفتار نگاری سد در سه دوره اصلی، زمان ساخت، اولین آبگیری و زمان بهره برداری انجام می شود. رفتار نگاری صحیح مستلزم آگاهی دقیق از سد می باشد. این آگاهی با بدست می آید. (instrumentation) نصب ابزارهای حساس بنام ابزار دقیق با توجه به خطرات جدی ناشی از شکست سدها، آگاهی از نحوهی رفتار آنها در شرایط و دوران مختلف امری مهم و اجتنابناپذیر است. با استفاده از نتایج حاصله از قرائت ابزار دقیق به کار رفته در بدنه سد و پی آن و با تحلیل و پیش بینی رفتار سد ها در مراحل ساخت و بهره برداری، می توان با اتخاذ اقدامات لازم از وقوع مشکلات جدی در حین بهره برداری از سد جلوگیری به عمل آورد. در تحقیق حاضر رفتارنگاری سد ستارخان اهر در دوران بهره برداری مورد ارزیابی قرار گرفته است. ارتفاع این سد 75 متر و طول تاج آن 350 متر می باشد و حجم مخزن سد در حدود 135 میلیون مترمکعب برآورد شده است. ابزار دقیق شامل انواع پیزومترها، سلول های اندازه گیری فشار کل توده خاک، انحراف سنج ها و نشست سنج ها در چهار مقطع مختلف قرار داده شده است. بر این اساس رفتار نگاری سد با استفاده از اطلاعات ابزار دقیق و تحلیل های عددی در محیط تنش موثر انجام گرفته است و در انجام تحلیل که به روش المان geostudio از سری نرم افزار های sigma/w و seep/w ها از نرم افزارهای محدود و در حالت دو بعدی می باشند، استفاده شده است. 16/ 10 سانتی متر و در قسمت پوسته 3 / بر اساس بررسی های انجام گرفته نشست در هسته رسی 2 0 درصد ارتفاع سد بوده و در محدوده مجاز می باشد. در ادامه با / 0 و 2 / سانتی متر بوده که به ترتیب 1 مقایسه تراز آب پیزومتریک و تراز آب مخزن صحت عملکرد پیزمتر ها اثبات گردید، سپس از طریق تحلیل عددی حاصل از نرم افزار رفتار تراوشی این سد مدل و با نتایج ابزار دقیق مقایسه شد. همچنین با بررسی تنش های هسته سد پدیده قوس زدگی کنترل شد و این تحقیق نشان داد که سد مذکور دچار این معضل نمی باشد.

سد ها از جمله بهترین روش های تولید انرژی، تأمین و ذخیره آب محسوب می شوند. رسوبگذاری در سد ها در طولانی مدت تأثیر خود را بر جای می گذارد. انباشت رسوب در مخازن، بالادست و پایین دست سد را تحت تأثیر اکوسیستمی قرار می دهد. در ایران سالانه بیش از 200 میلیون متر مکعب از گنجایش سدها بر اثر انباشته شدن رسوبات کاسته می شود. حصول روش های مناسب و دقیق در پیش بینی بار رسوبی رودخانه ها را می توان به عنوان یکی از مهمترین چالش ها در فرآیند فرسایش و رسوب گذاری دانست که تاثیر مستقیم در رسوبگذاری در مخازن سد می گذارد. همواره حجم مفید مخازن سد ها و تولید انرژی تحت تأثیر رسوبگذاری در مخازن قرار می گیرد. اگر در طراحی یک سد، مسئله ی رسوب مورد توجه قرار نگیرد، پس از مدتی سازه های آبگیری و تأسیسات نیروگاه های برق آبی با مشکل جدی مواجه می گردد. لذا ضروری به نظر می رسد که وضعیت توزیع رسوب قبل از طراحی و ساخت سد، تخمین زده شود. در این تحقیق سعی شده است که رسوب گذاری در مخزن سد نهند با استفاده از مدل مایک شبیه سازی شود. اهداف این تحقیق عبارت است از تعیین روند کاهش حجم مخزن و مقایسه ی آن با روند پیش بینی شده در مرحله ی طراحی، پیش بینی مقدار رسوب با هدف مدیریت رسوبگذاری در مخزن سد در راستای افزایش عمر مفید آن و پیش بینی تغییرات حاصله در دیواره، بستر و دریاچه ی مخزن طی دوره بهره برداری. جهت نیل به این اهداف ابتدا مدل سازی روند رسوب گذاری مخزن سد با استفاده از نرم افزار مایک انجام پذیرفت و پس از اخذ نتایج و یافتن رسوبات معلق و بستر در مخزن، نتیجه را با داده های واقعی مقایسه نمودیم و همچنین با استفاده از روش تجربی کاهش سطح روند 100 ساله رسوب گذاری در تراز های مختلف را بدست آوردیم و به این نتیجه رسیدیم که سالانه حدود 0.125 میلیون متر مکعب رسوب وارد مخزن سد نهند می شود و در صورتی که هیچگونه عملیات رسوبزدایی انجام نگیرد پس از 66 سال مخزن سد غیر قابل بهره برداری خواهد بود.

سد خاکی بزرگترین سازه ای است که در آن مصالح طبیعی (با رفتار غیر خطی) به کار می رود و بیشترین تماس را با زمین دارد. طراحی و ساخت سدهای خاکی از جمله مواردی است که قدمت آن به چندین هزار سال می رسد. جهت پیشگیری از گسیختگی سد در اثر عوامل مختلف، رفتارسنجی مستمر سد ضروری می باشد. به این منظور با استفاده از ابزار دقیق و در محل های مناسب، قرائت دوره ای و تفسیر داده های رفتارسنجی به همراه تحلیل برگشتی داده ها، در صورت لزوم، می توان قریب به یقین ترین عامل ناپایداری را پیش بینی کرده و اقدامات لازم در جهت مقابل با آن را معمول داشت. از طرفی با استفاده از روش های عددی می توان مدل سد را در نرم افزاری ایجاد نموده و پایداری سد در مقابل عوامل مختلف را برای حالات مختلف سد چه از نظر هندسی و چه از نظر خصوصیات مصالح بکار رفته در هسته و... برای سدهای اجرا شده و سدهای در حال طراحی بررسی نمود و به حالت بهینه ای دست یافت.

سدهای خاکی سازه های سه بعدی عظیم، ناهمگن، چند فازه (شامل آب و خط و هوا) و تشکیل شده از مصالح غیر خطی و غیر الاستیک می باشند؛ لذا تحلیل دینامیکی و ارزیابی پایداری لرزه ای آن ها از مسائل پیچیده در حوزه سازه های خاکی است. امروزه نیز با پیشرفت رایانه در هر دو زمینه نرم افزار و سخت افزار روش های عددی نیز در حل مسائل مهندسی بسیاری از مشکلات را خصوصاً در زمینه غیر الاستیک بودن مصالح و اثر سه بعدی سازه حل نموده است. در پروژه های ژئوتکنیکی نرم افزار flac یک نرم افزار چند منظوره و قدرتمند در هر دو زمینه تحلیل استاتیکی و دینامیکی براساس روش تفاضلات محدود می باشد. در این رساله آنالیز دینامیکی سد خاکی ستارخان اهر بدلیل شرایط خاص آن از نظر لرزه ای مورد بررسی قرار گرفته است. این شرایط بدلیل وقوع زلزله بالای 6 ریشتر در محدوده ای به شعاع تقریباً 40 کیلومتری از سد ایجاد شده است. با مدل سازی تفاضل محدود سد ستارخان در نرم افزار و اعمال طیف زلزله اهر – ورزقان اثر این زلزله بر روی سد بررسی شده است. نتایج نشان می دهد مدل دینامیکی سد ستارخان در اثر زلزله ورودی 21 مرداد سال 1391 تطابق خوبی با داده های استحصالی از رفتار خود سد در واقعیت داشته، به طوری که مقدار افزایش فشار آب منفذی در نرم افزار 20 متر و با توجه به داده های ابزار دقیق 22 متر می باشد. برای مقایسه اثر همین زلزله بر روی سدهای دیگر، دو سد گاوشان با ارتفاع 125 متر و علویان با ارتفاع 70 متر انتخاب و تحلیل دینامیکی بر روی آن ها انجام شده است. از نتایج اصلی مقایسه رفتار دو سد دیگر با سد ستارخان می توان به رفتار مناسب تر سد علویان در اثر این زلزله با توجه به تغییر مکان ها و شتاب و مقادیر تنش وکرنش و همچنین مقادیر جابجائی و شتاب بالای سد گاووشان به علت ارتفاع بالای آن اشاره داشت. در ادامه بدلیل اثر شکل هندسی سد در پاسخ دینامیکی آن به بررسی این موضوع پرداخته ایم. نتایج حاصله حاکی از این است که تغییر عرض تاج سد و به تبع آن شیب هسته و پوسته اثر بسزایی در پاسخ سد به زلزله دارد. از جمله نتایج این بخش می توان به این موارد اشاره داشت که افزایش شیب هسته باعث افزایش نشست تاج و نیز جابجائی افقی سد شده و نیز روند تغییر جابجائی افقی پوسته بالادست در اثر کاهش در مقدار عرض تاج سد نزولی است و در کل دو شیب هسته 1v:0.25h و 1v:0.35h مناسبت ترین شیب از نظر جابجائی و کرنش برشی و نیز حساسیت هندسه به تغییرعرض تاج سد می باشند.

یکی از بزرگترین مشکلاتی که پس از ساخت سدها ایجاد می شود مسئله ی رسوبگذاری در مخازن آن هاست. این پدیده بهره برداری بهینه از حجم آب ذخیره شده در مخزن سد را با مشکل جدی مواجه می سازد. از اثرات رسوبگذاری مخزن سد می توان به کاهش ظرفیت مخزن، افزایش قدرت فرسایشی رودخانه در پایین دست سد، اختلال در عملکرد دریچه های تحتانی و ... اشاره کرد. حصول روش های مناسب و دقیق در پیش بینی بار رسوبی ورودی رودخانه ها به مخازن سدها را می توان به عنوان یکی از مهمترین چالش ها در فرآیند فرسایش و رسوبگذاری دانست.کاربرد روش های آزمایشگاهی، مدل های ریاضی و روش های تجربی از جمله روش های معمول برای بررسی رسوب گذاری مخازن و تعیین حجم مفید آن ها می باشد. لذا استفاده از روش شبکه های عصبی مصنوعی (ann) به عنوان یکی از روش های نوین مدلسازی در علوم مهندسی مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این تحقیق رسوب ورودی به مخزن سد بارون ماکو با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه (mlp ) موجود در نرم افزار متلب (matlab) پیش بینی گردیده و عملکرد مدل های پیش بینی شده به کمک معیارهای rmse و r^2 مورد ارزیابی قرار گرفته و با روش منحنی دبی سنجه رسوب (usbr) مقایسه گردیده است. همچنین به بررسی نحوه توزیع رسوب با استفاده از روش تجربی کاهش سطح پرداخته شده است. بر اساس نتایج بدست آمده مدل شبکه عصبی مصنوعی دو لایه با الگوریتم آموزشی لونبرگ مارکوات و تابع تحریک سیگموید با دقت بالاتری قادر به تخمین رسوب می باشد وهمچنین مشاهده گردید که بطور متوسط سالانه 1/67 میلیون متر مکعب به دلیل ورود رسوبات به مخزن سد بارون ماکو از حجم آن کاسته شده که با توجه به این مقدار رسوب ورودی، اقدام به توزیع رسوب با استفاده از روش کاهش سطح پرداخته و مشاهده گردید که بعد از 30 سال اگر هیچگونه عملیات رسوب زدایی انجام نگیرد سد عملا غیر قابل بهره برداری خواهد بود.

ایمنی یک سد نه تنها به طراحی و اجرای دقیق، بلکه به عملکرد صحیح آن بر اساس رفتار نگاری سد طی اولین سالهای آبگیری و مراحل بهره برداری بستگی دارد. از آنجایی که با استفاده از ابزارگذاری و برنامه ریزی رفتار نگاری می توان بروز پدیده ها و عوامل مخرب سد را شناسایی نمود، لذا ابزار دقیق و سیستم رفتارنگاری در بررسی عملکرد سد در حین ساخت و بهره برداری و همچنین ارزیابی پارامترهای طراحی و به طور کلی کسب اطلاعات و کنترل رفتار سد اهمیت ویژه ای را داراست. یکی از روش های آببندی پی های سد های خاکی استفاده از دیواره های آببند دیافراگمی می باشد. نوعی از این دیواره ها، صفحات نازک متشکل از نوعی بتن انعطاف پذیر(بتن پلاستیک) می باشند. این دیواره ها به دلیل نفوذپذیری اندک، مقاومت کافی در مقابل تنش های وارده و قابلیت تغییر شکل پذیری بالایی که دارند می توانند تنش های وارده از طرف پی تحت انواع بارگذاری های سد و مخزن و شرایط مختلف هیدرولیکی جریان را تحمل نمایند. با این حال بدلیل قرار گیری این دیوار در بستر آبرفتی گاها غیر همگن و نفوذ بخشی از این دیواره در هسته رسی سد خاکی، مسائل مختلفی از لحاظ رفتاری برای دیوار آببند مطرح می باشد. در تحقیق حاضر با اختیار نمودن سد خاکی دیریک چای سلماس با هسته رسی به عنوان مطالعه موردی به بررسی اندرکنش دیوار آببند بتن پلاستیک سد با پی و بدنه سد پرداخته شده است. بدین منظور مدل عددی دو بعدی از سد در محل بزرگترین مقطع عرضی تهیه نموده و به کمک نرم افزار اجزاء محدود plaxis و با مدل رفتاری موهر- کولمب به تحلیل استاتیکی سد اقدام گردیده و با تحلیل برگشتی پارامترهای واقعی مکانیکی خاک سد استخراج شده است، سپس با انجام تحلیل دینامیکی، تغییر شکل ها و کرنش ها و تنش های ایجاد شده در دیوار آببند و محیط اطراف آن مورد مطالعه قرار گرفته است. نتیجه تحقیق نشان می دهد که داده های ارائه شده توسط پیزومترهای نصب شده در داخل پی و طرفین پرده آببند، عملکرد مناسب دیوار آببند بتن پلاستیک را تایید می کنند. با توجه به تحلیل های انجام گرفته و منحنی های هم پتانسیل، حداکثر گرادیان هیدرولیکی در محل اتصال دیوار به پی ماسه سنگی به مقدار 27/41 اتفاق می افتد. مرحله ی تحلیل دینامیکی بحرانی ترین حالت نسبت به دوحالت پایان ساخت و اولین آبگیری می باشد و همچنین حداکثر تغییر شکل قائم دیوار آببند در مرحله پایان ساخت به مقدار 35/8 سانتی متر و حداکثر تغییر شکل افقی دیوار آببند در مرحله بهره برداری 29/6 سانتی متر ایجاد می شود. همچنین فشار های آب حفره ای ناشی از زلزله در ناحیه اتصال دیوار آببند به هسته سد رخ می دهد. مرحله ی تحلیل دینامیکی بحرانی ترین حالت نسبت به دوحالت پایان ساخت و اولین آبگیری می باشد به طوری که مقادیر تنش کل قائم تا 4300 کیلو پاسکال و تنش کل افقی تا 1400 کیلو پاسکال افزایش می یابد.

در سرریزهای تونلی که جریان با سرعت بالا و اغلب تحت فشار برقرار می باشد، به دلیل زبری جداره بتنی سرریز و وجود درزها و انحنا در مسیر تونل احتمال جدایش جریان از جداره افزایش یافته و در نتیجه وقوع پدیده کاویتاسیون و تخریبات ناشی از آن محتمل می باشد. هوادهی جریان را یکی از موثرترین روش ها جهت پیشگیری از این پدیده بیان نموده اند. در این تحقیق جریان عبوری از روی رمپ تعبیه شده در کف داکت تحت فشار به صورت عددی و به کمک نرم افزار fluent در حالت دو بعدی و سه بعدی مدل سازی شده است. جهت اعتبار سنجی عملکرد مدل عددی از نتایج آزمایشگاهی مناف پور (2004) استفاده گردید. مقایسه نتایج مدل عددی و آزمایشگاهی بیانگر دقت مناسب مدل عددی در پیش بینی الگوی دو بعدی و سه بعدی جریان یک فازی و دو فازی می باشد. در حالت بدون هوادهی با افزایش ارتفاع نسبی رمپ (tr/d) و زاویه رمپ (?) به علت افزایش سرعت جت پرتابی آب، طول اتصال مجدد و شدت توربولانسی جریان افزایش و ضریب فشار مینیمم جریان (cp min) واقع در ابتدای ناحیه چرخش پایین دست رمپ کاهش می یابد. با ورود هوا به جریان نه تنها ناحیه چرخش جریان آب بلافاصله پایین دست رمپ با هوای تزریقی پر شده بلکه طول کاویتی تشکیل شده بیشتر از طول ناحیه چرخش جریان در حالت بدون هوادهی می گردد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.