پیشینه و مبانی نظری شبیه‌سازی رفتار آب به هنگام شکست سد

جزئیات:

توضیحات: فصل دوم پژوهش کارشناسی ارشد و دکترا (پیشینه و مبانی نظری پژوهش)

همراه با منبع نویسی درون متنی به شیوه APA جهت استفاده فصل دو پایان نامه

توضیحات نظری کامل در مورد متغیر

پیشینه داخلی و خارجی در مورد متغیر مربوطه و متغیرهای مشابه

رفرنس نویسی و پاورقی دقیق و مناسب

منبع : انگلیسی و فارسی دارد (به شیوه APA)

3-1- مقدمه.. 21

3-2- شکست سد.. 21

3-3- عوامل مؤثر بر شکست سد.. 22

3-3-1- نوع شكست سد با توجه به هیدروگراف سیل ناشی از آن   23

3-4- بررسی عوامل ایجادکننده شكست.. 23

3-5- مدل ریاضی و روش‌های محاسباتی.. 25

3-5-1- مدل‌های ریاضیاتی.. 25

3-5-2- انتخاب مدل عددی.. 26

3-5-3- رویکردهای اساسی برای حل مسائل ناپیوستگی.. 26

3-6- معادلات حاکم بر جریان یک بعدی.. 29

3-6-1- روش‌های حل عددی معادلات حاکم.. 32

3-6-1-1- روش اختلاف‌های محدود.. 32

3-6-1-2- روش احجام محدود.. 33

3-6-1-3- روش حجم کنترل.. 34

3-6-1-4- روش المان‌های محدود.. 34

3-7- روش حل عددی HLL   ………………………………………………………35

فصل سوم: مبانی نظری 

مقدمه 

شكست سد پدیده‌ای است كه، صرف‌نظر از علت شكست، تا كنون به ندرت رخ داده است، اما قدرت تخریب سیلاب ناشی از شكست سد به حدی زیاد است كه در عمل انجام مطالعات شكست سد را به یكی از بخش‌های مهم مطالعاتی، چه برای سدهای در حال احداث و چه برای سدهای ساخته‌شده تبدیل نموده است. در صورت وقوع شكست سد، خسارات ناشی از انتشار سیلاب بسیار شدید خواهد بود و این امر می‌تواند بر بسیاری از پارامترهای طراحی سد تأثیرگذار باشد. به طور کلی مراحل اصلی مطالعات شكست سد را می‌توان به موارد زیر تقسیم نمود.

1-  شبیه‌سازی ریاضی نحوه انتشار سیل

2-  مطالعات تحلیل خسارت

3-  مطالعات مدیریت بحران

یكی از مهم‌ترین گام‌ها و به نوعی بخش پیش‌نیاز سایر بخش‌های مطالعات، شبیه‌سازی ریاضی نحوه انتشار موج ناشی از شكست سد است. چرا که در روند مطالعات نتایج این شبیه‌سازی در عمل پایه مطالعات تحلیل خسارت قرار خواهد گرفت و مطالعات مدیریت بحران نیز بر پایه نتایج حاصل از مطالعات تحلیل خسارت و همچنین نتایج مدل‌سازی‌های ریاضی انجام خواهد شد. با توجه به محدوده وسیع پایین‌دست سد و همچنین وجود پیچیدگی‌های هندسی فراوان در این محدوده وسیع در عمل امكان شبیه‌سازی نحوه انتشار موج ناشی از شكست با استفاده از مدل‌های فیزیكی وجود ندارد و کاربرد اصلی مدل‌های فیزیکی در این مطالعات به بررسی روند تخریب بدنه سد محدود می‌شود (قنادکار سرابی، 1390). 

شکست سد 

طراحی یک سد با انجام مطالعات گسترده همراه است و مهندسان طراح در برآورد نیروهای وارده اعم از زلزله، باد، فشار آب و غیره از ضرایب اطمینان نسبتاً بزرگی استفاده می­کنند. همچنین برای به دست آوردن ابعاد مناسب سرریزها و سایر سازه­های کنترلی، از سیلاب­های با دوره بازگشت بسیار طولانی استفاده می­شود؛ ولی علی‌رغم تمامی احتیاط­ها و کنترل­های موصوف نمونه­های زیادی از پدیده­ی شکست سد در طول تاریخ سدسازی رخ داده است که در جدول 3-1 به چند مورد از آن اشاره شده است (چیت سازان، 1389).

جدول ‏3‑1- نمونه­هایی از پدیده شکست سد (چیت سازان، 1389)

تعداد کشته

حجم مخزن  

ارتفاع تاج سد  

تاریخ شکست

تاریخ احداث

نام سد

-----

222.6

-----

August 1967

1962 

Nanaksagar Dam

300

-----

-----

1985

-----

Stave

1800

118.8

22.56

August 1979 

August 1972

Machhu Ⅱ

-----

1780

31.25

1961 

1879

Khadakwasla Dam

-----

332.6

93

June 1976

1975

Teton Dam (USA) 

421

----- 

66

-----

-----

Malpasset Dam

450

-----

62.5

1928

1926

St. Francisdam (USA) 

2187

------

140

1889

1853 

South Fork Dam

2000

------

262

1963

1959

Vajont Dam (Italy)

80

------

148

2005

2003 

Shakidor Dam (Pakistan)

عوامل مؤثر بر شکست سد 

برای شبیه‌سازی هیدرولیکی موج ناشی از شکست سد لازم است که در ابتدا هیدروگراف سیلاب ناشی از شکست مشخص گردد. اما این هیدروگراف خود تابع نوع شکست سد است و به همین دلیل نیز لازم است که در ابتدا عوامل مؤثر بر شکست سد را بررسی نمود تا به کمک آن بتوان تخمینی از هیدروگراف سیلاب به دست آورد.

نوع شكست سد با توجه به هیدروگراف سیل ناشی از آن 

تخریب سدها در یك دسته‌بندی كلی به دو شكل تدریجی و ناگهانی قابل تقسیم است. نوع تخریب سد بستگی به نوع سد و عامل اصلی تخریب دارد. در حالتی كه شكست سد به صورت آنی اتفاق افتد كل بدنه سد و یا قسمت اعظم آن از مسیر جریان حذف می‌شود. این اتفاق ناگهانی باعث ایجاد یك سیل شدید پیش‌رونده خواهد شد. این در حالی است كه شكست‌های تدریجی در یك بازه زمانی به وجود می‌آید كه ممكن است از چند دقیقه تا چند ساعت متغیر باشد. در شكست‌های تدریجی با مدت زیاد می‌توان انتظار داشت موج شكست از حالت شوك خارج شود که البته این حالت در سدهای کوتاه و با حجم مخزن کوچک رخ خواهد داد، چون در سدهای مرتفع انرژی ایجاد شده بر اثر حد بالای جریان باعث تخریب بدنه سد در مدتی کوتاه می‌گردد و در شكست‌هایی که در مدت زمان كوتاهی اتفاق می‌افتد كماكان این پدیده شكل خواهد گرفت. این مسئله باعث ایجاد دو نوع هیدروگراف می‌شود به نحوی كه در شكست‌های ناگهانی هیدروگراف آن از شیب تندی برخوردار است ولی در شكست‌های تدریجی، شیب کمتری دارد. این هیدروگراف از الگوی سیل‌های رودخانه‌ای ولی در مقیاسی كاملاً متفاوت پیروی می‌كند. در هر دو نوع هیدروگراف حجم ثابتی در هیدروگراف باید وجود داشته باشد كه تقریباً برابر حجم مخزن است.