موقعیت بهینه پرده آب بند و کف بند در کاهش فاکتورهای نشت در پی سدهای انحرافی

نویسندگان

1 سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 گروه آب و خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی شاهرود

3 استادیار گروه آب و خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود

4 گروه آب و خاک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران،

10.22125/iwe.2020.110074

چکیده

نشت آب از پی سدهای انحرافی و اهمیت کنترل آن، همواره مورد توجه محققین بوده است. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی، عددی و تحلیلی نشت آب و راه­های کنترل آن پرداخته شده است. نتایج نشان داد که استفاده از کف­بند و پرده آب بند تاثیر زیادی در کاهش دبی نشت داشته، به طوری­که برای مدل کف­بند با دو پرده آب­بند، به­ ازای هد بالادست 47 سانتی­متر، مقدار دبی نشت 60% کاهش نشان داد و وقوع پدیده جوشش را به تاخیر انداخت. بررسی­ها نشان داد که دبی خروجی با عمق آب بالادست رابطه خطی داشت. استفاده از یک پرده آب­بند در پی سد نیز بهترین عملکرد را در کاهش نیروی زیرفشار از خود نشان داد که حدود 22% آن را کاهش داد. همچنین کاربرد دو پرده آب­بند و کف­بند علاوه بر کنترل پدیده جوشش، مقدار گردیان خروجی را به ازای هد بالادست 75 سانتی­متر تا 763/0 کاهش داد. اعمال مدل کف بند و پرده آب­بند به لحاظ اقتصادی جایگزین مناسبی برای مدل کف­بند و دو پرده آب­بند می باشد. مدل عددی نیز مطابقت قابل قبولی با مدل آزمایشگاهی در شبیه سازی گرادیان خروجی، نیروی زیرفشار و دبی نشت داشت به­طوری­که در تمام مدل­ها مقدار خطا کمتر از 5% بود. با نزدیک­تر شدن پرده آب­بند به مرکز کف بند، شکل خط جریان در زیر کف بند همگن­تر شد که نتیجه آن تغییرات یکنواخت پتانسیل در زیر کف­بند می­باشد. همچنین نتایج موجود با مدل­های تحلیلی مختلف مقایسه شد و تئوری خوسلا بیشترین مشابهت را با نتایج آزمایشگاهی و عددی نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimal Position of Apron and Cut off in Reduction of Seepage Factors in Foundation of Diversion Dams

نویسندگان [English]

  • Seyyed Mostafa Ashrafi 1
  • Khalil Azhdary 2
  • seyyed , Hossin Hossieni 3
  • Samad Emamgholizadeh 4
1 1Graduate of aquatic structures, Faculty of Agriculture, Shahroud University of Technology
2 Department of soil and Water Faculty of Agriculture Shahrood University of Technology
3 Assistant Professor, Department of Water and Soil, Faculty of Agriculture, Shahroud University of Technology
4 . Associate Professor, Water and Soil Department, Shahrood University of Technology
چکیده [English]

Seepage of diversion dams foundation and importance of its control, has always been of interest to researchers. In this study, seepage parameters and their control, were investigated experimentally, numerically and analytically. Results showed that using apron and cut off were effective on reduction of seepage discharge so that model with apron and two cut off for upstream head of 47 cm, seepage discharge about 60% decreased and occurrence of piping postponed. Investigations showed that outlet discharge had direct relation with upstream water head. Using a cut off on dam foundation showed the best performance on reduction of uplift force and reduced about 22%. Also application of apron and two cut off beside the control of piping, decreased exit gradient for upstream head of 75 cm up to 0.763. Results for model of apron and cut off on foundation in control of seepage discharge was so similar to model of apron and two cut off, so it is suitable alternative in terms of economic instead of apron and two cut off. Numerical model had good agreement with experimental model on simulation of exit gradient, uplift force and seepage discharge for whole models and error was less than 5%. Results showed, when cut off located at the center of apron, flow line was more symmetrical, potential line and potential changes under the apron were less. Also results compared with different analytical models and Khosla method showed more similarity with experimental and numerical results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cut off
  • Seepage
  • apron
  • exit gradient
  • experimental and numerical model
  • Uplift force
ابن جلال، ر.، و شفاعی بجستان، م. 1389. اصول نظری و عملی مکانیک خاک. انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

ابول پور، ب. 1373. روشهای برآورد تراوش، زیرفشار و زیرشویی در سازه‌های هیدرولیکی با ارائه مدل کامپیوتری. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز.

خلیلی شایان، ح.، تکلدانی، ا. 1391. برآورد آزمایشگاهی و عددی نیروی زیر فشار، دبی نشت و گرادیان خروجی در شرایط حضور دیوار سپری و بلانکت در طراحی بندهای انحرافی. سومین سمینار ملی مسائل ژئوتکنیکی شبکه های آبیاری و زهکشی، دانشگاه ارومیه.

صدقی اصل، م.، رحیمی، ح.، خالقی، ح. 1384. اثر موقیت بهینه پرده آببند قائم در کاهش نشت و سرعت جریان در زیر سازه های آبی با استفاده از مدل عددی. پنجمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

عابدی کوپایی، ج. 1370. پایان نامه ارشد: بررسی عوامل موثر بر زیرفشار در پایداری سدهای انحرافی به روش تفاضل محدود. دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس.

قبادیان، ر.، خدایی، ک. 1388. تاثیرات دیوار آببند و زهکش بر نیروی زیرفشار و گرادیان خروجی زیر سازه های آبی با حل عددی معادله عمومی جریان آب در خاک به روش احجام محدود. نشریه آب و خاک جلد 23، شماره 4، دانشگاه فردوسی مشهد.

Ahmed, A. A. 2011. Design of hydraulic structures considering different sheet pile configurations and flow through canal banks. Computers and Geo-techniques,  38 (4): 559-565.

 

Amiri Takoldany, E., and Khalili Shayan, H. 2012. Uplift force, seepage and exit gradient under diversion dams. Journal of Water Management, 166 (8): 452-462.

Benmebarek, N., Bensmaine, A., and Benmebarek, S. 2013. Critical Hydraulic Head Loss Inducing Sandy Cofferdam Failure by Numerical Approach. Academic Patforth,  32: 437–445.

 

Bligh, W. G. 1910. Dams Barrages and Weirs on Porous Foundations. Engineering news, 64 (dec), 708.

Jafarieh, A., and Ghannad, M. 2014. The Effect of foundation uplift on elastic response of soil-structure systems. International Journal of Civil Engineering, 12(2): 146-157.

 

  Khalili Shayan, H., and Amiri-Tokaldany, E. 2014. Effects of blanket, drains, and cutoff wall on reducing uplift pressure, seepage, and exit gradient under hydraulic structures. International Journal of Civil Engineering, 13(4): 486-500.

Lane, E.W. 1935. security from under seepage masonry dams on earth foundations. trans. ASCE, 1235 -1272.

Leliavsky, S. 1965. Design of dams for percolation and erosion. Chapman and Hall, London, Uk.

Mansuri, B., Salmasi, F., and Oghati, B. 2014. Effect of location and angle of cutoff wall on uplift pressure in diversion dams. Geotechnical and Geological Engineering, 32: 1165–1173.

Pakbaz, m.s. 2009. evaluation of performance of plastic concert cutoff wall in Karkhe dam using 3D seepage analysis and measurement. journal of applied sciences, 9( 4): 724-730.

Sedghi-Asl, M., Rahimi, H., and Khaleghi, H. 2010. Laboratory investigation of the seepage control measures under coastal dikes. Experimental techniques, 36(1): 61–71.

Zainal, E. 2011. The effects of cutoff wall angle on seepage under dams. Journal of Engineering, 17(5):1109-1131.