بررسی هیدرولیکی شکست سد گیوی و پهنه‌بندی سیلاب ناشی از آن

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 استادیار گروه ژئوتکنینک و آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران.

10.22125/iwe.2021.138255

چکیده

فرو ریختن ناگهانی یک سد  مخزنی می­تواند اثرات تخریبی گسترده­ای را برای تاسیسات پایین‌دست موجب شود و همچنین در صورت عبور از مناطق مسکونی علاوه بر خسارات مالی، منجر به تلفات جانی گردد. بر این اساس، دانستن مشخصات سیلاب ایجاد شده در مناطق مختلف پایین‌دست سد، می‌تواند در تعیین نقاط بحرانی پایین‌دست که در معرض خطرات بالقوه سیل‌های ناشی از شکست سد قرار دارند، مفید واقع شود. در مقاله حاضر، اقدام به شبیه‌سازی عددی سیلاب­های ناشی از تخلیه سرریز و شکست سد خاکی گیوی در استان اردبیل شده است. برای این منظور از ماژول Mike-Flood که ترکیبی از ماژول­های یک بعدی Mike-11 و دوبعدی Mike-21 می­باشد، استفاده شده است. در این تحقیق سناریوهای وقوع حداکثر سیل محتمل (PMF) جهت ایجاد مکانیزم روگذری (Overtopping) به همراه سناریوهای روز آفتابی (Sunny day) جهت وقوع مکانیزم فرسایش (Piping) در دو حالت پرشدگی مخزن و همچنین سناریوی خرابکاری به صورت شکست آنی کل سد مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج بدست آمده بیانگر آن بود که بحرانی‌ترین سناریوها به ترتیب مربوط به سناریوی خرابکاری، وقوع حدکثر سیل محتمل و در نهایت سناریوی روز آفتابی بوده است. تحت این سناریوها به ترتیب 19، 17 و 5/13 درصد از قسمت جنوبی شهر گیوی که در نزدیکی رودخانه گیوی قرار دارد و همچنین تمامی روستاهای واقع شده بین سد گیوی تا روستای فیروزآباد که در سمت چپ ساحل رودخانه گیوی چای قرار گرفته‌اند به همراه روستای فیروزآباد به طور کامل زیر آب خواهند رفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydraulic characteristics and Flood Zoning Analysis of Givi Dam Break flow

نویسندگان [English]

  • Atabak Feizi 1
  • Mojtaba Karimaei Tabarestani 2
1 Assistant Professor of Civil Engineering, Dept. of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Assistant Professor of Civil Engineering, Dept. of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The collapse of a reservoir dam could have extensive and destructive effects on the downstream facilities and in addition to financial losses, they could lead to casualties if they pass through residential areas. Accordingly, knowing the characteristics of the floods created in different downstream areas of the dam is useful in determining the critical downstream points that are exposed to the potential dangers of the dam break caused by flood. In this paper, the floods caused by overflow discharge and failure of Givi earthen dam in Ardabil province are simulated numerically. Accordingly, Mike-Flood module is used, which is a combination of one-dimensional Mike-11 and two-dimensional Mike-21 modules. In this study, the Probable Maximum Flood (PMF) scenario to create the overtopping mechanism along with sunny day scenarios for piping mechanism are addressed in two cases of reservoir filling and the sabotage scenario as a sudden dam break. The results showed that the most critical scenarios were related to the sabotage, the Probable Maximum Flood (PMF) and the sunny day scenarios, respectively. Under these three scenarios 19%, 17% and 13.5% of the southern part of Givi city (located near Givi river), as well as all the villages located between Givi dam and Firoozabad village (on the left bank of Givi Chai river), and Firoozabad village will be completely submerged.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Givi Dam
  • Flood Zoning
  • Mike-Flood Software
  • Dam Failure
ابارشی، م.، م.ر جعفرزاده و س.م. حسینی.1389. بررسی خطرات ناشی از شکست سد طرق. پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.
باقری، ع.، ح. صدقی. 1388. مطالعه پهنه بندی سیلاب با استفاده از مدل‌های ریاضی یک‌بعدی و دو‌بعدی. هشتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران.
بنی هاشمی، م.ع. 1392. پروژه مدلسازی شکست سد یامچی، طرح تحقیقاتی، شرکت سهامی آب منطقه‌ای اردبیل.
توکلی، ا.، م. یاسی. 1391.پهنه بندی سیلاب ناشی از شکست سد مهاباد با استفاده از نرم افزار Mike Flood، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه ارومیه، دانشکده کشاورزی.
حسن زاده، ی.،و. نورانی و ا. فاخری فرد. 1386. بررسی و تحلیل اثرات امواج ناشی از شکست سد ونیار و تعیین حدود مناطق سیلگیر پایاب با استفاده از مدلهای ریاضی، طرح تحقیقاتی، شرکت سهامی آب منطقه‌ای آذربایجان شرقی.
خدایی، م.، ج. عطاری و م. ع. بنی هاشمی. 1388. نقش سرعت جریان و زمان فرار در مدیریت بحران سیلاب ناشی از شکست سد (مطالعه موردی سد گلستان). هشتمین کنگره بین‌المللی مهندسی عمران، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.
شمسایی،ا.، ش. موسوی. 1383. تخمین پارامترهای شکست سدهای خاکی و روندیابی سیلاب ناشی از آن. اولین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
عباسی، ب.، ک. اسماعیلی. 1389. مدل‌سازی شکست هیدرولیکی سد ناشی ازسیلاب ناگهانی با نرم‌‌افزار فلوئنت. پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، 14تا 16 اردیبهشت، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.
فردوسی، ا.، م. نعمتی، ح. درفکی، س. فرزین و ح. کرمی. 1397. ارزیابی عملکرد مدل‌های عددی دینامیک سیالات محاسباتی در تحلیل جریان غیردائمی حاصل از شکست سد. هفدهمین کنفرانس ملی هیدرولیک ایران. دانشگاه فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، ایران.
فضل اولی، ر.، ز. غلامی و ا. شمس. 1391. پهنه بندی سیلاب با استفاده از مدل هیدرولیکی Hec-Ras در محیط ArcView GIS(مطالعه موردی: رودخانه چالوس). اولین همایش منطقه ای مدیریت سیلاب‌های شهری. گروه مهندسی آبخیزداری. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی.
قاسمی، ک.، م. ذو نعمت کرمانی و م. ثمره هاشمی. 1396. بررسی هیدرولیکی شکست سد و اثرات آن بر پایین‌دست با استفاده از نرم افزار Mike Flood ( مطالعه موردی: سد مخزنی میرزای شیرازی). نشریه علمی-پژوهشی سد و نیروگاه برقابی، سال چهارم، شماره 15، صفحه 35-47.
کماسی، م.، ا. کهزادی و ا. حسینی. 1394. شبیه‌سازی هیدرولیکی پدیده شکست سد دز توسط مدل کامپیوتری MIKE. مجله هیدرولیک، دوره 10، شماره3، صفحه 63-69.
گزارش مطالعات بررسی تأثیر سد گیوی بر پایین دست و بالادست رودخانه گیوی چای. 1396. جلد دوم مطالعات تخصصی هیدرولیک، سیلاب، فرسایش، رسوب و ریخت‌شناسی رودخانه، شرکت آب منطقه‌ای اردبیل
گزارش مطالعات طرح سد مخزنی و هیدرولوژی سد گیوی، شرکت مشاور مهابقدس .1382.
محمد نژاد، ب.، م. فاطمی کیا، ج. بهمنش و م. منتصری. 1393. شبیه‌سازی عددی انتشار موج ناشی از شکست سد به‌ صورت دوبعدی قائم. نشریه مهندسی عمران و محیط‌زیست، جلد44، شماره3.
هلالات ناصریان، ح.، م. عامل صادقی، ح.ع. واعظی‌پورو س. سیف. 1392. مدل‌سازی جامع سیلاب منطقه دشتیاری شهرستان چابهار و ارائه طرح علاج بخشی سیل در منطقه، هفتمین کنگره ملی مهندسی عمران، زاهدان، دانشگاه سیستان و بلوچستان، ایران.
Feizi, A. 2018. Hydrodynamic Study of the Flows Caused by Dam Break around Downstream Obstacles. The Open Civil Engineering Journal, 12(1), 225–238.
Feizi Khankandi, A., A. Tahershamsi, and S. Soares-Frazão. 2012. Experimental investigation of reservoir geometry effect on dam-break flow. Journal of Hydraulic Research, 50(4), 376–387.
Froehlich, D. C. 2008. Embankment Dam Breach Parameters and Their Uncertainties. Journal of Hydraulic Engineering, 134(12), 1708–1721. .
Haldar, R., R. Khosa. 2015. Flood Level Mitigation Study Using 1-D Hydrodynamic Modeling. Aquatic Procedia, 4, 925–932.
Hooshyaripor, F., A. Tahershamsi. 2015. Effect of reservoir side slopes on dam-break flood waves. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 9(1), 458–468.
Hooshyaripor, F., A. Tahershamsi, and S. Razi. 2017. Dam break flood wave under different reservoir’s capacities and lengths. Sādhanā, 42(9), 1557–1569.
Kadam, P., D. Sen. 2012. Flood inundation simulation in Ajoy River using MIKE-FLOOD. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 18(2), 129–141.
Kourgialas, N. N., G. P. Karatzas. 2014. A hydro-sedimentary modeling system for flash flood propagation and hazard estimation under different agricultural practices. Natural Hazards and Earth System Sciences, 14(3), 625–634.
Luo, J., W. Xu, Z. Tian, and H.Chen. 2019. Numerical simulation of cascaded dam-break flow in downstream reservoir. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Water Management, 172(2), 55–67.
Ponce, V. M., A. Taher-shamsi, and A. V. Shetty. 2003. Dam-Breach Flood Wave Propagation Using Dimensionless Parameters. Journal of Hydraulic Engineering, 129(10), 777–782.
Tahershamsi, A., F. Hooshyaripor, S. Razi. 2017. Effects of reservoir geometry and breach ratio on dam break peak outflow discharge, Scientia Iranica, accepted for publication.
Tuteja, N.K., M. Shaikh. 2009. Hydraulic Modelling of the spatio-temporal flood inundation patterns of the Koondrook Perricoota Forest Wetlands - The Living Murray. 18th World IMACS / MODSIM Congress, Cairns, Australia 13-17 July 2009 http://mssanz.org.au/modsim09.
Vanderkimpen, P., E. Melger, and P. Peeters , 2008. Flood modeling for risk evaluation—a MIKE FLOOD vs. Flood Risk Management