جلسه دفاع از پایان نامه کارشناسی ارشد

 

عنوان پایان نامه : بررسی تاثیر پارامترهای هیدرولیکی و هندسی بر مکانیزم تخریب خاکریزهای شسته شونده همگن (فیوزپلاگ)

گروه آموزشی : عمران

استاد راهنما : دکتر جلال صادقیان

اساتید داور: دکتر بهرام رضایی، دکتر مجید فضلی

دانشجو   حسین میرزایی:

تاریخ برگزاری 10/07/97

ساعت برگزاری 16-18

محل برگزاری :  آمقی تئاتر دانشکده فنی مهندسی

 

Bu-Ali Sina University

 

Faculty of Engineering

 

Department of Civil Engineering

 

Thesis Submitted for Master of Science in Civil Engineering

 

Title:

Investigation of Influence of Hydraulic and Geometric Parameters on Breach Mechanism of Homogeneous fuse plug

 

Supervisor:

Dr. Jalal Sadegian

 

By:

Hossein Mirzaei

October 02, 2018

 

 

چكيده:

طراحی سیستم سرریز در پروژه‌های سدسازی از اجزای مهم پروژه بوده و طراحی سدی بدون سرریز معمولا امکان پذیر نیست مگر در شرایطی که مخزن سد، گنجایش ذخیره تمام جریان‌های ورودی خصوصاً جریان‌های سیلابی را داشته باشد یا نحوه بهره برداری و ویژگی‌های سد به صورتی باشد که سطح آب هیچ‌گاه از تاج سد تجاوز نکند. از طرفی افزایش ضریب اطمینان سدهاي بزرگ به‌منظور كاهش خسارت‌های مالي و به حداقل رساندن تلفات جاني، سبب انتخاب سيل با دوره‌بازگشت بسيار بالا به‌عنوان سيلاب طرح سرريزها شده است. انتخاب سيل بزرگ‌تر نيز، افزايش ابعاد و هزينه‌هاي تخلیه‌کننده‌های سیلاب را به همراه خواهد داشت. اين افزايش هزينه و ابعاد، توجيه اقتصادي پروژه را تحت‌الشعاع قرار داده و گاه ارائه‌ يك طرح منطقي را دشوار كرده است. استفاده از خاکریزهای شسته‌شونده (فیوزپلاگ) به‌عنوان روش مؤثر و اقتصادی، توانایی تخلیه سیلاب و کمک به سرریز اصلی را داشته و می‌تواند به‌صورت ترکیبی با سرریز اصلی مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از خاکریزهای شسته‌شونده به جهت کاهش خطر شکست سد، افزایش ظرفیت مخزن، کاهش هزینه ساخت سرریز و اقتصادی‌ترشدن طرح مورد توجه قرار گرفته است. زمانی که میزان سیلاب از ظرفیت سرریز اصلی و دیگر خروجی‌های سد، فراتر رود با بالا آمدن تراز آب مخزن تا رقوم طراحی فیوزپلاگ، خاکریز شکاف برداشته و به روش کنترل‌شده شسته می‌گردد و با عبور جریان از طریق یک کانال در وجه پایین‌دست، از بالا آمدن تراز آب و تخریب سد جلوگیری می‌کند. از خاکریزهای شسته‌شونده در پروژه‌های زیادی در سراسر دنیا و ایران به‌عنوان سرریز کمکی استفاده شده است که میتوان به سد ۱۵ خرداد در ایران اشاره کرد. مطالعه در زمینه خاکریزهای شسته‌شونده از 6 دهه قبل مورد توجه محققان مختلف بوده و تحقیقات زیادی در زمینه آزمایشگاهی و عددی انجام گرفته است که عمده مطالعات بر روی خاکریزهای شسته‌شونده ناهمگن با هسته رسی متمرکز بوده است. مطالعات انجام‌شده حاکی از آن است که تاثیر پارامترهای هندسی و هیدرولیکی بر مکانیزم و سرعت فرسایش خاکریزهای شسته‌شونده همگن کمتر مورد توجه بوده است؛ بنابراین بررسی تاثیر این پارامترها بر  مکانیزم فرسایش و سرعت آن ضروری است.

      در این تحقیق برای بررسی تاثیر پارامترهای هندسی خاکریز بر مکانیزم و سرعت فرسایش فیوزپلاگ‌ها، از مدل‌ فیزیکی استفاده شده است. هر کدام از خاکریزها با مشخصات هندسی مشخص شامل ارتفاع، عرض تاج و شیب بالادست و پایین‌دست در درون فلوم آزمایشگاهی ساخته شده‌اند. جهت اجرای هرچه دقیق‌تر خاکریز از فریمهای چوبی به ضخامت ۱۸ تا ۲۰ میلی‌متر و به طول ۱۰ سانتیمتر استفاده شد تا شیب دقیق برای هر کدام از مدل‌ها اعمال شود. بر روی تاج و در وجه پایین‌دست خاکریزها یک شبکه‌بندی با مربع‌های به طول 5 سانتی‌متر استفاده‌شده است. جهت بررسی تاثیر هر کدام از مدل‌ها بر مکانیزم و سرعت تخریب خاکریز شسته‌شونده، سایر پارامترها ثابت در نظر گرفته شدند.  در تمامی آزمایش‌های انجام شده تراز آب در بالادست خاکریز ثابت در نظر گرفته شد و پروسه فرسایش خاکریز توسط دوربینهای با وضوح بالا فیلم‌برداری و عکس‌برداری شد.

      نتایج این آزمایش حاکی از آن است که  شسته شدن خاکریزهای همگن در سه مرحله و با فرسایش وجه پاییندست آغاز میشود و کم‌کم به سمت بالادست حرکت می‌کند. همچنین نتایج به‌دست آمده از آزمایش‌ها نشان می‌دهد که تغییر مشخصات هندسی خاکریز بر مکانیزم فرسایش تاثیر محسوسی ندارد؛ به‌طوری که پروسه فرسایش در تمامی آزمایش‌ها تقریباً روند یکسانی دارند.  نتایج این آزمایش نشان می‌دهد که کاهش شیب شیروانی‌های خاکریز، بر خلاف خاکریزهای غیر شسته‌شونده همواره با افزایش پایداری خاکریز همراه نیست بلکه با کاهش شیب تا یک مقدار مشخص، سرعت فرسایش خاکریز کاهش و برای مقادیر بیشتر افزایش می‌یابد. همچنین نتایج حاصل از تغییر عرض تاج نشان داد که تغییر عرض تاج تاثیر به‌مراتب بیشتری بر مکانیزم فرسایش دارد به‌طوری که با کاهش عرض تاج، نیروی مالشی بر سطح کمتری از خاکریز اعمال شده و خاکریز در مدت زمان بیشتری به‌طور کامل فرسایش می‌یابد. نتایج حاصل از تغییر ارتفاع خاکریز نشان داد که با افزایش ارتفاع سرعت فرسایش خاکریز افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر خاکریزهای بلندتر سریع‌تر تخریب می‌گردند.

 

 

 

 

واژه‌های کلیدی: خاکریزهای شسته‌شونده، فیوزپلاگ، مخزن، سیلاب، مدل فیزیکی،

 

Abstract:

The design of the spillway system in dam construction projects is an important component of the project, and the design of a dam without spillway is usually not possible unless the reservoir has the capacity to store all inflow flows, especially flood flows, or the operation and features of the dam are such that The water level never exceeds the crest level of the dam. On the other hand, the increasing importance of providing safety to large dams in order to reduce financial losses and minimize the loss of life has led to the selection of floods with a very high turning point as a flood of spillway design. Choosing a larger flood will also increase the size and cost of flood drainage. This increase in costs and dimensions sometimes overwhelms the economic justification of the project and sometimes makes it difficult to make a rational plan. The use of washable embankments (fuse-plugs), as an effective and economical method, has the ability to flood discharge and help to spillway and can be used in combination with the main spillway. The use of washable embankments to reduce the risk of dam breaking, increase reservoir capacity, reduce the cost of spillway construction, and economize the design have been considered. When the amount of flood exceeds the main spillway capacity and other outlets of the dam, upstream of the reservoir water up to the fuse plug design point, the embankment is breached and washed in a controlled manner, and by flowing through a channel in the downstream, it prevents rising water levels and dam destruction. The washable embankment has been used as an auxiliary overflow in many projects around the world, which can be mentioned to the 15th Khordad dam in Iran. A study on washable embankment from 6 decades ago has been considered by various researchers, and numerous studies have been carried out on laboratory and numerical studies, most of which have been focused on inhomogeneous embankment with clay core. Studies carried out indicate that the effects of geometric and hydraulic parameters on the mechanism and rate of erosion of homogeneous washable embankments are less important; therefore, the effect of these parameters on mechanism and erosion rate is more necessary.

      In this research, a physical model has been used to study the effect of geometric parameters on the mechanism and rate of erosion of fuse plug. Each of the models with a specific geometric feature including height, crest width and upstream and downstream slopes are made inside the laboratory flume. To implement precisely the embankment, wooden frames of 18 to 20 mm in thickness and 10 cm in length were used to apply accurate gradients for each of the models. On a crest and at the downstream of the embankments, a grid of 5 cm long squares is used. In order to investigate the effect of each model on the mechanism and rate of erosion of the washable embankment, other parameters were considered constant. In all experiments, the water level was considered constant at the upstream toe of fuse plug, and the erosion process was filmed and shot with high-resolution cameras.

The results of this experiment indicate that the homogeneous embankments are washed out in three steps, with downstream erosion, and it moves upstream. Also, the results from the experiments show that the geometric changes of the embankment do not have a significant effect on the erosion mechanism, so that the erosion process is almost the same in all experiments. The results of this experiment show that slope reduction of downstream and upstream, despite non-washed embankment, is not always associated with increasing stability, but decreasing to a certain value decreases the erosion rate of the embankment and increases for greater values. Also, the results of crest width variation showed that crown width variation has much more effect on erosion mechanism, so that with decreasing crown width, frictional force is applied to the lower area of the embankment and the embankment becomes completely eroded over time. The results of the change in the height of the embankment showed that as the height increases, the erosion rate of the embankment increases. In other words, teller embankments destroy faster.

 

 

Key Words: Washable Embankment, Erosion, Reservoir, Flood, Physical Model,

 

رزومه

 

[نام و نام خانوادگی  حسین میرزایی

تلفن تماس: 09185855271

ایمیل : hosseinmirzaei23@yahoo.com

متولد : 1371

ساکن :  ملایز

 

سوابق تحصیلی

کارشناسی عمران – دانشگاه ملایر

مقالات پژوهشی :  فرسایش جانبی در خاکریزهای شسته شونده ( فیوزپلاگ)

اولین کنفرانس بین المللی پیشرفت های نوین در مهندسی عمران، دانشگاه آمل

مهارتها

مهارتهای نرم افزاری

•          Seepw  نرم افزار تحلیل پایداری  شیب های سدهای خاکی (متوسط)

•          Autocad  خوب

•          Etabs  متوسط

•          ABAQUS نرم افزار اجزا محدود، متوسط

•          3d max  طراحی معماری متوسط

•          Sketch up   نرم افزار طراحی معماری خوب

•          Hec Ras  نرم افزار مهندسی رودخانه متوسط

•          Photoshop cc   خوب

•          Adobe Premiere pro  متوسط

•          ICDL  خوب

 

آشنایی با زبانهای خارجی

•          انگلیسی