دانلود مقاله عمران طرح سدکمال صالح اراک به همراه پاورپوینت72ص

 

چکیده:

نشت آب در سدهای خاکی و نحوه کنترل آن، اولین گام موثر و یکی از مهمترین مسائلی است که در طراحی سدها مورد توجه خاص متخصصین امر قرار می‌گیرد. دانش و آگاهی از قوانین بنیادی نشت به متخصصین اجازه می‌دهد تا از بوجود آمدن مشکلات جدی در کنترل نشت جلوگیری کرده و بهترین نوع سیستم کنترل نشت را انتخاب نمایند. آگاهی از تاثیر پارامترهای زیادی که در نشت آب دخالت دارند می‌تواند در رفع سریعتر مشکلات طراحی کمک شایانی بنماید. در این تحقیق جهت آنالیز نشت پی و بدنه سدباغکل از نرم‌افزار SEEP/W استفاده شده است.

مقدمه:

یکی از مهمترین مسائل در سدهای خاکی مسئله حرکت بطئی آب در بدنه سد و نیز معمولاً در شالوده آن می‌باشد ]1[. این حرکت بطئی که به نام زه‌آب نامیده می‌شود، هم به لحاظ محاسبه مقدار تلفات آب که ممکن است درصد مهمی را تشکیل دهد و هم به لحاظ پایداری سد و هم به لحاظ محاسبه زیر فشار، محاسبه ضخامت و طول زهکش‌ها، بررسی لزوم چاه‌های کاهش فشار، بررسی لزوم تزریق، طرح دیواره آب‌بند و موارد دیگر حائز اهمیت می‌باشد ]2[.

تا قبل از سال 1965 بیش از 200 سد خاکی با شکست روبرو شده‌اند که بعضی از آنها تلفات جانی نیز داشته‌اند، بعضی از این سدها حتی قبل از شروع به کار و بهره‌برداری شکسته شده و برخی پس از پر شدن مخزن و یا در زمانهای بعد تخریب گردیده‌اند، بر طبق گزارشات واصله 25 درصد از این خرابیها به علت وجود زه‌آب غیر مجاز و شسته شدن خاک در اثر زه‌آب بوده است، بنابراین لازم است تا به منظور جلوگیری از خرابیهای حاصل از زه‌آب مقدار کمی جریان زه در بدنه و شالوده سد خاکی به طور دقیق تعیین گردیده و به میزان پیش‌بینی شده محدود گردد ]3[.

روشهای متعددی برای محاسبه زه‌آب سدهای خاکی وجود دارند که عبارتند از:

1- روش سنتی رسم شبکه جریان که از طریق تعداد بسیار زیادی آزمون و خطا انجام گرفته، وقت‌گیر بوده و در نهایت نیز از دقت کمی برخوردار است ]2[.

2- روشهای حل تحلیلی مانند روش دوپویی، روش شافرناک، روش پاولوفسکی و روش گاساگرانده که معتبرترین آنها روش کاساگرانده بوده و همگی دارای تقریب بوده و از دقت خوبی در همه حالات برخوردار نمی‌باشند ]4[.

3- روشهای آزمایشگاهی که از آن میان می‌توان به مدل‌های شبیه‌سازی الکتریکی اشاره نمود ]5[.

4- روشهای حل عددی که نیاز به کامپیوتر با ظرفیت بالا داشته و دقت آنها در در مقالات بسیاری به اثبات رسیده است ]6[.

منطقه اراک با توسعه روزافزون صنایع بزرگ ازقبیل پالایشگاه ،پتروشیمی ،نیروگاه،ماشین سازی وشهرک سازی صنعتی اهمیت قابل توجهی برخوردار میباشد.درحال حاضرتمامی این صنایع آب مورد نیاز خودرا ازمنابع آب زیرزمینی دشت اراک وشازند تامین مینمایند استفاده صنایع ازمنابع آب زیرزمینی منطقه باتوجه به محدودیت آن علاوه برتاثیر منفی برپتانسیل منابع اب زیرزمینی دررابطه با تامین آب مورد نیاز آینده مشکلات عدیده ای ایجاد خواهد .

همچنین استفاده ازسیستم چاهای جاذب به منظور دفع فاضلاب شهری ونشست فاضلاب صنایع به سفره های آب زیرزمینی سبب تغیر تدریجی کیفیت این منابع خواهد شد که درآینده استفاده ازآنهارا بامشکل مواجه میسازد.با انتقال آب مورد نیاز ازحوضه های مجاور میتوان ضمن تامین کمبود آب مورد نظر ،به بهینه سازی برداشت اب ازمنابع محدود زیرزمینی کمک کرد .

به منظور تامین اهداف فوق مطالعات شناخت تامین و انتقال آب سرشاخه های دز به حوضه استان مرکزی درسال 1372 آغاز شد .نتایج بررسی های نشان داد که به لحاظ فنی واقتصادی مناسب ترین منبع آب برای انتقال به حوضه استان مرکزی درمحل تلاقی رودخانه های بزرگ وقلعه نو (محل سدمخزنیکمال صالح) ازسرشاخه های رود تیره میباشد.

دراین راستا مطالعات مرحله اول طرح توسط مهندسین مشاور لار انجام ونتایج آن در18جلد گزارش تهیه وتدوین گردید . مطالعت مرحله دوم ازنیمه دوم سال 1372آغاز وپیش بینی میشود که در پایان دیماه 1380پایان پذیرد.

 زمان اجرای طرح :

برای احداث سد شش سال وخط انتقال 5سال پیش بینی گردیده است که درصورت تخصیص بودجه مورد نیاز ، عملیات اجرایی ازسال 1383 آغاز خواهد شد.

مشخصات پروژه:

پس از بررسی ژئوتکنیکی پی و تکیه‌گاهها، وضعیت توپوگرافی محل سد، مزیا و معایب فنی و اقتصادی و با در نظر گرفتن حداکثر استفاده از مصالح طبیعی موجود و استفاده بهتر از امکانات اجرایی محلی، بهترین گزینه، سد خاکی با هسته رسی شناخته شده است ]7[. شکل (1) و (2) بترتیب جانمایی سد و مقطع تیپ سد را به همراه مشخصات و ضرایب نفوذپذیری نشان می‌دهد.

 

شکل 1: پلان و توپوگرافی سد خاکی کمال صالح

 

No Flow zone (q=0)

 

پایین‌دست سد h=40 m

 

بالادست سد h=63 m

 

Kx= 4*10-8 (m/s)

Ky= 4*10-9 (m/s)

 

Kx=Ky= 1.3*10-7 (m/s)

 

Kx=Ky= 4*10-7 (m/s)

 

Kx=Ky= 1.3*10-7 (m/s)

 

L=160 m

 

Kx= 2*10-8 (m/s)

Ky= 4*10-9 (m/s)

 

Kx= 1.34*10-4, Ky= 2.7*10-5 (m/s)

 

Kx= 1.34*10-4, Ky= 2.7*10-5 (m/s)

 

h=25 m

 

l=15m

 

h=20 m

 

h=6 m

 

h=3 m

 

h=7m

 

h=2 m

 

شکل 2: مقطع عرضی سد خاکیکمال صالح به همراه ضرایب نفوذپذیری لایه‌های مختلف خاک

بدلیل پیچیده‌ بودن روشهای تحلیلی حل مسائل نشت و عدم دقت آن، تنها راه عملی روشهای عددی عددی می‌باشد. در میان این روشها، روش اجزای محدود بدلیل سازگار شدن با شرایط مساله راه حل مناسبی بوده که در مدل کردن سد خاکی باغکل از این روش استفاده شده است. معادله اصلی نشت را در شکل سه‌بعدی می‌توان بصورت زیر نوشت (معادله لاپلاس) ]8[:

(1)                                                                       

معادله (1) شکل کلی معادله لاپلاس را در مورد جریان آب در یک محیط متخلخل و در حالت پایدار نشان می‌دهد. چنانچه محیط همروند باشد Kx=Ky=Kz، بنابراین معادله لاپلاس در چنین محیطی بصورت زیر خلاصه می‌شود ]8[:

(2)                                                                                    

با تقسیم ناحیه پیوسته جریان به اجزای کوچکتر، حل مساله محدود به بدست آوردن مقدار h در گره‌هایی می‌شود که از بهم پیوستن اجزای کوچکتر حاصل شده‌اند. بطور کلی برای رسیدن به مقادیر h در گره‌های اجزای کوچکتر (المان) گامهای زیر طی می‌شود ]9[:

الف) شبکه‌بندی نواحی متفاوت جریان به المان‌های کوچکتر

ب) بدست آوردن معادلات

ج) تشکیل ماتریس ضرایب

د) حل دستگاه معادلات

پس از محاسبه مقادیر گره‌ای h، خطوط هم‌پتانسیل و جریان بدست آمده و از آنجا می‌توان دبی نشت را محاسبه کرد ]9[. در تحلیل نشت مساله مزبور تمامی مراحل توسط برنامه SEEP/W انجام شده است. این نرم‌افزار هدایت هیدرولیکی و رطوبت خاک را به صورت تابعی از فشار آب حفره‌ای به صورت توابع پیوسته مدل می‌نماید، در حالی که نرم افزارهای دیگر از فرضیات غیر واقعی استفاده کرده و این پارامتر را به صورت پله‌ای مدل می‌نمایند که این به ایجاد خطا در محاسبات می‌انجامد. دامنه این تحلیل علاوه بر خاکهای اشباع خاکهای غیر اشباع را نیز در بر می‌گیرد. این موضوع تفاوت مهم این نرم‌افزار با نرم‌افزارهای دیگر مهندسی خاک است. به کمک شرایط مرزی می‌توان به حل نهایی مساله دست یافت، که این شرایط بصورت زیر اعمال شده است ]10[.

کلیه شرایط بر روی گره‌ها اعمال شده، بطوریکه گره‌های قرار گرفته در سطوح مخزن دارای بار کل ثابت برابر ارتفاع نرمال مخزن (63 متر) و بار کل گره‌های قرار گرفته به سطوح پاشنه پایین‌دست، برابر با بار ثقلی هر گره (ارتفاع گره از سطح دریا) می‌باشد. در تکیه‌گاههای جانبی و بسترنفوذناپذیر کف پی، بعلت عدم تبادل جریان، دبی جریان برابر با صفر در نظر گرفته شده است. بدنبال تعیین شرایط مرزی و حل دستگاه معادلات، مقادیر گره‌ای h بدست می‌آید. با محاسبه h در گره‌ها می‌توان خطوط هم‌پتانسیل و جریان را ترسیم کرد، که در اشکال نشان داده شده است.

مدل‌های مورد بررسی:

در این مقاله مدل‌های مختلفی از سد فرنق مدل شده و آبگذری در آن بدست آمده است. در ابتدا برای بررسی تاثیر المان‌بندی بر روی نتایج، سد فرنق به سه صورت درشت، متوسط و زیر المان‌بندی شد، شکل (3). بر اساس نتایج بدست آمده و همانطور که در جدول (1) نشان داده شده است با ریزتر شدن المان‌ها زه عبوری از بدنه، پی و کل زه عبوری از بدنه و پی سد کاهش می‌یابد و از 3770 مترمکعب در روز به 3479 می‌رسد. اما از یک حد به بعد با کوچکتر شدن المان‌ها، تاثیری در نتایج مشاهده نمی‌شود. بنابراین با کوچکتر شدن المان‌ها، نتایج دقیقتر و واقعی‌تر بدست می‌آیند. در شکل (4) نیز خطوط هم‌فشار و هم‌پتانسیل نشان داده شده‌اند، همانطور که ملاحظه می‌شود از بالادست به سمت پایین‌دست فشار کاهش می‌یابد و از 63 متر در بالادست به 40 متر در پایین‌دست می‌رسد.

برای بررسی تاثیر پرده آب‌بند در کاهش نشت در این مقاله از پرده آب‌بند به ضخامت 6/0 متر و ضریب نفوذپذیری k=1*10-9 (m/s) و با طول‌های 4، 7 و 14 متر استفاده شده است، شکل (5). در ساخت مدل‌ها سعی بر این بوده است که برای رسیدن به جوابهای دقیقتر از المان‌بندی ریز استفاده شود.همانطور که در جدول (2) نشان داده شده است، نشت کل از بدنه و پی هنگامی که از هیچگونه تمهیدات آب‌بندی استفاده نشود برابر 3770 متر مکعب در روز است، اگر از پرده آب‌بند به طول 4 متر (لایه اول) استفاده شود این مقدار به 2679 متر مکعب در روز کاهش پیدا می‌کند. اگر این پرده آب‌بند کل طول ناحیه آبرفتی را در بر گیرد (7 متر) میزان نشت به 105 متر مکعب در روز کاهش می‌یابد و اگر پرده آب‌بند تا انتهای لایه سوم ادامه پیدا کند و به 14 متر برسد، میزان نشت باز هم کاهش پیدا کزده و به 31 متر مکعب در روز می‌رسد. ولی این مقدار کاهش در نشت در مقابل افزایش طول پرده آب‌بند ار لحاظ اقتصادی قابل توجیه نمی‌باشد، زیرا با دو برابر شدن طول پرده آب‌بند، میزان نشت به اندازه 74 متر مکعب در روز کاهش یافته است.

 

تعداد صفحات:72

متن کامل را می توانید دانلود نمائید چون فقط تکه هایی از متن در این صفحه درج شده (به طور نمونه) و ممکن است به دلیل انتقال به صفحه وب بعضی کلمات و جداول و اشکال پراکنده شده یا در صفحه قرار نگرفته باشد که در فایل دانلودی متن کامل و بدون پراکندگی با فرمت ورد wordکه قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است.