تحلیل امواج ناشی از شکست سد و پهنه‌بندی دشت سیلابی با استفاده از مدل ریاضی)مطالعه موردی: سد ونیار(

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- استاد، عضوهیئت علمی گروه آب، دانشکده عمران، دانشگاه تبریز

2 2- مربی، عضوهیئت علمی دانشکده فنی و حرفه‌ای پسران کردکوی امام علی، ایران

3 3- دانشجوی دکتری عمران-آب، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران

4 3- دانشجوی دکتری خاک و پی، دانشکده عمران، دانشگاه تبریز

5 5- کارشناس ارشد آب منطقه‌ای آذربایجان شرقی

چکیده

در این تحقیق، مسئله شکست سد ازنقطه‌نظرهای اهمیت، مکانیسم، تجزیه‌وتحلیل مکانی و زمانی و معادلات حاکم مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، به‌عنوان گام نخست، هیدروگراف­های خروجی از محل سد ونیار با استفاده از مدل شکافت تحت سناریوی فرضی (روگذری جریان) محاسبه گردیده است. در گام بعدی، روندیابی هیدروگراف­های خروجی در پایاب رودخانه با استفاده از مدل  HEC-RAS انجام پذیرفته است. متعاقب آن، ترازهای سطح آب و زمان‌های رسیدن پیشانی موج در کلیه مقاطع محاسبه گردیده­اند. در نهایت با وارد کردن نتایج به‌دست‌آمده به سیستم اطلاعات جغرافیایی، پهنه گسترش سیلاب و نقشه­های معرف مناطق سیل­گیر پایاب ارائه گردیده است. نتایج حاصله نشان می­دهند که در این سناریو (روگذری جریان)، به دلیل مکانیسم تدریجی تشکیل مقطع شکست، هیدروگراف­های خروجی دارای شیب ملایم هستند. به‌علاوه، با توجه به شرایط ژئومورفولوژیکی و توپوگرافی دره میزبان در پائین‌دست مجاورت ساختگاه سد، قسمت اعظم توان هیدرولیکی سیلاب خروجی در این ناحیه بدون ایجاد خسارت­های قابل‌توجه مالی گرفته می­شود. لیکن، بررسی حاضر نشان می­دهد که تعدادی از روستاها و تأسیسات واقع در پائین‌دست، به‌وضوح در معرض گسترش سیلاب قرار می­گیرند. هم­چنین، بیشینه سیلاب­دشت و زمان رسیدن پیشانی موج به پایاب محاسبه گردیده­اند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Dam-Break Flood Waves Analysis and The Floodplain Mapping using Mathematical Model (Case Study: Vanyar Dam)

نویسندگان [English]

  • Y Hassanzadeh 1
  • V Nourani 1
  • V Sepehri 2
  • H Delafrouz 3
  • M Hassanzadeh 4
  • F Almaspoor 5
چکیده [English]

In this research, the dam break problem has been presented from the viewpoints of importance, mechanism, spatial and temporal analyses as well as governing mathematical equations. For this purpose, the output hydrographs of the Vanyar dam site have been computed by breach model under a fictitious dam break scenario (overtopping) as the first step. In the next step, the output hydrographs have been routed through the downstream river by using HEC-RAS model. Then water levels and wave front arrival times have been computed at all cross sections. Finally the obtained results have been imposed to Geographic Information Systems in order to obtain the presentation of the results to develop floodplain maps. Considering the obtained results, the output hydrograph’s shapes have moderate slope, because gradually breach mechanism occurs in the dam in this scenario. Furthermore, the power of the flood is considerably decreased without any significant financial damages under the geomorphological and topographical downstream conditions of the river close to the dam site. However, the study shows that some villages and installations in the downstream may be prone with some minor damages. Also the maximum flood plain and wave front arrival time at the downstream have been calculated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dam break
  • Flood plain mapping
  • Flood routing
  • GIS
  • Vanyar dam
منابع مورد استفاده
Aderibigbe OO and Rajaratnam N, 1996. Erosion of loose beds by submerged circular impinging vertical turbulent jets. J Hydraul Res 34(1): 19-33.
Ansari SA, 1999. Influence of cohesion on local scour. Ph.D. Thesis, Department of Civil Engineering, IIT Roorkee.
Ansari SA, Kothyari UC and Ranga Raju KG, 2003. Influence of cohesion on scour under submerged circular vertical jet. J Hydraul Eng ASCE 129(12): 1014–1019.
Blaisdell FW and Anderson CL, 1988. A comprehensive generalized study of scour at cantilevered pipe outlets. J. Hydraul. Res. 26(4): 357-376.
Doddiah D, Albertson ML and Thomas R, 1953. Scour from jets. Pp. 161-169, Proc 5th Int Association for Hydraulic Research Congress, IAHR, 1-4 September, Minneapolis, USA.
Donoghue TO, Trajkovic B, and Piggins J, 2001. Sand bed response to submerged water jet. Proc Eleventh Int. Offshore and Polar Engineering Conference, 17-22 June, Stavanger, Norvey.
Kobus H, Leister P, and Westrich B, 1979. Flow field and scouring effects of steady and pulsating jets on a movable bed. J Hydraul Res 17(2): 175–192.
Lim SY, 1995. Scour below un-submerged full flowing culvert outlets. Proceedings of the Institution of Civil Engineers, London, 112(2): 136-149.
Mazurek KA and Hossain T, 2007. Scour by jets in cohesionless and cohesive soils. Can J Civil Eng, 34(6): 744–751.
Moore WL and Masch FD, 1962. Experiments on the scour resistance of cohesive sediments. J Geophys Res 67(4):1437–1446.
Poreh M and Hefez E, 1967. Initial scour and sediment motion due to an impinging jet. 11-14 September, Proc 12th IAHR Cong., Fort Collins, Colorado, USA.
Rajaratnam N and Beltaos S, 1977. Erosion by impinging circular turbulent jets. J Hydraul Div, ASCE, 103(10): 1191–1205.
Rajaratnam N, 1982. Erosion by submerged circular jets. J. Hydraul. Div., ASCE, 108(HY2): 262–267.
Raudikivi AJ, 1992. Loose Boundary Hydraulics. Chap. 9, 3rd ed., Pergamon Press, New York.
Rajaratnam N and Mazurek KA, 2003. Erosion of sand by circular impinging water jets with small tail water. J Hydraul Eng, ASCE, 129(3): 225–229.
Rajaratnam N and Mazurek KA, 2005. Impingement of circular turbulent jets on rough boundaries. J Hydraul Res, IAHR, 43 (6): 688–694.
Rouse H, 1939. Criteria for similarity in the transportation of sediment. Bulletin 20, University of Iowa, Iowa, USA, pp 33-49.
Sharma KVN, 1967. Study of scour phenomenon and its functional form. PhD Thesis, Indian Institute of Science, Banglore, India.
Westrich B and Kobus H, 1973. Erosion of a uniform sand bed by continuous and pulsating jets. Pp A13 (1-8). Proc 15th IAHR Congress, Istanbul, Turkey