چکیده

آنالیز تراوش در سدهای خاکی یکی از مهمترین مسائلی است که در صورت عدم توجه به این مهم، عوامل مخربی چون نیروی تـراوش و بوجـود آمـدن فشار آب حفرهای، پایداری سد را مورد تهدید قرار میدهد. با نصب ابزار در بدنه سـدهای خـاکی مـیتـوان از وضـعیت دقیـق سـد در زمـان سـاخت و بهرهبرداری اطلاع حاصل کرد. با استفاده از ابزار میتوان رفتار واقعی سد را ارزیابی کرد و به تناسب در مقابل رفتارهـای نامناسـب اقـدامات پیشـگیرانه اصلاحی را برنامهریزی و اجرا کرد. بسیاری از مخازن سدهای شناخته شده در جهان، دارای مشکلات ناشی از نشت میباشند. این نشت ممکن اسـت از تشکیلات زمینشناسی ساختگاه سد پی سد و یا از بدنه سد اتفاق افتد. همچنین پدیده زیرشویی زیر پی و بدنه، موجـب شکسـتهـای فاجعـهآمیـز در سدها گردیده است. گرادیان خروجی نیز مهمترین معیار طراحی برای ضریب اطمینان نسـبت بـه زیرشـویی اسـت. در ایـن تحقیـق بـا بررسـی دقیـق نوسانات تراز آب مخزن از ابتدای آبگیری سد و تغییرات فشار آبحفرهای در پیزومترهای نصـب شـده، محـدودهای را کـه در آن آب مخـزن در تعـادل است انتخاب میگردد و با مطالعه و بررسی اطلاعات ابزار دقیق در این بازه، اقدام به رسم خط فریاتیک با استفاده از اطلاعات پیزومترهـای لولـه ایسـتا (SP) و تارمرتعش موجود در پی و بدنه سد (EP,RP) میگردد و وضعیت تراوش از سد مورد بررسی قرار میگیرد.

واژه های کلیدی: تراوش، سدخاکی، آغچای، ابزار دقیق، خط فریاتیک

۱

مقدمه

استفاده بهینه از آب در کشوری چون ایران که از نظر اقلیمی دارای وضعیت خشک تا نیمـه خشـک اسـت از اهمیـت فراوانـی بخصوص در گسترش و توسعه فعالیتهای کشاورزی برخوردار است. سدها سازه هایی هستند که در مسیر رودخانـه و بـرای ذخیـره سازی منابع آب رودخانهها احداث میشوند. به طور کلی سدها به منظور استفاده آب ذخیره شده در پشت آنها برای آبیاری، شـرب انسان و دام، تولید نیروی برق، جلوگیری از طغیانها و سیلابها و جلوگیری از صـدمه زدن بـه تأسیسـات و منـاطق مسـکونی پـایین دست و کاربرد دارند در این میان سدهای خاکی در بین انواع سدها بدلیل صرفه های اقتصادی، سهولت اجـرا، در دسـترس بـودن مصالح مصرفی و عملکرد سازه ای… از اهمیت بسزایی برخوردار است. با توجه به اینکه تعـداد سـدهای جدیـد ازنـوع خـاکی، رو بـه افزایش میرود و ارتفاع آنها به اندازههای غیر قابل انتظاری رسیده است و در برخی موارد مخازن آنها دارای ظرفیـت هـای بسـیار زیاد می باشد، لذا چندین دهه است که اطمینان از ایمنی این نوع سدها ذهن طراحان و محققین را به خود مشغول سـاخته اسـت. آنالیز تراوش در سدهای خاکی یکی از مهمترین مسائلی است که در صورت عدم توجه به این مهم ، عوامـل مخربـی چـون نیـروی تراوش و بوجود آمدن فشار آب حفرهای ، پایداری سد را مورد تهدید قرار میدهد.

پیشینه تحقیق

ارومیهای و برزگری در سال ۲۰۰۷ میزان نشت را برای سد خاکی چپرآباد با استفاده از نرمافزار Plaxis قبل از ساخت پـیشبینـی کرده و مناسبترین راه را برای کنترل نشت ارائه کردند که در نهایت با توجه به نتایج حاصله، روش تزریق برای آب بندی پـی آبرفتـی سد پیشنهاد شد(.(Uromeihy, Barzegari, 2007 مونیکا اسلوسکا در سال ۲۰۰۸ به بررسی مقادیر پیشبینی شده و مقادیر واقعی از سدهای خاکی پرداخت و به این نتیجه رسید که مقادیر حاصل از آنالیز اجزاء محدود تفاوت زیادی با مقـادیر واقعـی دارد ولـی در کـل میتوان از روشهای عددی به منظور تخمین دبی نشتی استفاده کرد(.(۰RQLND 6 RYVNi’ 2008

وحید نورانی و بهادر فاتحی نوبریان در سال ۱۳۸۹ به بررسی تأثیر تغییرات نفوذپـذیری بدنـه خـاکی در مدلسـازی عـددی پدیـده تراوش سد خاکی زنوز پرداختند و دریافتند؛ به دلیل مسائل اجرایی هیچگاه نتایج به دسـت آمـده بـا اطلاعـات موجـود انطبـاق کامـل نداشته و همچنین به دلیل شسته شدن دانههای رس که در سمت بالادست هسته قرار داشتهاند و حرکـت آن بـه سـمت پـاییندسـت هسته و پر کردن منافذ به مرور زمان ضریب هدایت هیدرولیکی هسته در قسمت پاییندست به شدت کاهش پیدا میکنـد و هسـته در حالت کلی به دو یا چند منطقه با ضریب نفوذپذیری مختلف تبدیل میشود که بعد از چندین بار آزمون و خطا در نهایت مقطع مناسب را بدست آوردند(نورانی، .(۱۳۸۹ سعید رحمانی و همکاران درسال ۱۳۹۰ رفتار سنجی تراوش در سدهای خاکی را بـا مطالعـه مـوردی سد ایلام انجام دادند و با بررسی نتایج ابزار دقیق به این نتیجه رسیدند که نشت اتفاق افتاده از سد ایلام (بدنه و پی) به مراتب بیشتر از مقدار مجاز برآورد شده است. (رحمانی، .(۱۳۹۰

حمیدرضا صبا و مهدی ولی زاده حسنلوئی در سال ۱۳۹۰ مطالعه عددی میزان نشت سد خـاکی حسـنلو و مقایسـه آن بـا مقـادیر نشت واقعی را توسط دو نرمافزار Seep/w و Plaxis انجام دادند و بدین نتیجه رسیدند که مقادیر بدست آمده دبـی نشـت جهـت سـد خاکی مورد نظر با نرمافزار Seep/w با دادههای واقعی اختلاف کمی داشته و به واقعیت نزدیکتر میباشد و میتوان جهت مدل کـردن سدهای خاکی (محاسبه تراوش از پی) برای رسیدن به اهداف مورد نظر به این نرمافزار اعتماد کرد(صبا، .(۱۳۹۰ ابوالفضل نظری و عزیز زراعت پرور در سال ۲۰۱۲ به بررسی تراوش از سدهای خاکی پرداختند و با آنالیز دو بعدی یک مدل ساده توسط نرمافـزار Seep/w و مقایسه آن با آنالیز دستی دریافتند که تراوش بدست آمده از روش آنالیز دستی به مقدار زیادی با روش عددی فرق دارد و علت آن نیـز عدم در نظر گرفتن شرایط نیمه اشباع در حالت آنالیز دستی است(.(Nazari, 2012

۲

روش انجام تحقیق

معرفی سد مورد مطالعه

سد آغچای کـه در حوزه آبریز رودخانـه ارس احداث شده، از نـوع خـاکی با هسته رسی است. سد مخزنـی آغ چـای بـا ۱۰۸ متـر ارتفاع و ۸۲۵ مترطول تـاج، ظرفیت ذخیره سـازی ۱۸۰ میلیون و توانایی تنظیم بیش از ۱۳۶میلیـون مترمکعـب آب را بـرای مصـارف کشاورزی، آشامیدن، بهداشت و صنعت دارد. این سد در ۳۵ کیلومتری شهرستان چایپاره و ۴۵ کیلومتری شهرستان خوی ساخته شده است که بزرگترین سد قوسی خاکی کشور و بزرگترین سد مخزنی استان آذربایجان غربی میباشد.

انتخاب مقطع معرف جهت رفتارنگاری

باتوجه به مقاطع ارائه شده و همچنین با توجه به وضعیت سنگهای پی و مقدار نفوذپذیری آنها (براساس گزارشهای زمینشناسـی) یک مقدار بحرانی در محل ارتفاع حداکثر انتخاب شده و بعنوان مقطع معرف در طول سد جهت بررسی رفتارنگاری و آنالیزهای تـراوش دوبعدی انتخاب میگردد که با توجه به توضیحات داده شده، مقطع ۱۴-۱۴ انتخاب گردید که شکل زیـر ابزارهـای نصـبشـده در ایـن مقطع را با جزئیات کامل نشان میدهد.

شکل -۱ ابزار دقیق نصبشده در مقطع ۱۴-۱۴
از آنجا که هدف اصلی از این تحقیق بررسی تراوش از بدنه و پی سد بـود، از اطلاعـات پیزومترهـای لولـه قـائم۱، پیزومترهـای تـار مرتعش۲ پی و بدنه سد و پیزومترهای پنوماتیکی۳ بکار برده شده داخل بدنه سد استفاده شد.