تاثیر طول آب‌بند قائم بر گرادیان خروجی پایین‌دست بندهای انحرافی با استفاده از نگاشت همدیس

نویسندگان

1 کارشناس ارشد سازه‌های هیدرولیکی و عضو هیأت علمی گروه مهندسی عمران مؤسسه آموزش عالی اسرار، مشهد

2 استاد دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی عمران

چکیده

گرادیان هیدرولیکی در انتهای پایین­دست و دبی نشت عبوری از زیر بند انحرافی می­تواند توسط آب­بند کنترل شود. در این مقاله، با استفاده از تئوری نگاشت همدیس و در حالت عمق نامحدود لایه نفوذناپذیر، معادلات گرادیان هیدرولیکی نسبت به فاصله از پایین­دست سازه و همچنین دبی نشت بدست آمده است. همچنین با توجه به معادلات بدست آمده، نمودارهایی در خصوص تغییرات دبی عبوری نسبت به فاصله از پایین­دست سازه و همچنین طول لازم آب­بند تولید شد. مسئله برای سه حالت مختلف آب­بند قائم در انتهای پایین دست، آب­بند قائم در انتهای بالادست و دو آب­بند قائم در بالادست و پایین­دست حل گردید. نتایج نشان داد تاثیر وجود دو آب­بند در بالادست و پایین­دست در کاهش دبی نشت بیش­تر از وجود یک آب­بند در بالادست و یا همان آب­بند در پایین­دست است. همچنین در یک نسبت ثابت طول سازه  به طول آب­بند ، وجود آب­بند در پایین دست تاثیر بیش­تری در کاهش دبی نشت نسبت به آب­بند بالادست دارد به­طوری که اگر  باشد، در فاصله  از انتهای پایین­دست سازه، تاثیر آب­بند پایین­دست در کاهش دبی نشت، 6 درصد بیش­تر از آب­بند بالادست می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of cutoff length in the downstream exit gradients of diversion dams using conformal mapping

نویسندگان [English]

  • hossien Mojtahedi 1
  • mahmood Maghrebi 2
1 M.Sc. of Hydraulic Structures and Faculty member of Civil Engineering Department, Asrar Institute of Higher Education, Mashhad.
2 Prof. of Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Ferdowsi Univ. of Mashhad, Mashhad
چکیده [English]

The hydraulic gradient at the end of d/s of diversion dams as well as the seepage rate can be controlled by cutoff. In this paper, the hydraulic gradient equations in terms of the d/s distance and seepage discharge have been obtained for an infinite depth of the impervious layer by the use of conformal mapping. Then, they have been used to produce the pertinent graphs that show the variations of seepage discharge as a function of cutoff length and distance from d/s. The results will be useful for the designers of diversion dams. Three scenarios of cutoff walls are discussed: vertical cutoff at d/s, u/s and a couple of cutoffs at d/s and u/s of the impervious floor. The results show that the effect of two cutoffs at the u/s and d/s ends in reducing the seepage discharge is larger than two other cases. Also, for b/S=const., where b is the total length of the impervious floor and S is the cutoff length, the d/s cutoff more effectively reduces the seepage discharge than the u/s one. If b/S=1.5, at x=0.5b from d/s end, the effect of d/s cutoff in reducing seepage discharge is 6% more than the u/s one.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cutoff- Diversion dam- Hydraulic Gradient- Seepage- Conformal Mapping
احمدیان، س. و فغفور مغربی،م 1396. استفاده از تئوری نگاشت همدیس در بهینه­یابی موقعیت و زاویه قرارگیری دیواره­های آب­بند در سدهای انحرافی. نشریه علمی- پژوهشی هیدرولیک. 12. 4: 13-1.
حجتی،ص.، قریشی،س.ح.، اژدری،خ و بهمنی،م. 1393. بررسی آزمایشگاهی و عددی موقعیت بهینه مکانی و زاویه دو پرده آب­بند در زیر سدهای خاکی. سیزدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران.
صیادزاده،ف و زمردیان،س.م.ع. 1392. تاثیر پرده سپر مایل بر خصوصیات جریان و فشار بالابر در پی سدهای نفوذناپذیر. اولین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک. دانشگاه محقق اردبیلی.
عفیفی،س. 1385. اثر دیوار آب­بند بر نشت از زیر سدهای خاکی در محیط­های ناهمگن. دومین همایش زمین­شناسی کاربردی و محیط زیست. دانشگاه آزاد اسلامی- واحد اسلام­شهر.
قبادیان،ر و خدایی،ک. 1388. اثرات دیواره آب­بند و زهکش بر نیروی زیر فشار و گرادیان خروجی زیر سازه­های آبی با حل عددی معادله عمومی جریان آب در خاک به روش احجام محدود. نشریه آب و خاک. 23. 4: 160-148.
محمود،ع.، بدخشان،م و سیفی،ا. 1395. اثر طول زهکش افقی بر دبی نشتی، نیروی زیر فشار و گرادیان هیدرولیکی در سد خاکی همگن توسط شبیه­سازی عددی. پانزدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران.
نوروزی،ر.، سلماسی،ف و ارونقی،ه. 1396. بررسی تاثیر دیوار آب­بند بر گرادیان هیدورلیکی و نشت در سد سنگریزه­ای سبلان با شبیه­سازی عددی. نشریه هیدروژئولوژی دانشگاه تبریز. 2. 1: 84-71.
یوسفی،م.، پرویزی،م و صدقی اصل،م. 1395. مطالعه آزمایشگاهی تاثیر پرده آب­بند بر کنترل نشت و پدیده جوشش در پی آبرفتی سازه­های هیدرولیکی. نشریه مهندسی عمران امیر کبیر. 48. 3: 328-315.
Ahmed,A. 2011. Design of Hydraulic Structures Considering Different Sheet pile Configurations and Flow through Canal Banks. Computers and Geotechnics. 38: 559-565.
 
Ahmed,A., McLoughlin,S., Johnston,H. 2015. 3D Analysis of Seepage under Hydraulic Structures with Intermediate Filter. Journal of Hydraulic Engineering. 141:060140191-060140197
Banerjee,S and Muleshkov,A. 1992. “Analytical solution of steady seepage into double-walled cofferdams.” Journal of Engineering Mechanics. 118. 3:525 -539
Bligh,W.G. 1910. “Dams, barrages and weirs on porous foundations.” Engineering. News, 64.26: 708-710.
Farouk,M.I and Smith,I.M. 2000. Design of Hydraulic Structures with two Intermediate Filters. Applied Mathematical Modeling. 24: 779-794.
Goel,A and Pillai,N.N. 2010. “Variation of exit gradient downstream of weirs on permeable foundations.” The Pacific Journal of Science and Technology. 11.1: 28-36.
Harr,M.E. 1962. Groundwater and seepage, McGraw Hill, New York.
Ijam,A.Z. 1994. Conformal Analysis of Seepage below a Hydraulic Structure with Inclined Cutoff. International Journal for Numerical and Analytical methods in Geo-mechanics. 18: 345-353.
Jain,A.K. and Reddi,L.N. 2011. “Finite- depth seepage below flat aprons with equal end cutoffs.” Journal of Hydraulic Engineering. 1659-1667.
Khosla,A.N., Bose,N.R and Taylor,E.M. 1936. “Design of weirs on permeable foundations.” Publication No. 12, Central Board of Irrigation, New Delhi, India.
Lane,E.W. 1935. “Security from under-seepage masonry dam on earth foundations.” Transactions American  Society of Civil Engineering. 60.4: 929-966.
Malhotra,J. K. 1936. “Appendix to Chapter VII: Mathematical investigations of the subsoil flow under two standard forms of structures.” Publication No. 12, Central Board of Irrigation, New Delhi, India. 85-90.
McLoughlin,S and Ahmed,A. 2012. Seepage under Hydraulic Structures Provided with an Intermediate Filter. Seepage under Hydraulic Structures. 27-31.
Polubarinova-Kochina,P.Y. 1962. Theory of ground-water movement. Translated by. J. M. Roger de Wiest. Princeton University, Princeton, New Jersey.
دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 67
فروردین و اردیبهشت 1397
صفحه 100-110
  • تاریخ دریافت: 02 شهریور 1396
  • تاریخ بازنگری: 22 مهر 1396
  • تاریخ پذیرش: 27 مهر 1396
  • تاریخ اولین انتشار: 01 اردیبهشت 1397