همه ساله در نواحی مختلف جهان خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری بر اثر وقوع حوادث غیر مترقبه مانند سیل به جوامع بشری وارد می گردد. خوشبختانه در کشور ما با احداث سدهای مخزنی بزرگ بر روی برخی رودخانه های مهم کشور مانند دز به میزان قابل توجهی از میزان این خسارات کاسته شده است. اما باید به این نکته توجه داشت که در اثر شکست این سدهای مخزنی بزرگ نیز خسارات جبران ناپذیری به نواحی پایین دست آنها وارد می گردد. لذا شبیه سازی هیدرولیکی پدیده شکست سد، جهت برآورد خسارت،  بر نامه ریزی صحیح و تدارک فعالیتهای امدادی در محدوده اثر این واقعه از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. خسارات بسیار زیاد ناشی از شكست سد بخصوص در رابطه با سدهایی كه در نزدیكی شهرهای بزرگ احداث می شوند، لازم است كه همزمان با مطالعه و طراحی بخشهای مختلف سد در نظر گرفته شود ]6 [.
2-1- شکست هیدرولیکی سدها
پس از وقوع این پدیده ها و ایجاد شکافت اولیه در بدنه سد و عبور جریان از میان شکافت ایجاد شده به مرور زمان شکافت اولیه به کل بدنه یا بخش اعظم آن گسترش یافته و سبب تخریب آن می گردد. البته در سدهای بتنی این پدیده معمولا به صورت ناگهانی و در زمان اندکی اتفاق می افتد. در شکل (1-1) شکست سد بتنی مالپاست [1] – فرانسه نشان داده شده است.
3-1- بیان مسأله و هدف تحقیق
به دو طریق می توان دبی پیك سیل ناشی از شكست سد بتنی را پیش بینی نمود . یكی آنكه رابطه ای تجربی بین برخی پارامترها مانند حجم، عمق و … برقرار نمود و از طریق رگرسیون بین داده های جمع آوری شده مدلی آماری برای محاسبه دبی پیك ارئه كرد.روش دوم  استفاده از كامپیوتر و مدلهای فیزیكی برای شبیه سازی ایجاد شكست در سد و رها شدن آب موجود در مخزن آن است. روابط رگرسیونی در تسریع كار و در مواردی كه دادها در دست نیست، لازم هستند اما بزرگی سیل را با تخمین زیاد پیش بینی می كنند . این روا بط بویژه در طراحی سازه های خاكی برای در نظر گرفتن نكات ایمنی مفید به نظر می آیند .روشهای محاسباتی فعلی مدلهای كاملا فیزیكی به تمام معنا نبوده و در جاهائی به تخمین متوسل می شوند .علاوه بر آن این قبیل روشها بسیار پر زحمت بوده و نیاز به اطلاعات زیادی در مورد سازه، ویژگی های مصالح، سیستم رودخانه ای و… دارند.
با استفاده از مدلسازی ریاضی این پدیده می توان یک تخمین بسیار مناسب از میزان دبی پیک و تراز آب رودخانه در نواحی مختلف پایین دست سد به ازای سناریو های مختلف مانند شکست آنی یا تدریجی سد با صرف کمترین هزینه بدست آورد. برای این كار می بایستی هیدروگراف خروجی ناشی از شكست سد با توجه
به نوع شكست مشخص گشته سپس با توجه به مورفولوژی پایین دست روندیابی و پهنه بندی سیلاب مشخص گردد. همچنین می توان با استفاده ازنتایج مدلسازی و سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS میزان خسارات ناشی از شکست سد را که به اراضی کشاورزی، شهر ها و روستاهای پایین دست وارد خواهد شد، برآورد کرد، که می تواند جهت برنامه ریزی فعالیتهای آینده در محدوده رودخانه ها بسیار مفید 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  باشد . به طور کلی در بررسی پدیده شکست سد باید نکات زیر را مورد توجه قرار داد ]6 [:
1- تخمین درست هیدروگراف ناشی از شکست سد
2- روندیابی سیلاب ناشی از شکست سد در رودخانه پایین دست و تهیه نقشه پهنه سیلاب آن
3- تعیین مناطق در معرض خطر
4- تهیه برنامه فعالیتهای امدادی به ترتیب اولویت
مدل های ریاضی از نظر بعد به پنج گروه تقسیم می شوند :
1- مدل یک بعدی 2- مدل شبه دوبعدی 3- مدل دو بعدی 4- مدل شبه سه بعدی 5- مدل سه بعدی
در مدل یک بعدی معادلات جریان یک بعدی در راستای اصلی جریان حل شده و متوسط پارامترهای جریان در هر مقطع عرضی محاسبه گردیده و توزیع عرضی یا عمقی سرعت در نظر گرفته نمی شود.
 در مدل شبه دو بعدی محدوده عرضی راستای اصلی جریان به تعدادی از لوله های جریان و به موازات یکدیگر تقسیم می گردد. معادلات یک بعدی در راستای لوله های جریان حل شده و متوسط پارامترهای جریان در هر مقطع در جهت عرضی نیز محاسبه می گردد.
در مدل دو بعدی معادلات دیفرانسیل دو بعدی در سیستم مختصات سطح افق یا سطح قائم با استقرار شبکه عددی حل می گردد.
در مدل شبه سه بعدی معادلات دیفرانسیل دو بعدی با مختصات طول و عرض، در سطوح متوالی   افقی-در امتداد عمق با استقرار شبکه عددی حل می گردد.
در مدل سه بعدی معادلات دیفرانسیل سه بعدی در سیستم مختصات طول، عرض و عمق با استقرار شبکه عددی حل می گردد.
پدیده شکست سد از نظر هیدرولیکی یک پدیده بسیار ناپایدار بوده و جهت شبیه سازی عددی آن نیاز به مدل ریاضی بسیار قوی می باشد. به طور کلی در پدیده شکست سد از مدلهای سه بعدی تنها در محدوده شکست سد و جهت تخمین بهتر هیدروگراف شکست سد، از مدلهای دوبعدی در محدوده شکست و نواحی پایین دست نزدیک سد جهت تعیین دقیق پهنه سیلاب ناشی از شکست سد و از مدلهای یک بعدی در نواحی دوردست پایین سد جهت تعیین پهنه سیلاب ناشی از شکست سد استفاده می گردد. همچنین اکثر مدلهای ریاضی موجود به دلیل ضعف عمده در پیش بینی سرعت و روند گسترش شکافت ایجاد شده در بدنه سد خصوصا در سدهای بتنی، پدیده شکست سد را به صورت آنی فرض می کنند ]6 [.
این نرم افزار جریان عبوری از مقطع شكسته شده سد را مانند جریان عبوری از بالای یك سرریز عریض به دو روش مختلف در نظر می گیرد : در روش اول مقطع شكست سد با زمان تغییر می كند و در روش دوم جریان عبوری از بالای تاج سد و جریان عبوری از مقطع شكست به صورت جداگانه محاسبه می شوند.این  مدل می تواند شكاف ایجاد شده در سد را به صورت تدریجی یا آنی با استفاده از روابط انتقال رسوبات برای سدهای خاکی یا سری زمانی شكست سد تعریف شده توسط استفاده کننده برای سدهای بتنی، گسترش دهد تا سد به طور كامل نابود شده و از بین برود ]11،12 [.
4-1- شرح روش اجرای تحقیق 
به دلیل آنکه تا کنون در حوضه کارون و دز پدیده شکست سد حادث نشده است امکان کالیبراسیون دقیق پدیده شکست سد وجود ندارد و باید مدل تهیه شده را به چند بخش تقسیم و برای هر کدام از بخشها به صورت جداگانه مدل تدقیق گردد. همانطور که پیشتر اشاره گردید معمولا در پدیده شکست سد باید موارد زیر بررسی گردد:
– تخمین درست هیدروگراف ناشی از شکست سد
– روندیابی سیلاب ناشی از شکست سد در رودخانه پایین دست و تهیه نقشه پهنه سیلاب آن
– تعیین مناطق در معرض خطر
جهت اطمینان از نتایج مدل جهت پیش بینی هیدروگراف ناشی از شکست سد، ابتدا نتایج حاصل از مدل MIKE11 به ازای یک مسئله ساده با حل تحلیلی پدیده شکست سد مقایسه خواهد شد و پس از اطمینان از صحت نتایج آن، آنالیز حساسیت بر روی پارامترها تاثیر گذار هیدروگراف ناشی از شکست سد دز انجام خواهد شد و تلاش خواهد شد هیدروگراف حاصل در سناریو منتخب با نتایج حاصل از روابط تجربی موجود برای این پدیده و کارهای انجام شده توسط دیگران مقایسه و کنترل گردد.
   جهت تعیین ضریب زبری رودخانه و سیلاب دشتهای آن و کالیبراسیون روندیابی سیلاب ناشی از شکست سد در رودخانه پایین دست و تهیه نقشه پهنه سیلاب آن از روابط تجربی و کارهای انجام شده در گذشته استفاده خواهد شد.
نهایتا هیدروگراف سیلاب ناشی از شکست سد دز در رودخانه دز روند یابی  و نتایج حاصل از این رودندیابی به ازای نقاط مختلف رودخانه کارون و دز تعیین خواهد شد.
[1] Digital Elevation Map
[1] Malpasset