شبیه‌سازی عددی سه بعدی جریان ناشی از شکست ناگهانی سد بر روی بستر متخلخل

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران- سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 عضو هیات علمی گروه مهندسی عمران پژوهشکده مهندسی آب و آبهای معدنی دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه محقق اردبیلی

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران- سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

doi
10.22060/ceej.2020.17329.6530
چکیده

پدیده شکست سد به دلیل خسارت جبران ناپذیر اقتصادی، امنیتی، تلفات انسانی و زیست محیطی بسیار حائز اهمیت می‌­باشد. در این مطالعه، جریان سه بعدی ناشی از پدیده شکست سد بر روی بستر متخلخل مدل‌سازی عددی شده و تأثیر نفوذپذیری بستر متخلخل، عمق بستر متخلخل و عمق آب در بستر متخلخل در پایین ­دست، بر روی حرکت موج مثبت بررسی شده ­است. در این تحقیق، ابتدا سه مدل کلاسیک از شکست سد بر روی بستر صلب و متخلخل ساخته شده و نتایج با داده‌های آزمایشگاهی موجود مقایسه شده است. در ادامه، صحت‌­سنجی نتایج به صورت مقایسه پروفیل‌های سطح آب و لبه موج سیلاب پیش­‌بینی شده با مدل شکست سد روی بستر صلب و متخلخل انجام شده است. هدف اصلی، بررسی تفاوت­‌ها و تشابه­‌های پدیده شکست سد در بسترهای صلب و متخلخل می­‌باشد. نتایج حاصل نشان داد، به دلیل تاثیر موج دینامیکی در لحظات اولیه شکست سد، یک پیک موضعی در آب‌نگاشت سیلاب رخ می‌­دهد. وجود بستر متخلخل باعث کاهش شتاب حرکت موج سیلاب نسبت به حالت جریان روی بستر صلب شده و با افزایش میزان نفوذپذیری بستر، سرعت و در نتیجه میزان پیش‌روی موج سیلاب، کاهش می­‌یابد. با افزایش عمق بستر متخلخل، میزان پیش‌روی لبه موج، دبی جریان سیلابی و ارتفاع سطح آزاد جریان کاهش یافته می­‌یابد. با پیش‌روی جریان در طول کانال مقادیر دبی پیک ثبت شده در ایستگاه‌ها کاهش یافته و در مدل‌های بستر خشک کاهش دبی پیک در راستای کانال بیشتر است. بیش‌ترین مقادیر  بیشینه دبی در انتهای کانال با بستر متخلخل، در حالت بستر متخلخل اشباع رخ داده است.