بررسی روش‌های ترکیبی کنترل نشت با تحلیل عددی همزمان دیوار آب‌بند و پتوی رسی در سد خاکی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشگاه شهید مدنی آذربایجان - گروه مهندسی عمران، تبریز، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی عمران -آب و سازه‌های هیدرولیکی- دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

3 دانشجوی دکترای، مهندسی عمران -آب و سازه‌های هیدرولیکی-دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

10.22034/hws.2025.66816.1023

چکیده

سدهای خاکی، سازه‌های حیاتی برای مدیریت منابع آب، با چالش نشت از بدنه و پی مواجه‌اند که می‌تواند ظرفیت ذخیره‌سازی را کاهش داده و ناپایداری سازه را به دنبال داشته باشد. این پژوهش عملکرد دیوار آب‌بند و پتوی رسی را برای کنترل نشت در یکی از سدهای خاکی آذربایجان شرقی با مدل‌سازی عددی در نرم‌افزار GeoStudio (ماژول Seep/W) بررسی کرد. تأثیر عمق و ضخامت دیوار آب‌بند، طول و ضخامت پتوی رسی، و نفوذپذیری پی بر نشت و فشار آب منفذی تحلیل شد. نتایج نشان داد دیوار آب‌بند با عمق ۱۵ متر و ضخامت ۲ متر، نشت را ۷۰–۹۰٪ کاهش داده و فشار آب منفذی را به‌طور مؤثری کنترل می‌کند، درحالی‌که پتوی رسی با طول ۹۳ متر و ضخامت ۵/۱ متر، نشت را ۳۰–۵۰٪ کاهش داد، اما در کنترل فشار آب منفذی کمتر مؤثر بود. ازنظر اقتصادی، دیوار آب‌بند ۴۹/۸٪ و پتوی رسی ۵۰/۲٪ از هزینه‌های پروژه را تشکیل می‌دهند، اما دیوار آب‌بند عملکرد بهتری نسبت به هزینه دارد و پتوی رسی برای سدهای کوتاه‌تر به دلیل اجرای ساده‌تر مناسب‌تر است. نوآوری پژوهش، ارائه راهکار ترکیبی دیوار آب‌بند (عمق ۱۲ متر) و پتوی رسی (ضخامت ۱ متر) است که نشت را ۸۵٪ کاهش داده و هزینه‌ها را ۱۰٪ کمتر می‌کند. این یافته‌ها راهکاری بهینه برای طراحی سدهای خاکی ارائه می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahmadi, S., et al. (2014). Laboratory study on the effect of hydraulic conductivity function on modeling seepage through earth dams. Journal of Hydrology, 20(4), 67-75.
Betoul, M., & Vandenberg, L. (2015). Comparing seepage from a hypothetical dam foundation with clay blanket using finite element and theoretical methods. International Journal of Water Resources, 30(3), 134-145.
Eijm, R. (2011). Investigating sloping cutoff walls in diversion dam foundations. Journal of Water Resources Research, 47(5), 67-78.
El-Klouqlin, A., & Ahmad, M. (2012). Characteristics of seepage under hydraulic structures in multi-layered soils with cutoff walls. Journal of Environmental Engineering, 138(6), 789-797.
Farooq, M., et al. (2013). Application of clay blankets in Khanpur dam, Pakistan: Reduction of seepage flow. Journal of Hydraulics, 19(4), 234-242.
Ghanbari, A., & Zareiabi, A. (2014). Investigation of seepage reduction using clay blanket in hypothetical earth dam. Journal of Soil and Water Conservation, 22(1), 11-22.
Ghobadian, S., & Khodai, M. (2009). The effect of cutoff walls and drains on the uplift force and exit gradient of hydraulic structures using the finite volume method. Journal of Water and Soil Science, 13(3), 45-58.
Kouhdaragh M, Majedi Asl M, Omidpour Alavian T, Nobahari N, Ayami Lord M. Analysis of Seepage Flow and Hydraulic Gradient in the Body and Foundation of Alavian Earth Dam. jwss 2025; 28 (4) :177-192
URL: http://jstnar.iut.ac.ir/article-1-4432-fa.html.
Malekpour, M., et al. (2012). The effect of horizontal drain length and thickness on the stability of upstream slopes in homogeneous earth dams under rapid drawdown conditions. Journal of Civil Engineering, 16(2), 123-135.
Nasihi Skoui, M., & Salmasi, F. (2015). The effect of drain holes on the distribution of uplift pressure and hydraulic gradient under concrete dams with permeable foundations. Journal of Hydraulic Engineering, 26(1), 18-29.
Nourani, M., et al. (2017). Numerical study of optimal vertical drain placement in concrete dams. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 11(3), 385-398.
Nouri, A., & Salmasi, F. (2017). Numerical investigation of the effect of clay blanket on reducing seepage from earth dam foundations. Journal of Engineering Geology, 12(2), 101-114.
Salami, M., et al. (2019). Analysis of seepage from earth dams with internal cores. Journal of Civil Engineering, 25(6), 345-358.
Sami, M., et al. (2020). Experimental and numerical analysis of seepage in earth dams. International Journal of Civil Engineering, 18(1), 111-126.
Yousefi, M., et al. (2016). Laboratory study on the effect of cutoff walls on controlling seepage and boiling phenomena in hydraulic structures. Journal of Soil Mechanics, 29(3), 245-258.
Ziang, H., et al. (2019). Unstable seepage behavior of an earth dam during flood-drought cycles. Journal of Hydraulic Engineering, 32(4), 201-215.
Zienkiewicz, O. C., & Taylor, R. L (1971). The Finite Element Method: Volume 1: The Basis. London: McGraw-Hill. (p. 123).