تأثیر افزایش ظرفیت مخزن بر پایداری استاتیکی سد خاکی (مطالعه موردی: سد خاکی کمال صالح)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران.

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد ژئوتکنیک، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران.

چکیده

با گذشت زمان از ساخت سدها به دلیل افزایش جمعیت و کاهش حجم مفید مخزن در اثر تجمع رسوبات، نیاز به ذخیره بیشتر آب افزایش می‌یابد. یک گزینه برای دستیابی به ذخیره آب بیشتر، افزایش ظرفیت مخزن سد با بالابردن تراز سرریز است. یکی از بررسی‌هایی که لازم است برای امکان‌ اجرای این راهکار در سدهای خاکی صورت گیرد، تحلیل پایداری شیب‌های بالادست و پایین‌دست سد با لحاظ این افزایش ارتفاع است. در پژوهش حاضر، تحلیل پایداری استاتیکی سد سنگریزه‌ای کمال‌صالح در تراز فعلی سرریز در سه حالت پایان ساخت، تراوش دائم و افت سریع با استفاده از نرم‌افزار GeoStudio و با بکارگیری روش‌های تعادل حدی بیشاپ، جانبو، مورگنسترن-پرایس و معمولی انجام شد. همچنین برای شرایط تراوش دائم، پایداری سد در شرایط افزایش تراز سرریز به صورت گام به گام (تا 4 متر ارتفاع مجاز تعیین شده از تحلیل تراوش)، بررسی گردید. طبق نتایج، سد در شرایط فعلی تراز سرریز برای هر سه حالت پایدار بود. البته هرچند که در حالت افت سریع، ضریب اطمینان ابتدا تا یک مقدار حداقل کاهش و سپس با ادامه افت تراز آب افزایش یافت، اما برای کمترین مقدار آن هم ضریب اطمینان تأمین گردید . در شرایط افزایش ظرفیت مخزن تا 4 متر افزایش تراز سرریز، ضریب اطمینان پایداری شیب پایین‌دست کاهش یافت، اما در تمام روشهای تحلیل انجام شده میزان این کاهش قابل توجه نبوده و همچنان حداقل ضریب اطمینان لازم تأمین‌شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of increasing the reservoir capacity on the static stability of an earth dam (Case study: Kamal-Saleh earth dam)

نویسندگان [English]

  • Nazanin Shahkarami 1
  • Sanaz Aalimohammadi Piranshahi 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran.
2 M. Sc. Graduate of Geotechnics, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran.
چکیده [English]

Over time, as the population increases and the useful volume of the reservoir decreases as a result of sediment build-up, the need for more water storage increases. One option to obtain more water storage is to increase the reservoir capacity of the dam by increasing the level of the spillway. One of the necessary research to assess the feasibility of implementing this solution in earth dams is the analysis of the stability of dam slopes in the height-increasing state. In this study, the static stability analysis of the Kamal-Saleh dam was performed at current level of the spillway at end of construction, steady-state seepage, and rapid drawdown conditions using GeoStudio software and applying limit equilibrium methods of Bishop, Janbo, Morgenstern-Price, and ordinary. Also under steady-state seepage, the stability of the dam was analyzed during the steps to raise the level of the spillway (up to 4 meters of acceptable height based on seepage analysis). The results indicated the dam was stable for all three conditions in the current spillway level. Although in the case of rapid drawdown, the factor of safety (FOS) initially decreased to a minimum and then increased as the water level continued to decrease, however, acceptable stability was provided for the least amount of it. In the case of increasing the storage capacity of the dam up to 4 m, the FOS for downstream slope stability was reduced; however, in all methods, the magnitude of this reduction was not significant and the required FOS was still provided.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kamal-Saleh earth dam
  • Reservoir capacity increase
  • Slope/W
  • Static stability
Aalimohammadi, S., Shahkarami N., & Asadi H. (2021). Analysis of seepage in the conditions of increased reservoir capacity by raising the spillway level (Case study: Kamal-Saleh earth dam). Amirkabir Journal of Civil Engineering, 53(9). (In Persian)
Abbas, J. M., & Mutiny, Z. A. (2018). Slope stability analysis for earth dams using (Geo-Slope/W). Diyala Journal of Engineering Sciences, 11(1), 70-81.
Al-Labban, S. (2018). Seepage and Stability Analysis of the Earth Dams under Drawdown Conditions by using the Finite Element Method. Ph.D. dissertation, University of Central Florida, USA.
Andreea, C. (2016). Unsaturated Slope Stability and Seepage Analysis of a Dam. Journal of Energy Procedia, 85, 93-98.
Athani, S. S., Solanki, C. H., & Dodagoudar, G. R. (2015). Seepage and stability analyses of earth dam using finite element method. Aquatic Procedia, 4, 876-883.
Bageri Gorji, M. S. (2016). Feasibility study of increasing the height of Golestan earthen dam by finite element method. M.Sc. thesis, Loghmanhakim Golestan Institute, Iran. (In Persian)
Esfahani, S., Zamani, A., & Jafari, P. (2016). Reliability analysis in rockfill dams. 4th national conference on applied research in civil engineering, architecture and urban management, Tehran, Iran. (In Persian)
Fattah, M.Y., Omran, H.A., & Hassan M.A. (2017). Flow and stability of Al-Wand earth dam during rapid drawdown of water in reservoir. Acta Montanistica Slovaca, 22(1), 43-57.
Hasani, H., Mamizadeh, J., & Karimi, H. (2013). Stability of slope and seepage analysis in earth fills dams using numerical models (Case Study: Ilam Dam-Iran). Journal of World Applied Sciences, 21(9), 1398-1402.
Javaheri, A. R. (2009). Static and Dynamic Analysis of embankment Dams Using GEOSTUDIO, Iran, Elme Omran Press. (In Persian)
Kamanbedast, A., & Delvari, A. (2012). Analysis of earth dam: Seepage and stability using Ansys and GeoStudio software. World Applied Sciences Journal, 17(9), 1087-94.
Lar Consulting Engineers Company, Geotechnical reports of Kamal Saleh Dam, Regional Water Authority of Markazi-Arak Province, 2010. (In persian)
Rahimi, H. (2013). Embankment Dams, Iran, Tehran University Press, Iran. (In Persian).
Salmasi, F., Hosseinzadeh Dalir, A., & Norouzi Sarkarabad, R. (2019). Investigation of the performance of horizontal drains in increasing slope stability in intense rainfall conditions by numerical simulation. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 51(3), 491-502. (In Persian)
Siacara, A. T., Napa-García, G. F., Beck, A. T., & Futai, M. M. (2020). Reliability analysis of earth dams using direct coupling. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 12(2), 366-380.
Souliyavong, T., Gallage, C., Egodawatta, P., & Maher, B. (2012). Factors affecting the stability analysis of earth dam slopes subjected to reservoir drawdown. The Second International Conference on Geotechnique, Construction Materials and Environment, The GEOMATE International Society, Japan, 507-512.
Yazdanian, M., Afshoon, H. R., Gasemi, S., Afshoon, V., & Fahhim, F. (2015). Effect of Height on the Static Stability of Heterogeneous Embankment Dams. Selcuk University Journal of Engineering, Science and Technology, 5(3), 274-282.
Yi, P., Liu, J., & Xu, C. (2015). Reliability Analysis of High Rockfill Dam Stability. Journal of Mathematical Problems in Engineering, 2015, 1-8.