فهرست مطالب

سد و نیروگاه برق آبی ایران - پیاپی 9 (تابستان 1395)

نشریه سد و نیروگاه برق آبی ایران
پیاپی 9 (تابستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/07/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سعید فرزین*، حجت کرمی، الهام ضمیری صفحات 1-11
    سدهای لاستیکی ازجمله سازه های هیدرولیکی هستند که بر روی رودخانه ها احداث شده و نسبت به سازه های مشابه کم هزینه تر هستند. در این تحقیق، مدل سازی سد لاستیکی با سه فشار مختلف درون تیوپ (5/1 تا 3 کیلو نیوتن بر مترمربع) و سه دبی (5/1 تا 5/5 لیتر بر ثانیه) با کمک نرم افزار Flow-3D انجام شده است. یک سد لاستیکی واقع بر روی کانال روباز با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی صحت سنجی گردید و ضریب همبستگی حاصل از تطابق نتایج مدل عددی با مقادیر مدل فیزیکی برابر با 9357/0 به دست آمد که نشان دهنده دقت بالای مدل عددی است. بیشترین ضریب دبی متعلق به دبی 25/5 لیتر بر ثانیه و فشار 3 کیلو نیوتن بر مترمربع، حدود 46/0 محاسبه شد. همچنین مشخص شد که افزایش 100 درصدی فشار هوای درون تیوپ، موجب رشد 5 درصدی ضریب دبی می شود. درحالی که همین مقدار رشد در مقدار دبی، منجر به افزایش بیش از 25 درصدی ضریب دبی می شود. پارامتر H/Dh نیز به عنوان یکی از عوامل تاثیرگذار بر ضریب دبی شناخته شد و نتایج مدل سازی نشان داد رشد 31 درصدی این پارامتر، حدود 70 درصد بر مقدار ضریب دبی می افزاید. همچنین عوامل موثر بر سرعت جریان عبوری از سد لاستیکی نیز مورد ارزیابی قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: سد لاستیکی، ضریب دبی، مدل سازی، فشار هوای درون تیوپ، Flow، 3D
  • هادی شریف پور، مجتبی فرخ* صفحات 12-24
    موضوع ایمنی در سدهای بتنی وزنی به عنوان سازه های عظیم از اهمیت بالایی برخوردار است. در شرایط پیچیده، تحلیل پایداری سد های بتنی وزنی توسط نرم افزار های متداول امکان پذیر نیست، بنابراین باید از روش های دیگری استفاده کرد. در این تحقیق با در نظر گرفتن پارامتر های مختلف در کف سد و پی، میزان ضرایب اطمینان به روش کاهش مقاومت با استفاده از تحلیل اجزای محدود محاسبه و محدوده تغییرات آن بدست می آید. در این روش پارامتر های مقاومتی آنقدر کاهش می یابد تا سد در آستانه ی ناپایداری قرار گیرد، از این رو ضریب اطمینان به شکل نسبت بین پارامتر مقاومت اولیه و مقاومت نهایی تعریف می شود. با استفاده از این روش، پایداری لغزشی سه مدل سد و پی تحت بارگذاری های متفاوت با زوایای اصطکاک گوناگون بررسی و ضرایب اطمینان محاسبه شده است. در مدل اول بدنه ی سد و پی هندسه ای متداول دارند، مدل دوم هندسه کف سد نامتعارف و در مدل سوم یک ناپیوستگی در پی وجود دارد. نتایج، نشان می دهد که عواملی مانند هندسه کف سد و ناپیوستگی در پی و پارامترهای ژئوتکنیکی باعث می شود تا میزان ضرایب اطمینان متفاوتی داشته باشیم و ساده سازی آن ها در طراحی موجب خطا در تحلیل پایداری سدهای بتنی وزنی می گردد.
    کلیدواژگان: سد بتنی وزنی، روش کاهش مقاومت، پایداری لغزشی، تحلیل اجزاء محدود، ضرایب اطمینان
  • امیر پیروزنیا* صفحات 25-35
    در این پژوهش به بررسی تاثیر خصوصیات مکانیکی مصالح لایه ی ایزولاسیون در مرز بین سد و مخزن جهت بهبود پاسخ لرزه ای سد وزنی با درنظرگرفتن اثرات اندرکنش سد-مخزن پرداخته می شود. از آنجایی که سدهای بتنی، دارای میرایی بالایی در مقایسه با سایر سازه ها نیستند لذا به کارگیری لایه ای با میرایی بالا در ناحیه ی مرزی محل تماس سد و مخزن می تواند راهکار امیدوارکننده جهت کاهش پاسخ لرزه ای سدها باشد. انتخاب و بکارگیری مصالح لایه ی ایزولاسیون مناسب و قابل اجرا با درنظرگیری خصوصیات مکانیکی آن جهت دستیابی به بهبود پاسخ لرزه ای سد، جزء اهداف پژوهش است. به عنوان مطالعه ی موردی، سد کوینا در کشور هند با نرم افزار انسیس به صورت سه بعدی مدل سازی گردیده و آنالیز دینامیکی به روش نیومارک با اعمال توام مولفه های افقی و قائم شتاب نگاشت زمین لرزه کوینا مورد تحلیل قرار گرفته است. مدل سازی ها تحت حالاتی که در آن، سد بدون لایه و دارای لایه ای متشکل از سه نوع ماده تحت عناوین چوب پنبه، پلی بوتادین الاستومر و لاستیک به ضخامت ثابتcm 150 بوده است که نتایج حاصل از تحلیل مدل ها، تاثیر لایه نرم در کاهش پاسخ های مربوطه را نشان می دهند. دلیل این امر استهلاک امواج فشار هیدرودینامیکی ناشی از اندرکنش سد و مخزن هنگام وقوع زمین لرزه به وسیله ی لایه است.
    کلیدواژگان: آنالیز دینامیکی، اندرکنش، خصوصیات مکانیکی، سد وزنی، لایه ی ایزولاسیون
  • بررسی خصوصیات ناپیوستگی ها جهت تولید مدل شبکه شکستگی مجزا / مطالعه موردی: مغار نیروگاه تلمبه ذخیره ای رودبار لرستان
    عباس کمالی بندپی، کورش شهریار*، مصطفی شریف زاده، پرویز معارف وند صفحات 36-54
    یکی از مهمترین روش های مطالعه تاثیر سیستم ناپیوستگی ها بر روی توده سنگ، تولید مدل شبکه گسسته شکستگی بر مبنای خصوصیات هندسی و فیزیکی آنها است. در این مقاله خصوصیات 639 ناپیوستگی برداشت شده به وسیله روش های نمونه برداری خطی و سطحی مربوط به مغار نیروگاه طرح رودبار مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس تحلیل های انجام شده و تصحیح انواع سو یافتگی (اریب)، یک لایه بندی به همراه سه دسته درزه در منطقه وجود دارد. فعالیت های تکتونیکی و راستای تنش های اصلی در منطقه سبب شده است که برای هر یک از خصوصیات طول اثر و فاصله داری، تابع چگالی احتمال آنها با توجه به ژنتیک دسته درزه ها با یکدیگر متفاوت باشند. نتایج خواص فیزیکی دسته درزه ها نیز موید این موضوع است. میانگین طول اثر محاسبه شده به روش خط برداشت و روش سطحی برای یک دسته درزه کاملا به هم نزدیک و برای دسته درزه دیگر 26 درصد متفاوت است. اختلاف چگالی واقعی بین پنجره های دایرهای و مستطیلی برای دسته های 1 J و 2 J به ترتیب 7 و 15 درصد است. اختلاف بین شدت واقعی و ظاهری در حالت پنجره دایرهای برای دو دسته مذکور به ترتیب 12 و 14 درصد است. همچنین محاسبه شدت حجمی به روش های مختلف نشان می دهد که برآورد این خصوصیت در منطقه بسیار مشکل است.
    کلیدواژگان: ناپیوستگی، خصوصیات هندسی و فیزیکی، مغار، تلمبه ذخیرهای رودبار لرستان
  • ودود نجاری*، میلاد ارجمند صفحات 55-66
    هدف اصلی مقاله حاضر مطالعه بر 32 سد مطرح ایران وبررسی کارایی نیروگاه های برق آبی مستقربر آنها ونیز رتبه بندی بر اساس عملکرد سال 1393 به کمک تحلیل پوششی داده ها و فرآیندهای مرزی تصادفی است. به کارگیری تکنیک توابع مفصلی در فرآیندهای مرزی تصادفی مزیت دیگری است که مقاله حاضر را در مقایسه با مقالات مشابه مجزا می کند. در ارزیابی عملکرد و رتبه بندی این نیروگاه ها از نرم افزارEMS وMatlab کمک گرفته شده و در نهایت برای داشتن نتیجه کلی، میانگین کارایی حاصل از چهار روش را محاسبه کردیم. رتبه اول به نیروگاه سفید رود و رتبه آخر به نیروگاه طالقان تعلق گرفت. برای مقایسه نتایج هر کدام از مدلها از همبستگی بین رتبه کارایی های حاصل استفاده کردیم. کمترین سازگاری بین نتایج روش BCC با تحلیل مرزی تصادفی با استفاده از تابع مفصلی کلایتون است به طوری که همبستگی بین نتایج آنها %63/86 است. از طرفی بیشترین سازگاری بین نتایج روش تحلیل مرزی تصادفی استاندارد با تحلیل مرزی تصادفی با استفاده از تابع مفصلی کلایتون است به طوری که همبستگی بین نتایج آنها %99/41 است. دراین میان سازگاری بین نتایج CCR وBCC برابر %72/10 است.
    کلیدواژگان: تحلیل پوششی داده ها، فرایندهای مرزی تصادفی، توابع مفصلی، کارایی
  • مهدی کماسی*، سید محمدرضا هاشمی، محمدرضا گودرزی، سید مهدی هاشمی صفحات 75-84
    در بررسی جریان و ترسیم شبکه جریان در سدهای خاکی، نکته اساسی معین بودن موقعیت اولین خط جریان است که در اصطلاح به خط اشباع یا خط فریاتیک مشهور است. در این مقاله پس از مدل سازی یک سد با نرم افزارGeostudio، محل منحنی فریاتیک، محل تقاطع آن با پوسته پایین دست و گذر از پوسته پایین دست، میزان افت قبل از هسته و همچنین پس از عبور از آن به عنوان نمونه موردبررسی قرارگرفته و نتایج با حل تجربی رزک مورد مقایسه قرارگرفته است. همچنین اثر تغییرات سطح آب مخزن، نسبت نفوذپذیری های مختلف و تغییر شیب سطح بالادست و پایین دست بر منحنی فریاتیک مورد تجزیه وتحلیل قرارگرفته است. نتایج پژوهش بیانگر آن است که خط فریاتیک در نسبت نفوذپذیری یکسان برای هسته و بدنه مستقل از مقدار نفوذپذیری آن ها بوده است. همچنین نسبت kc/kd=0/1 فرض شده درروش تجربی رزک دارای 25% خطا بوده که با تعمیم روش تجربی رزک در نسبت های پایین تر میزان خطا به کمتر از 3% می رسد که در این صورت روش تجربی رزک تطابق بسیار خوبی را با نتایج روش اجزاء محدود نشان می دهد. همچنین مشخص گردید که با تغییر هندسه سد نیز میزان خطا تغییر یافت به گونه ای که با کاهش شیب سطح بالادست خطای افت از 43% به 25% رسید.
    کلیدواژگان: تراوش، خط فریاتیک، رزک، سدهای خاکی، نفوذپذیری
|
  • Saeed Farzin*, Hojat Karami, Elham Zamiri Pages 1-11
    Rubber dams are hydraulic structures that are constructed on rivers which are cheaper than similar structures. In this research, rubber-dam modeling was performed by 3 different pressures inside the tube (1.5 to 3 KN/m2) and 3 discharges (1.5 to 5.5 lit/s) by Flow-3D software. A rubber dam, located on an open channel, was verified using an experimental model. The correlation coefficient resulted from fitting numerical model results and physical quantities, was 0.9357, which represents high accuracy of the numerical-model results. Maximum discharge coefficient was about 0.46 in discharge of 5.25 lit/s and pressure of 3 KN/m2. It was revealed that 100% increase in internal pressure of the tube leads to 5% increase in discharge coefficient. While, the same amount of discharge increase will lead to an increase of more than 25% in discharge coefficient. The H/Dh parameter was recognized as one of the effective factors on discharge coefficient. The modeling results showed that 31% increase of this parameter will increase discharge coefficient by 70%. Also, effective factors on flow velocity through the rubber dam were evaluated.
    Keywords: Rubber dam, Discharge coefficient, Modeling, Internal pressure of tube, Flow, 3D
  • Hadi Sharifpour, Mojtaba Farrokh* Pages 12-24
    The safety of concrete gravity dams as massive structures is very important issue. In complex situations, the stability analysis of concrete gravity dams is not possible by conventional software, so should other methods be used. In this study, taking into account various parameters in the dam and foundation contact, the factor of safety using the finite elements with strength reduction method is determined. In this method, the strength parameters are reduced until the instability starts. By this method the sliding stability of three different dams has been investigated. In the first model the geometry of the dam-foundation contact is horizontal; the second has unconventional contact geometry. In the third model there are two instability mechanisms. In this case, dam can slide on the horizontal surface of the contact or the instability can occur in the foundation beneath the dam. It should be noted that the stability of the last two models cannot evaluate by the conventional stability analysis. However, using the proposed method their stability safety factors can be accurately determined.
    Keywords: Concrete gravity dam, Strength reduction Method, Sliding Stability, Finite elements method, Factor of safety
  • Amir Pirooznia* Pages 25-35
    This study has been conducted to evaluate the effect of mechanical properties of materials of isolation layer to improve the seismic response of gravity dam. To achieve an innovative solution in the present study, a soft layer is assumed to be attached to the upstream face of the dam. This layer which partially absorbs the incident pressure waves from the reservoir is referred to as the isolation layer. Due to the finite thickness and geometry of the concrete dam, the reflected waves from the downstream face of the dam and the dam-layer interface may slightly alter the equivalent value of the wave reflection coefficient at the upstream face of the dam.The Koyna dam is modeled as a case study to indicate the effect of isolation layer on seismic response of gravity dams.
    A flexible layer attached to the upstream face of dam and the upper level of foundation under different thickness and height is considered. The response of un-isolated dam is compared with an isolated dam under various condition. Consider to obtained results, it is revealed that the isolation layer can have the reducing effect on responses of dam model because of damping the induced hydrodynamic pressure due to earthquake.
    Keywords: Dynamic Analysis, Gravity Dam, Interaction, Isolation Layer, Mechanical Properties
  • Statistical Investigation of Discontinuity Properties to Generate Discrete Fractured Network / Case study: Cavern of Rodbar Lorestan Pumped Storage Power Plant
    Abbas Kamali Bandpey, Koorosh Shahriyar*, Mostafa Sharif Zadeh, Parviz Maaref Vand Pages 36-54
    Generating discrete fractured network (DFN) at the base of geometrical and physical characterizations of discontinuities is one the most important methods to study the discontinuity system effect on rock mass. In this paper characterizations of 639 discontinuities surveyed in powerhouse cavern of Rodbar Lorestan project have been studied by scanline and areal sampling methods. Based on the processes and corrections of bias types, one bedding and three joint sets were existed in the site. The tectonic activities and direction of principal stresses have caused differences in trace length and spacing characteristics and the probability distribution function of joint sets based on their genetic types. The calculated average trace length by scanline and areal method are very close for one joint set and for the other one the difference is 26%. The density differences between circular and rectangle sampling windows for joint sets J1 and J2 are 7% and 15%, respectively. The differences between actual and apparent intensity in circular sampling for joint sets J1 and J2 are 12% and 14%, respectively. Meanwhile, the volumetric intensity calculated by various methods have shown that the calculation of this characteristic is very difficult in the field.
    Keywords: Discontinuity, geometrical, physical characterizations, cavern, Rodbar Lorestan pumped storage
  • Vadoud Najjari*, Milad Arjomand Pages 55-66
    The main endeavor in this paper is to study on 32 fundamental Iranian dams and investigating efficiency scores and also ranks of placed powerhouse on them by using data envelopment analysis and stochastic frontier analysis methods in 1393. Applying copula technique in the stochastic frontier analysis is an advantage to our study between similar activities. EMS and MATLAB programs have been used to evaluate efficiency of centers by any models. To have a unique result, we use the average of scores by four models in any center and it is seen that Sefidroud has been selected the best efficient center and also Taleghan is in the last order. Also for comparing results of the mentioned four models, we use correlations which are based on ranks of the hydroelectricity centers in every model. The minimum compatibility is between results of BCC and SFA-Clayton models which is 63.86% and the maximum compatibility is between results of standard SFA and SFA-Clayton models which is 99.41%. Meanwhile compatibility between results of CCR and BCC models is 72.10%.
    Keywords: data envelopment analysis, stochastic frontier analysis, copulas, efficiency
  • Mehdi Komasi*, Seyed Mohammadreza Hashemi, Mohammadreza Goodarzi, Seyed Mehdi Hashemi Pages 75-84
    In this paper after simulating a dam with GeoStudio software, the place of phreatic curve, intersection it with the downstream slope, the drop before the core and also passing through it, were analyzed and the results were compared with Rezk's experimental solution. Also, the effect of changes in the water level of the reservoir, the relative value of the different permeability and changes of the slope of the upstream and downstream on the phreatic curve have been analyzed. The results of this research show that phreatic line with the relative value of the same permeability is not dependent on the value of the permeability. Also, the relative value has been assumed (kc/kd) = 0.1, in Rezk's experimental solution, which has a 25% error. We have reduced the error to less than 3% with the extension method of Rezk in the lower Permeability ratios. In this case, Rezk's experimental solution and the results of finite element method show excellent agreement. Also it was determined that the error rate changed by changing the geometry of the dam so that the error decreased from 43% to 25% by reducing the slope of the upstream.
    Keywords: Earth dams, Permeability, Phreatic line, Rezk, Seepage