فهرست مطالب

سد و نیروگاه برق آبی ایران - پیاپی 23 (زمستان 1398)
  • پیاپی 23 (زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1399/01/13
  • تعداد عناوین: 7
|
  • امید توسلی*، اکبر مختارپور، عادل عساکره، علیرضا پیشکاری صفحات 1-12

    تونل تحت فشار از انواع سازه های زیرزمینی است، که بطور عمده در صنعت برق آبی و نیروگاه ها کاربرد ویژه ای داشته و طراحی و احداث آنها با چالش های مهندسی فراوانی روبرو می باشد. از جمله این مشکلات، بروز نشت در اطراف تونل و فرسایش ناشی از فشار زیاد آب بوده و با گذشت زمان، منجر به ناپایداری و تخریب پوشش آنها می گردد. هدف اصلی این مقاله، بررسی عددی تاثیر  همزمان فشار داخلی و نیروی تراوش آب در طراحی تونل های تحت فشار است. برای تحقق این امر، با استفاده از نرم افزار PLAXIS3D بر پایه روش اجزاء محدود، تونل های آب بر با سطوح مختلف آب زیر زمینی و سربارهای متفاوت، تحت اثر فشار داخلی و تراوش ناشی از آن، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در اثر همزمانی فشار و تراوش، با افزایش نسبت تراز سطح آب به سربار تونل، از تغییر شکل کلی تونل کاسته شده و میزان تنش های وارده و کرنش های متناظر آنها افزایش پیدا کرده است. همچنین با افزایش نسبت عمق سربار به قطر تونل، میزان نیروهای محوری و برشی و لنگر خمشی وارد بر پوشش تونل کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: تونل تحت فشار، تراوش آب، ارتفاع سربار، تراز آب زیرزمینی، روش اجزای محدود
  • سمیرا ندافی، سید حامد موسوی راد*، شهرام آریافر صفحات 13-23

    پروژه شامل فعالیت هایی است که باید در تاریخ معین، با هزینه معین و کیفیت از پیش تعیین شده ای به انجام رسد تا مورد رضایت ذینفعان واقع شوند. کنترل پروژه، یکی از مسایل مهم و پرکاربرد در سازمان های پروژه محور به حساب می آید و توجه بسیار زیادی را به خود جلب کرده است. تا کنون تحقیقات بسیار زیادی در زمینه کنترل پروژه به روش های مختلف صورت گرفته است، که کاربرد و اهمیت این موضوع را به خوبی نشان می دهند. مدیران پروژه نیز نیاز دارند تا با برنامه ریزی دقیق تر هر پروژه بتوانند زمان و هزینه اتمام پروژه را به درستی ارزیابی و میزان تاخیر در زمان اتمام پروژه و کمبود بودجه را به حداقل ممکن برسانند. البته خیلی از مواقع این تحقیق برنامه ی کار به صورت کیفی و درصد پیشرفت واقعی پروژه به صورت غیر قطعی بیان می شود. لذا نیاز است که این عدم قطعیت ها را در پیش بینی های زمان و هزینه اتمام پروژه در نظر گرفت. لذا این تحقیق به توسعه روش پیش بینی زمان و هزینه پروژه با استفاده از تکنیک مدیریت ارزش کسب شده مبتنی بر اعداد فازی ذوزنقه ای پرداخته است. در انتهای این مقاله روش توسعه داده شده در یک مثال عددی واقعی اجرا گردید.

    کلیدواژگان: کنترل پروژه، پیش بینی هزینه پروژه، پیش بینی زمان پروژه، اعداد فازی ذوزنقه ای، مدیریت ارزش کسب شده
  • علی مهبودی، جلال عطاری، سید عباس حسینی*، محمدرضا جلیلی قاضی زاده صفحات 23-36

    سرریزهای کلید پیانویی طرح تکامل یافته ای از سرریزهای کنگره ای می باشند. در این تحقیق، 36 مدل سرریز کلید پیانویی با پلان ذوزنقه ای مجموعا در 360 حالت با شرایط هندسی و هیدرولیکی متفاوت در یک فلوم به طول، عرض و ارتفاع به ترتیب 11، 49/0 و 7/0 متر مورد آزمایش قرار گرفتند که در آن ها تاثیر نسبت های بدون بعد موثر بر ضریب آبگذری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقادیر54/6=L/W، 33/2=B/P و 33/1=Wi/Wo در مقایسه با دیگر مقادیر آزمایش شده در تحقیق حاضر، ضریب آبگذری را به ترتیب 113، 63 و 33 درصد افزایش می دهند بنابراین به عنوان نسبت های بهینه برای مشخصات هندسی پلان ذوزنقه ای سرریزهای کلید پیانویی قابل پیشنهاد می باشند. البته مقادیر پیشنهادی به نسبت هایی که دیگر محققین برای مشخصات هندسی پلان مستطیلی این نوع سرریزها پیشنهاد نموده اند نزدیک است. همچنین با استفاده از نرم افزار SPSS و در نظر گرفتن ضریب همبستگی  (R2) و تابع خطای بدون بعد جذر میانگین مربعات (NRMSE)، روابطی برای تخمین ضریب آبگذری پیشنهاد شد و بررسی حساسیت رابطه پیشنهادی نسبت به پارامترهای تشکیل دهنده آن نشان داد که این رابطه نسبت به پارامترهای L/W و Wi/Wo به ترتیب بیشترین و کمترین حساسیت را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سرریز کلید پیانویی، ذوزنقه ای، ضریب آبگذری، رابطه تجربی، بررسی حساسیت
  • مهنا تاج نسایی، خسرو حسینی*، احمد شکیبائی نیا صفحات 37-54

    حرکت سریع رسوبات که معمولا توسط جریان بسیار فرسایشی و گذرا در محیط‏های رودخانه‏ای و ساحلی القا می‏شود، بسیاری از مشکلات ژیومورفولوژی و مهندسی را ایجاد می‏کند. شکست سد با بستر متحرک، رانش ‏زمین زیردریا، فلاشینگ رسوب در مخازن تنها نمونه‏ های کوچکی از این مشکلات هستند. مطالعه امواج ناشی از لغزش، باتوجه به دخالت چندین پدیده فیزیکی پیچیده مانند اثر متقابل لغزش-آب، آشفتگی و پروفیل‏ های سطح آزاد پیچیده، چالش برانگیز است. در سال‏های اخیر، افزایش اثر خطرات رانش‏زمین روی زندگی بشر در سراسر جهان، نیاز به یافتن تکنیک‏ های اقتصادی و قابل ‏قبول برای پیش ‏بینی وقوع و قدرت تخریب رانش زمین‏ها را افزایش داده است. باتوجه به اهمیت موضوع، هدف از انجام تحقیق حاضر، تهیه و توسعه یک مدل ریاضی مناسب برای شبیه‏ سازی پدیده رانش ‏زمین به ‏روش لاگرانژی می‏باشد. باتوجه به توانایی روش لاگرانژی MPS، این روش برای شبیه‏ سازی پدیده رانش ‏زمین توسعه داده شده و سیستم به ‏صورت چند خصوصیتی (شامل چگالی و لزجت) در نظر گرفته می‏شود. نتایج حاصل از مدل‏سازی عددی مطالعه حاضر جهت بررسی امواج ناشی از رانش جسم صلب و توده رسوبی تغییرشکل ‏پذیر با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و میزان خطای آن محاسبه شده است. نتایج حاصل بیانگر دقت روش عددی موردنظر در مدل‏سازی رانش‏زمین در حالت صلب و تغییرشکل‏پذیر می‏باشد.

    کلیدواژگان: مدل سازی رانش زمین، روش نیمه ضمنی ذرات متحرک با تراکم پذیری کم (WC-MPS)، امواج ناشی از رانش زمین، مدل رئولوژیکی μ(I)
  • علیرضا مردوخ پور*، حسین جاماسبی، سارا کهنسال صفحات 55-66

    در تحقیق حاضر، ارایه روشی برای ارزیابی ویژگی های تشخیص خلازایی و همچنین خودکار سازی فرآیند آستانه خلازایی مورد ارزیابی قرار گرفته است. مطالعه موردی انجام شده براساس داده های حاصل از یک هیدروتوربین کاپلان در نیروگاه برق آبی تاریک واقع در سد سفیدرود می باشد . مبنای روش ، بهره گیری از برنامه MATLAB  و رتبه طبقه بندی حسگرها، محل قرارگیری حسگر و پارامتر حساسیت خلازایی می باشد.به هدف آموزش در برنامه MATLAB ، تعداد 12 مجموعه آموزش فردی و 4095 ترکیب منحصر به فرد و تعداد 408 داده جهت آزمون انتخاب گردید. داده های آموزشی با ترکیب نوع حسگر و ویژگی حساسیت خلا زایی، جهت پیش بینی خلا زایی به خدمت گرفته شدند و به دقت بالای 90 درصد رسید.نتایج مطالعه موردی نشان می دهد که استفاده ازفرآیند کاملا خودکار برای انتخاب آستانه خلازایی و طبقه بندی خلازایی عموما بهتر از یک فرایند مبتنی بر آستانه های انتخاب شده به روش دستی است. روش پیشنهادی این تحقیق در شناسایی خودکار خلازایی برای اپراتورهای توربین های آبی و پیش بینی عمر مفید باقیمانده توربین ها در آینده مفید می باشد..

    کلیدواژگان: خلا زایی، توربین کاپلان، خودکار سازی، برنامه MATLAB
  • علی اصغر میرقاسمی*، ساناز هادیان، علیرضا مجیدی صفحات 67-76

    امروزه با افزایش مشکلات مربوط به کمبود منابع آبی و معضلات انرژی، صنعت سدسازی در کشورمان بطور چشمگیری رو به توسعه است. از سویی، با توجه به افزایش تهدیدات خارجی با هدف مختل سازی زیرساخت های حیاتی کشور و ایجاد خسارات جانی و مالی با استفاده از روش های متنوع انفجار، موضوع تقویت پدافندی در کشور ضرورت ویژه ای پیدا کرده است. در این تحقیق تلاش شده است تا با شبیه سازی رایانه ای و اعمال بار انفجار بر روی بدنه سد (سد سنگریزه ای با هسته رسی چراغ ویس)، تاثیراتی که انفجار روی بدنه سد خواهد داشت را بررسی کنیم. سپس با انجام تحلیل های حساسیت بر روی میزان بار انفجار و اعمال تغییراتی مانند افزایش ضخامت ریپ رپ، کاهش شیب بالادست، کاهش شیب پایین دست، کاهش تراز نرمال آب و تغییر مشخصات سد میزان اثرات ناشی از انفجار با مدل اصلی مقایسه می گردد. با مدلسازی این سد در نرم افزار المان محدود آباکوس و اعمال بارگذاری انفجار بر روی بالادست سد مشاهده شد که با افزایش ضخامت ریپ رپ، کاهش شیب بالادست و پایین دست، کاهش تراز نرمال آب مخزن و به کارگیری مصالح با مقاومت بیشتر، میزان نشست در نقطه زیر انفجار کاهش می یابد. همچنین ناحیه هایی از سد که دارای کرنش پلاستیک بیش از 10 درصد می باشند، کاهش پیدا می کند.

    کلیدواژگان: تهدیدات خارجی، سد چراغ ویس، تحلیل دینامیکی، انفجار، تحلیل حساسیت
  • مسعود غلامی، غضنفر شاهقلیان*، خوشنام شجاعی صفحات 77-91

    در نیروگاه های آبی، پارامتر زمان راه اندازی آب توربین وابسته به شرایط بار حقیقی بوده و نیازمند یک جبران سازی افتی گذرا برای کمینه سازی مشخصه ی پاسخ معکوس است. نسبت میرایی بار براساس مقدار بار تغییر کرده و منجر به نوسان بار و ماشین می شود، لذا کنترل فرکانس-بار برای نیروگاه های آبی از اهمیت بیشتری برخوردار است. در این مقاله در راستای برطرف ساختن نقاط ضعف روش های موجود، چند روش برای تنظیم پارامترهای کنترل کننده ی تناسبی، انتگرالی، مشتقی و جبران ساز جبران سازی افتی گذرا در کنترل فرکانس-بار ارایه شده است. روش اول مبتنی بر مشخصه ی پاسخ زمانی مطلوب برای خروجی جبران سازی افتی گذرا است. در روش مشخصه ی پاسخ زمانی مطلوب، تنظیم پارامترهای کنترل کننده سه-ترمی و جبران سازی افتی گذرا به دو زیر مسیله ی جداگانه تقسیم بندی شده و در دو مرحله حل می شود. روش دوم، بهینه سازی همزمان پارامترهای کنترل کننده و جبران ساز با بهینه سازی مبتنی بر ازدحام ذرات است. برای ارزیابی روش مشخصه ی پاسخ زمانی مطلوب و بهینه سازی مبتنی بر ازدحام ذرات، عملکرد این دو روش با روش ماکزیمم پیک حداکثری6 مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در بیشتر شرایط و با درنظر گرفتن معیارهای مختلف مانند میزان انحراف فرکانس و توان خروجی توربین آبی عملکرد روش مشخصه ی پاسخ زمانی مطلوب بهتر از روش های دیگر است.

    کلیدواژگان: کنترل فرکانس-بار، سیستم برق آبی، جبران کننده افتی گذرا، الگوریتم ازدحام ذرات
|
  • Omid Tavasoli*, Akbar Mokhtarpour, Adel Asakereh, Alireza Pishkari Pages 1-12

    There is a pressure tunnel as the type of structures, which is mainly used in the hydroelectric power industry and in order to design and construct these structures, there are many engineering challenges. One of these problems is the leakage around the tunnel and, consequently, erosion caused by excessive water pressure, and it will lead to instability and the destruction of pressure tunnels. The main objective of this paper is to investigate and evaluate the numerical effect of internal pressure and the water leakage force simultaneously in the design of pressure tunnels. To accomplish this, water tunnels have been modeled and analyzed with different levels of groundwater and different overheads, under the influence of internal pressure using PLAXIS3D software and the finite elements method. The results indicate that due to the internal water pressure and the leakage force, by increasing the water level to tunnel overhead, the overall deformation of the tunnel has decreased and the incidence of stress has increased. Also, increasing the ratio of the depth of overhead to the diameter of the tunnel increases the amount of general and shear bends, and the axial and shear forces and the bending momentum on the tunnel cover decreases.

    Keywords: Pressure tunnel, water flow, overhead depth, groundwater level, finite elements method
  • Samira Naddafi, Seyed Hamed Moosavirad*, Shahram Ariafar Pages 13-23

    Projects include activities that must be carried out at certain dates, with specified costs and determined qualities in order to satisfy the stakeholders. Project control is one of the most important and widely used issues in project-based organizations and it has attracted a lot of attention. So far, in the field of project control, there have been a lot of research that were done in different ways, which illustrates the application and importance of this issue. A significant point in all projects is the prediction of project time and costs. This will give project managers an opportunity to accurately evaluate the time and cost of completion of projects, and to minimize the delay in project completion and the budget deficits through more detailed project planning. This research aims to predict the project time and cost using the trapezoidal fuzzy number based on earned value management. This method can be used in the situations in which the conditions are uncertain and the percentage of real progress and program work are expressed in linguistics and qualitative manner. Finally, in this paper, the presented method has been applied in a real numerical example.

    Keywords: Project control, Cost prediction, Time prediction, Trapezoidal fuzzy, Earned value management
  • Ali Mehboudi, Jalal Attari, Seyyed Abbas Hosseini*, MohammadReza Jalili Ghazizadeh Pages 23-36

    Piano Key Weirs, a developed scheme of labyrinth weirs. In this study, 36 trapezoidal Piano Key Weirs models were conducted in 360 different geometric and hydraulic conditions. Experiments were conducted in a 11 m long flume with a rectangular cross section of 49 cm width and 70 cm height in which the effect of dimensionless ratios on the discharge coefficient was investigated. The results showed that L/W=6.54, B/P=2.33 and Wi/Wo=1.33 compared with other values ​​that have been tested in this study, increasing the discharge coefficient 113, 63 and 33 percent respectively, Therefore, they are suggested as optimal ratio for trapezoidal plan. Which is close to the ratio that other researchers have proposed for the rectangular plan. Also, by using SPSS software and taking correlation coefficient (R2) and Normalized Root Mean Square Error (NRMSE), relations was proposed to estimate the discharge coefficient and the sensitivity of the proposed relationship to its parameters showed that this relation shows the highest and lowest sensitivity to the L/W and Wi/Wo parameters respectively.

    Keywords: Piano Key Weirs, Trapezoidal, Discharge Coefficient, Empirical relationship, Sensitivity
  • Mohanna Tajnesaie, Khossrow Hosseini*, Ahmad Shakibaeinia Pages 37-54

    The rapid movement of sediments, which is often induced by a very erosive and transient flow in rivers and rivers, causes a lot of geomorphology and engineering problems. Failure of the dam with a moving bed, submerged landslide, sedimentation flushing in reservoirs are just a few examples of these problems. The study of waves is challenging due to the interference of several complex physical phenomena, such as the interaction of slide-water, turbulence and complex free-surface profiles. In recent years, the increased impact of earthquake hazards on human life around the world has increased the need to find economically acceptable methods for predicting the occurrence and degradation of landslide. Considering the importance of the subject, the purpose of this research is to provide and develop an appropriate mathematical model for simulating the landslide phenomenon by Lagrangian method. Due to the ability of the Lagrange method (MPS), this method is developed to simulate the phenomenon of landslide, and the system is considered as a multidensity and multiviscosity. The results of this numerical modeling have been compared with experimental results. The results indicate the accuracy of the proposed numerical method in modeling the landslide in a rigid and deformable state.

    Keywords: Landslide, Moving-particle semi-implicit method by weakly compressible (WC-MPS), Water-Waves induced by landslides, μ(I) rheology model
  • Alireza Mardookhpour*, Hosein Jamasbi, Sara Kohansal Pages 55-66

    In this research, submitting a method for evaluation of detection cavitation specifications and also automation of cavitation threshold has been investigated. The case study was based on Kaplan hydro turbine data located on Tarik hydropower plant at Sefidroud dam. The foundation of method was employment MATLAB program, sensor classification sensor locations and cavitation sensitivity. For training in MATLAB program, 12 individual data sets and 4095 unique combinations were created and 408 data selected for examinations. The training data combined with sensor types and cavitation sensitivity features were employed to predict the cavitation threshold and the best training data set with more than 90 % accuracy. The results showed that the use of a fully automated process for sensitivity determination and cavitation classification was more suitable than the use of a process based on manually selected methods. The proposed research is useful for automation cavitation detection to hydro power turbine operators to predict the remaining useful life in futures.

    Keywords: Cavitation, Kuplan Turbine, Autmation, MATLAB program
  • AliAsghar Mirghasemi*, Sanaz Hadian, Alireza Majidi Pages 67-76

    Nowadays, with increasing problems related to lack of water resources and energy problems, the dam construction industry is dramatically expanding in our country. On the other hand, increase of threats to unify the vital systems of the country, causing financial losses through the use of various explosive devices, Has found a special need in the country. In this research, it has been attempted to simulate computers to investigate the mechanism of explosion charge loading on the dam body. Then, by analyzing the sensitivity to the amount of explosion load and applying changes such as increasing the thickness of the riprap, reducing the upstream slope and the downstream slope, reducing the normal water level and changing the dam characteristics, the effects of the explosion are compared with the original model. With the modeling of this dam in the finite element of ABAQUS and applying explosive loading on the upstream of the dam, it was observed that with increasing the thickness of the riprap, lowering the upstream and downstream slope, reducing the normal level of reservoir water and enhancement of materials, settelements decrease at the point below the explosion. Damage areas with a plastic strain of more than 10% are also reduced.

    Keywords: External Threats, Rockfill Dam, Dynamic Analysis, Explosion, Sensitivity Analysis
  • Masoud Gholami, Ghazanfar Shahgholian*, Khoshnam Shojaee Pages 77-91

    An important issue with respect to the hydraulic power systems is the frequency stabilization. To design Load Frequency Control (LFC) with high efficiency, control parameters need to be adjusted so that the system frequency remains stable even under changeable conditions. Controlling the frequency and changes in the turbine time constant requires that three term control parameters of Proportional-Integral-Derivation (PID) and Transient Droop Compensators (TDC) in hydraulic power systems be adjusted separately, without considering the damping parameters simultaneously with the load working condition. Owing to the significance of the above issues in hydraulic power systems, this paper aimed to study the adjustment of parameters using the methods of Particle Swarm Optimization (PSO), Desired Time Response Specification (DTRS), and Maximum Peak Resonance Specification (MPRS). The obtained results of simulation revealed that the method of Desired Time Response Specification (DTRS) is superior to the other methods under most conditions considering the frequency deviation and turbine output power.

    Keywords: Load frequency control, Hydraulic power system, Transient droop compensation, Particle swarm optimization