فهرست مطالب

سد و نیروگاه برق آبی ایران - پیاپی 30 (پاییز 1400)

نشریه سد و نیروگاه برق آبی ایران
پیاپی 30 (پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/12/08
  • تعداد عناوین: 7
|
  • آراز نامی شب خانه، علی اصغر میرقاسمی* صفحات 1-13

    سدهای سنگریزه ای با رویه ی بتنی جزو سازه هایی هستند که به دلیل مزایای شناخته شده آنها امروزه بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته اند.با توجه به اینکه در هنگام وقوع زلزله های بزرگ،فشار هیدرودینامیکی مقادیر قابل توجهی خواهد داشت،اعمال فشار هیدرودینامیکی مخزن سد ناشی از زلزله و بررسی اثرات آن در مدل های سه بعدی هدف اصلی این تحقیق می باشد.در این تحقیق مدل سه بعدی المان محدود توسط نرم افزار آباکوس ساخته شده است،همچنین تحلیل ها مربوط به سدهایی با ارتفاع 70،100و130 متر واقع در دره با نسبت طول تاج سد به ارتفاع سد (L/H)=1و(L/H)=3 است.بعلاوه برای بررسی اثر زلزله ورودی شتاب بیشینه مقیاس شده ی 0.6g استفاده شده است.مدل الاستوپلاستیک خطی موهر-کولمب برای بدنه ی سنگریزه ای، مدل الاستیک برای پی و تکیه گاه سنگی و مدل بتن پلاستیک آسیب دیده برای رویه ی بتنی درنظر گرفته شده است.برای اعمال فشار هیدرودینامیکی از مدلسازی آب مخزن بصورت المان های آکوستیک در محیط لاگرانژی استفاده شده است.اعمال فشار هیدرودینامیکی باعث افزایش مقادیر نشست به میزان 5الی80 درصد، کرنش پلاستیک به میزان 37 درصد، تنش فشاری رویه به میزان 20الی57 درصد و شتاب حداکثر تاج سد تا 2 برابر در برخی از سدهای تحلیل شده، می گردد. همچنین اعمال فشار هیدرودینامیکی باعث افزایش تنش کششی رویه و کاهش تغییرمکان افقی تاج و بدنه سد می گردد.

    کلیدواژگان: سد سنگریزه ای با رویه بتنی، فشار هیدرودینامیکی، تحلیل دینامیکی، تحلیل سه بعدی، زلزله
  • علی عالی انوری*، مجید نوریان صفحات 14-23

    نیروگاه های تلمبه ذخیره ای شامل فضاهای زیرزمینی بزرگ مقیاسی نظیر مغارهای نیروگاه و ترانسفورمر است که به دلیل اینکه مجاور هم احداث می شوند، بررسی اندرکنش آنها در تعیین پایداری بسیار مهم است. بدین منظور می توان از روش های عددی برای تحلیل تنش-جابجایی اطراف و فاصله بین مغارها ضمن عملیات حفاری و تعیین نگهدارنده مورد نیاز استفاده نمود. بررسی پایداری و تعیین سیستم نگهداری بهینه مغارهای نیروگاه تلمبه ذخیره ای سد آزاد هدف اصلی انجام این مطالعه است. برای این کار با مدل سازی سه بعدی، تحلیل اندرکنش سازه های مذکور قبل و بعد از حفاری و با در نظر گرفتن سیستم نگهداری بر پایه روش عددی تفاضل محدود و با استفاده از نرم افزار FLAC3D انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در حالیکه حفاری مغار ترانسفرمر باعث افزایش میزان جابجایی های القایی سقف مغار نیروگاه شده، ولی میزان جابجایی ها در دیواره مغار تغییر محسوسی نداشته، لذا فاصله افقی بین دو مغار مذکور، یعنی 44 متر، مناسب انتخاب شده است. در ادامه به منظور پایدارسازی مغارها، سیستم های نگهداری پیشنهادی سیستم Q، یعنی پیچ سنگ همراه با شاتکریت، مدل سازی شده است. تحلیل حساسیت جابجایی-پیچ سنگ نشان می دهد

    کلیدواژگان: تحلیل پایداری، روش عددی تفاضل محدود، سیستم نگهداری، مغار نیروگاه تلمبه ذخیره ای، سد آزاد کردستان
  • مریم پرهیزکاری، حامد مازندرانی زاده* صفحات 24-32

    اغلب مسایل تصمیم گیری در دنیای واقعی به ویژه در زمینه مدیریت منابع آب، مسایل چندهدفه ای هستند که تصمیم گیری بر اساس اهداف متفاوت و متضاد انجام می شود. با توجه به دامنه وسیع کاربرد این گونه مسایل، مدل های متفاوتی برای حل آن ها پیشنهاد شده است، که از مهم ترین آن ها می توان به مدل های بهینه سازی چندهدفه NSGA-II و MOPSO اشاره کرد. هدف از این پژوهش مقایسه عملکرد الگوریتم های NSGA-II و MOPSO  در حل مسئله بهره برداری بهینه چندهدفه از مخزن برقابی است. با توجه به اینکه مخازن برقابی در تامین بار پیک شبکه برق مشارکت دارند، در ابتدا با استفاده از شبکه عصبی به پیش بینی قیمت روزانه انرژی در ساعت های اوج پرداخته شده، سپس نتایج حاصل از آن برای بهینه سازی چندهدفه بهره برداری از مخزن سد کارون 5، شامل دو هدف بیشینه سازی درآمد سالانه و بیشینه سازی حداقل انرژی تولیدشده روزانه، به کار گرفته شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که هرچند زمان اجرای روش NSGA II بیش از دو برابر روش MOPSO است، ولی دقت نتایج آن در هر دو هدف بهتر از MOPSO است، به نحوی که میانگین درآمد سالانه و حداقل انرژی تولیدی روزانه به دست آمده از روش NSGA-II به ترتیب 18درصد و 20 درصد بهتر از روش MOPSO است.

    کلیدواژگان: قیمت اوج مصرف، بار پیک، شبکه عصبی، شبکه برق، پرداخت بر اساس پیشنهاد
  • ابراهیم اسمعیل پور، حامد سرکرده*، ابراهیم جباری صفحات 33-42

    در نیروگاه های جریانی به دلیل کوچکی مخزن با کوچک ترین سیلابی سرریز سد شروع به کار می کند. در پژوهش حاضر با تشکیل 16 گرداب در کلاس های مختلف به بررسی تاثیر عملکرد هم زمان سرریز و آبگیر نیروگاه در سد و نیروگاه مسجدسلیمان پرداخته شده است. روش VOFو مدل LES در شبیه سازی سطح آزاد و آشفتگی مورداستفاده قرار گرفت. با مقایسه هزینه محاسبات و مقدار خطا، اندازه شبکه 5 میلی متر برای مدل سازی به عنوان اندازه شبکه بندی مناسب تعیین شد. در گرداب های کلاس A زمانی که جریان سرریز در بیشترین حالت خود قرار دارد؛ در عدد فرود (Fr) 7/3 و در عمق استغراق نسبی (S/D) 5/1،1/2 و 4/2 باعث کاهش 23%، 36% و 68% قدرت گرداب می شود. نتایج حاکی از آن است که جریان سرریز باافزایش S/D یا افزایش دبی سرریز تاثیر بیشتری بر قدرت گرداب دارد. جریان سرریز در گرداب های شکل گرفته کلاس A باعث حذف گرداب نمی شود، اما باعث تغییر کلاس گرداب به نوع B و C در بعضی از حالات می شود؛ اما در گرداب های تشکیل شده کلاس B و C با عملکرد هم زمان سرریز و آبگیر به طور کامل گرداب ها از بین می روند و چرخشی در سطح مخزن دیده نمی شود.

    کلیدواژگان: گرداب، آبگیر، مدل سازی عددی، نیروگاه جریانی، جریان سرریز
  • لعیا الفت*، جلال الدین زارع اشکذری، سید سروش قاضی نوری، جهانیار بامداد صوفی صفحات 44-54

    پذیرش این حقیقت که محیط پیرامون طرح های عمرانی محدوده ای مخاطره انگیز و چالشی است، ضمن اینکه موجب ارتقاء ظرفیت تاب آوری سیستم در قبال تهدیدات می شود، بلکه سبب هوشیاری و دقت نظر مضاعف متولیان پروژه برای ارتقاء ظرفیتهای نرم افزاری و سخت افزاری و در نهایت نیل به اهداف پروژه می شود. این مقاله که ماحصل انجام مطالعه ای در بستر مدیریت ابرطرحهای عمرانی کشور در صنعت احداث سد و نیروگاه های برقابی می باشد، با هدف معرفی رویکردی نوظهور با نام مدیریت تاب آور پروژه نگارش شده است. روش تحقیق در این مطالعه روش تحلیل مضمون می باشد و از تکنیک های کیفی و کمی برای جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده ها استفاده شده است. نتایج حاصل از این مطالعه معرف ابعاد و الزاماتی است که تامین آنها سبب ارتقاء ظرفیت نظام مدیریت پروژه می شود. سبک مدیریت و رهبری، ساختار سازمانی و نیروی انسانی، فرایندها و منابع سازمانی، مدیریت و کنترل شاخصهای عملکردی، مدیریت تعمیرات و نگهداری و اقدامات آمادگی و مدیریت و کنترل بحران از ابعاد شناسایی شده برای استقرار رویکرد مدیریت تاب آور پروژه می باشند و در هر بعدی تعدادی الزام برای تامین آن ابعاد معرفی می شود.

    کلیدواژگان: مدیریت پروژه، الزامات، تاب آوری، مدیریت تاب آور پروژه، طرحهای عمرانی
  • حسین حکیمی خانسر*، جواد پارسا، علی حسین زاده دلیر، جلال شیری صفحات 55-69

    یکی از  موارد مهم در مدیریت پایداری سدهای خاکی، تخمین دقیق مقدار فشار آب حفره ای در بدنه سد در حین ساخت آن است. در این تحقیق از سه مدل متفاوت شبکه ی عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی (ANFIS) و برنامه نویسی بیان ژن (GEP) برای تخمین فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی کبودوال استان گلستان در زمان ساخت مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفت. پنج ویژگی شامل تراز خاک ریزی، زمان ساخت سد، تراز مخزن (آبگیری)، سرعت آبگیری و سرعت خاک ریزی در طول دوره آماری 1388-1391 یا 4 ساله به عنوان ورودی مدل ها در 4 پیزومتر نصب شده در بدنه سد استفاده شده است. سه ویژگی نخست با توجه به تابع همبستگی متقابل موثرترین ورودی ها بودند. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی در دو پیزومتر با توجه به شاخص های آماری، جواب های دقیق تری نسبت به برنامه ریزی بیان ژن ارایه کرده است ولی در دو پیزومتر دیگر این امر برعکس بود. همچنین مدل های ANFIS و GEP در پیزومترهایی که دارای پراکندگی بیشتری بودند جواب های دقیق تری نسبت به مدل ANN ارایه کردند. در نهایت بر اساس مدل GEP روابط ریاضی بین متغیرهای ورودی و متغیر خروجی استخراج شد که برتری این مدل را نسبت به دیگر مدل ها نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سد خاکی، شبکه ی عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی (ANFIS) و برنامه نویسی بیان ژن (GEP)، فشار آب حفره ای
  • ابراهیم انواری، حسن فرازمند، سرور چهرازی مدرسه* صفحات 70-89

    بحران انرژی در سال های اخیر، سیاست مداران و عمده کشورهای جهان را بر آن داشته که با مسایل مربوط به انرژی، برخوردی متفاوت با گذشته داشته باشند و جایگزینی انرژی های فسیلی با انرژی های تجدیدپذیر، از آن جمله انرژی آبی به منظور کاهش و صرفه جویی در مصرف انرژی، کنترل عرضه و تقاضای انرژی و کاهش انتشار گازهای آلاینده با استقبال فراوان مواجه شده است. بر همین اساس تحقیق حاضر به بررسی تاثیر انرژی تجدیدپذیر آبی و هم چنین به عنوان یک مدل جداگانه، به بررسی تاثیر تولید نیروگاه حرارتی بر قیمت برق در ایران طی دوره زمانی 1399-1361 می پردازد. در این راستا، با استفاده از مدل الگوی خودتوضیح با وقفه های گسترده (ARDL)، رابطه تعادلی کوتاه مدت و بلندمدت بین تولید برق در نیروگاه برق آبی و حرارتی و قیمت برق بررسی می گردد. یافته ها نشان می دهند که تاثیر فناوری آبی از نظر کاهش تعرفه های کاربر نهایی، مزایای بهتری نسبت به فناوری حرارتی ارایه می دهد. سایر نتایج نشان می دهند که اثر افزایشی نرخ بهره، نرخ ارز و قیمت نفت کوره به عنوان نهاده مستقیم نیروگاهی نیز بر قیمت برق به تدریج و در بلندمدت تحقق می یابد.

    کلیدواژگان: انرژی تجدیدپذیر، مدل ARDL، نیروگاه برق آبی، نیروگاه حرارتی
|
  • Araz Nami Shabkhaneh, Ali Asghar Mirghasemi * Pages 1-13

    Concrete faced rockfill dams (CFRDs) are among the structures that due to their advantages such ease of construction and low execution costs,have attracted more attention nowadays.Due to the fact that during large earthquakes,the hydrodynamic pressure will be large and cannot be ignored,the main purpose of this research is to apply reservoir hydrodynamic pressure of dam reservoir caused by the earthquake and investigate its effects in three-dimensional analysis using ABAQUS software.The considered dams in this study have 70,100&130 meters height located in the valley with the length to height ratio of  (L/H=1)&(L/H=3). To investigate the effect of the earthquake,a maximum scaled acceleration of 0.6g was used in the carried out analysis.Linear elastoplastic Mohr-Coulomb material model for rockfill embankment, an elastic material model for rocky foundation,and the concrete damage plasticity model for the concrete face are adopted.In order to take into account,the effects of the reservoir hydrodynamic pressure,the reservoir water is represented by acoustic elements with the Lagrangian formulation.It is found that considering the hydrodynamic pressure, increases the settling values by 5to80%,plastic strain by 37%, surface compressive stress by 20to57% and maximum dam crest acceleration up to 2 times in some of the analyzed dams.

    Keywords: Concrete faced rockfill dam, CFRD, Hydrodynamic Pressure, dynamic analysis, 3D analysis, narrow canyons
  • Ali Aalianvari*, Majid Nourian Pages 14-23

    The Azad pumped storage power plant including the pumping and transformer cavern and surge tanks has been located in the Sanandaj-Sirjan formation with the alternation of slate and phyllite and meta sandstone.Due to the sensitivity and special use of these spaces, stability analysis and ensuring the safety of carven is very important.Nowadays, using the surface storage tanks is very costly; Therefore, the use of underground cavernsin large volumeseven in weak rock mass, is more economical than surface reservoirs. Totally, we can classify the main applicable caverns in five groups, including the hydropower plants and pumped storage, liquid storage, storage of nuclear waste disposal, waste water and sewage systems and alsomiscellaneous applications. The aim of studying Pumped Powerhouse - open-damstorage project isexploring the possibility of establishing Pumped - storage powerhouse systems inopen range of reservoir dam and assessing the potential of hydroelectric energy generation in this system

    Keywords: stability analysis, FEM, support system
  • Maryam Parhizkari, Hamed Mazandarani Zadeh* Pages 24-32

    Near the most of real-world decision-making issues, especially in the water resource management area, are multi-objective issues that are taken based on different and conflicting goals. Due to the wide range of application of these issues, different models have been proposed to solve them, NSGA-II and MOPSO are the most important of these multi-objective optimization models. The purpose of this study is to compare the performance of NSGA-II and MOPSO algorithms in solving multi-objective optimal operation of a hydropower reservoir. Due to the fact that the hydropower reservoirs are involved in providing the peak load of the network electricity, a neural network to predict daily energy prices in peak hours was developed initially, then the results were used to optimize the multi-objective operation of Karun 5 Dam reservoir, includes two goals of maximizing annual income and maximizing minimum daily energy production. Although the run time of the NSGA-II method is about twice as high as the MOPSO, the precision of its results is 20% better for both purposes than MOPSO.

    Keywords: Peak consumption, Peak Load, Neural Network, Electricity Network, PAB
  • Ebrahim Esmaeilpoor, Hamed Sarkardeh*, Ebrahim Jabbari Pages 33-42

    Run-of-river hydropower dams almost have a small reservoir and therefore, the spillway starts with the smallest flood in simultaneous with operation of power intakes. In the present study, by forming 16 vortex in different classes using Flow-3D software, the effect of simultaneous operation of spillway and power intakes in Masjed Soleyman dam and power plant was investigated. VOF method and LES model were used for simulating free surface and turbulence, respectively. Regarding the cost of calculations and the amount of error, the network size of 5 mm was selected as the appropriate mesh size. In Class A vortices when the spillway flow is at its peak, the strength of formed vortices reduced about 23%, 36%, and 68% in different intake submerged depths. The results showed that by increasing the discharge of spillway, the formed vortices were weaker. Moreover, spillway flow in Class A formed vortices did not eliminate the vortex, But it caused to change the vortex class to B and C in some cases; However, in the formed vortex of Class B and C, with simultaneous operation of the spillway and power intakes, the vortex disappear completely and rotation was not observed on the surface of the reservoir.

    Keywords: Vortex, intake, numerical modeling, power intake, spillway
  • Laya Olfat*, Jalal Eddin Zare Ashkezari, Seyed Soroush Ghazinouri, Jahanyar Bamdad Soufi Pages 44-54

    Accepetance of the fact that the working context of civil projects is challenging can enhance the resiliency capacity and will increase the project management concentration for improving and developing the software and hardware capabilities to facilitate project success achievement. This article is documented based on a research results in macro-hydropower plants projects management context to represent a new project management approach named as “Resilient Project Management”. Thematic analysis is the chosen research methodology in this study. Different qualitative and quantitative techniques are used in the study. Systematic literature reviewe, opened interviews and closed questionaries are the tools to gather datas inorder to demonostrate the framework. Results showed that there are six main demensions and related requirements to implements resilient project management approach in project management context. Management and leadership style, Organizational structure and human Resources, Working processes and resources, Performance index management and control, Maintenance management and readiness efforts and Chrises control and management are the dimensions of resilient project management approach.

    Keywords: Project Management, Requirements, Resiliency, Resilient Project Management, Civil Engineering Projects
  • Hossein Hakimi Khansar*, Javad Parsa, Ali Hosseinzadeh Dalir, Jalal Shiri Pages 55-69

    One of the basic measures in managing the stability of earth dams is to accurately estimate the amount of pore water pressure in the body of the dam during and after its construction. In this study, three different models of artificial neural network (ANN), adaptive neural-fuzzy inference system (ANFIS) and gene expression programming (GEP) to estimate the pore water pressure in the body of Kabudwal earthen dams at the time of construction have been studied and compared. Five features including fill level, construction time, reservoir level, impounding rate and fill speed have been used during the 4-year statistical period as input of models in 4 piezometers installed in the dam body. The first three features were the most effective inputs according to the cross-correlation function. In this study, the results obtained from artificial neural network (ANN) in two piezometers according to statistical indicators, provided more accurate answers than gene expression programming (GEP) and ANFIS, but in the other two piezometers it was the opposite. Also, ANFIS and GEP models provided more accurate answers in piezometers that had higher data scatter than ANN model. Finally, based on the GEP model, mathematical relationships between input features and output variables were extracted.

    Keywords: Earth dam, artificial neural network (ANN), adaptive neural-fuzzy inference system (ANFIS), gene expression programming (GEP), pore water pressure
  • Ebrahim Anvari, Hasan Farazmand, Sorour Chehrazi Madreseh* Pages 70-89

    The energy crisis in recent years has led politicians and major countries around the world to take energy issues differently from the past and replace fossil fuels with renewable energies, including hydroelectricity, to reduce and save energy, controlling supply and demand energy and reduction of pollutant emissions has been widely welcomed. Accordingly, the present study investigates the impact of hydroelectricity renewable energy and also examines the impact of thermal powerhouse production on electricity price in Iran as a separate model during the period of 1982-2020. In this regard, the short-term and long-term equilibrium relationship are investigated between electricity generation in hydroelectricity and thermal powerhouse and electricity price using Auto Regressive Distributed Lag (ARDL) model. Findings show that the impact of hydroelectricity technology in terms of reducing end-user tariffs, offers better benefits than thermal technology. Other results show that the increasing effect of interest rate, exchange rate and the price of fuel oil is realized gradually and in the long run as a direct input of powerhouse on electricity price.

    Keywords: Renewable energy, ARDL model, hydropower plant, thermal power plant