پژوهش های مهندسی آب ایران

پژوهش های مهندسی آب ایران

تحلیل تأثیر موقعیت هسته سد و گرادیان هیدرولیکی و نیروی زیر فشار در سدهای خاکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
ابراهیم اسدی 1
مهدی سلطانی ستوبادی 2
توحید امیدپور علویان 3
حامد فرشباف آقاجانی 4
حسین آذری قلعه کندی 5
1 استادیار دانشگاه شهید‌ مدنی آذربایجان-گروه مهندسی عمران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی عمران-آب و سازه‌های هیدرولیکی-دانشگاه شهیدمدنی آذربایجان
3 دانشجوی دکترای، مهندسی عمران -آب و سازه‌های هیدرولیکی-دانشگاه مراغه،
4 دانشیار دانشگاه شهید مدنی آذربایجان - گروه مهندسی عمران
5 کارشناسی ارشد، مهندسی عمران -آب و سازه‌های هیدرولیکی- دانشگاه شهید مدنی آذربایجان
10.22034/ijwer.2025.517198.1075
چکیده
سدهای خاکی در مدیریت سیلاب، تأمین آب شرب، کشاورزی و تولید انرژی نقش مهمی دارند. انتخاب موقعیت مناسب هسته نفوذناپذیر برای کنترل نشت، توزیع فشار و پایداری سازه حیاتی است. این پژوهش با استفاده از داده‌های واقعی سد خاکی در آذربایجان شرقی، تأثیر موقعیت هسته بر گرادیان هیدرولیکی و نیروی زیر فشار را بررسی کرد. مدل‌سازی عددی با نرم‌افزار GeoStudio (ماژول Seep/W) و روش اجزای محدود انجام شد. سه موقعیت هسته (مرکزی، متمایل به بالادست و متمایل به پایین‌دست) با شرایط مرزی و مصالح یکسان مدل‌سازی شدند. نتایج نشان داد که هسته مرکزی گرادیان هیدرولیکی را 40% کاهش داده و نشت را به 2.5 لیتر بر ثانیه در متر محدود کرد، که با توزیع یکنواخت فشار، پایداری بهینه‌ای فراهم نمود. هسته متمایل به بالادست گرادیان هیدرولیکی را 25% افزایش داد و نیروی زیر فشار به 120 کیلوپاسکال رسید که خطر ناپایداری را نشان می‌دهد. هسته متمایل به پایین‌دست نیروی زیر فشار را 35% نسبت به حالت مرکزی (150 کیلوپاسکال) افزایش داد که ریسک آسیب‌های ساختاری را بالا برد. این یافته‌ها بر اهمیت هسته مرکزی در کاهش نشت، گرادیان هیدرولیکی و نیروی زیر فشار تأکید دارند. انتخاب نادرست موقعیت هسته، به‌ویژه در پایین‌دست، فشارهای داخلی و مخاطرات را افزایش می‌دهد. این مطالعه راهنمایی عملی برای طراحی بهینه سدهای خاکی و ارتقای ایمنی و پایداری آن‌ها ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موقعیت هسته
گرادیان هیدرولیکی
فشار زیر
کنترل نشت
پایداری سد خاکی

موضوعات