وبلاگ

1-1- دورنمای تحقیق
آب به عنوان اساسی ترین ماده برای تشكیل حیات و ادامه چرخه زندگی موجودات زنده، از ابتدای پیدایش انسان از اهمیت فوق العاده ای برخوردار بوده است. چنانچه اولین تمدن های بشری در كنار آب شیرین رودخانه شكل گرفته است. اهمیت وجود آب برای ادامه زندگی و بدست آوردن مواد غذایی دامی و كشاورزی با كمك آن از یك سو و در دسترس نبودن آب شیرین در تمام مناطق كره زمین از سوی دیگر باعث گردید تا انسان در طول دوران حیات خود به فكر راهی برای انتقال و مهار و ذخیره آب بیفتد. اصلی ترین روش برای مهار و ذخیره آب جاری رودخانه ها، استفاده و ساخت سدها و بندها بر روی آنها می باشد كه در طول تاریخ به شكل ها و با روشهای مختلفی ساخته و مورد استفاده قرار گرفته اند. آب موجود در مخزن سدها به علت داشتن پتانسیل بالا همواره به دنبال راهی برای فرار و حر كت به سمت پایین

 دست سد می باشد كه با حادثه ای امكان تخریب سد و روانه شدن حجمه عظیمی از همان آبی كه مایع حیات بود وجود دارد و این پدیده می تواند خسارات جبران ناپذیری وارد نماید.

همانطور كه بیان شد شكست سد از جمله وقایعی است كه خسارات مالی و جانی زیادی به همراه دارد. لذادر طراحی سدها باید این پدیده به طور كامل مورد مطالعه قرار گیرد تا تمهیدات لازم جهت كنترل سیلابهای بزرگ، ناشی از شكست سد صورت گیرد. به علت رویارویی باآزاد شدن حجم عظیمی از آب پشت سد به صورت ناگهانی و بروز امواج سهمگین با سرعت زیاد و زمان كم برای اخطار عواملی چون میزان سرعت امواج و ارتفاع جریان از دیرباز مورد توجه و مطالعه محققین بوده است. جهت بررسی پدیده شكست، محققین معادلات حاكم بر آبهای كم عمق را در نظر گرفته و با توجه به عدم وجود روشهای دقیق ریاضی جهت حل این معادلات در حالت كلی روش های عددی متفاوتی را پیشنهاد كرده اند. این پدیده در ابتدا بوسیله روابط تجربی و تحلیلی و یا ساخت مدلهایی در ابعاد كوچكتر از اندازه طبیعی مورد بررسی و اندازه گیری قرار می گرفت، كه این روشها علاوه بر داشتن مشكلات ناشی از عدم تطابق كامل با نمونه اصلی در اكثر موارد دارای هزینه های بالای اجرایی بودند . اما پس از ظهور كامپیوترهای با قدرت محاسباتی بالا و در راستای آن معرفی روشهای حل عددی معادلات دیفرانسیل كه وابسته به استفاده از این ماشین های محاسباتی می باشند، این پدیده نیز همانند دیگر پدیده های علمی بوسیله روش های مختلف عددی مورد تحلیل و بررسی محققین بسیاری قرار گرفت. روشهای مورد استفاده در حل عددی معادلات به لحاظ روش حل معادلات و نوع شبكه بندی محیط مورد بررسی، قابل تقسیم بندی می باشند.اصلی ترین روشهای عددی مورد استفاده روشهای تفاضل محدود، المان محدود و حجم محدود می باشند كه هر كدام دارای قابلیت ها و معایبی می باشند.
2-1- اهداف تحقیق
خسارات ناشی از پدیده شكست سد در دهه های گذشته به حدی بوده است كه عملا، مطالعه سدها بدون در نظر گرفتن این پدیده در آنها را به امری غیر مهندسی و غیر قابل قبول تبدیل نموده است اثر این پدیده می تو اند باعث خسارات غیر قابل جبران به خود سد و تاسیسات آن و خسارات جانی و مالی فراوان به انسانها گردیده اند. با توجه بهاهمیت مسئله، لزوم شناخت چگونگی عملكرد آن، برآورد محل و مقدار سیلاب و متعاقبا راههای كنترل، ممانعت و مدیریت آن یكی از مهمترین پارامترها در مطالعه این سازه های بزرگ، استراتژیك، پر هزینه و حیاتی می باشد.
با اینكه در دهه های گذشته روشهای مختلف تجربی، تحلیلی و عددی برای محاسبه مقدار دقیق این پدیده مورد استفاده قرار گرفته است، ولی تمامی روشهای یاد شده از معایب و مزایایی برخوردار می باشند. در این تحقیق از تلفیق یك روش عددی مبتنی بر روش حجم محدود كه در مدلسازی جریان سیالات بسیار مناسب و كاربردی می باشد، به همراه استفاده از روش شبكه بندی محیطی ورنوی كه در مسائل با هندسه پیچیده و نامنظم بسیار تطبیق پذیر و كاربردی می باشد، استفاده گردیده است تا به كمك آنها بتوان پدیده مورد بررسی را به نحوی دقیق تر، با سرعت زمانی بالاتر و روشی قابل تطبیق تر با شرایط نمونه اصلی طرح مورد ارزیابی قرار گیرد.
از طرفی ارائه روش حلی جدید در مهندسی عمران كه در آن از تلفیق دو روش حجم محدود و شبكه بندی ورنوی برای شبیه سازی جریان سیال استفاده شده است، روزنه ای كوچك ولی كاربردی را برای كارهای عددی آتی در این رشته و به خصوص در رشته هیدرولیك و مهندسی آب بوجود می آورد، و امید است مورد استفاده و مفید فایده محققین بعدی كه به روشهای عددی علاقه مند می باشد قرار گیرد.