بررسی روند شکست سد و خطرات ناشی از آن درصورت وقوع ( مطالعه موردی سد درودزن)
محورهای موضوعی : تحلیل، طراحی و ساخت سازه های آبی
1 - استادیار گروه عمران، واحد سپیدان، دانشگاه آزاد اسلامی، سپیدان، ایران
کلید واژه: شکست سد, سد خاکی, مدل MIKE 21, روش عددی ,
چکیده مقاله :
اهمیت مسئله شکست سد از آنجا ناشی می‌شود که این حوادث خطرات جدی برای جوامع انسانی به همراه دارند. سدها به عنوان سازه‌های کلیدی در مدیریت منابع آبی و تولید انرژی، نقش مهمی در زندگی انسان‌ها ایفا می‌کنند و هر گونه شکست در آنها می‌تواند به خسارات جانی و مالی قابل توجهی منجر شود. با توجه به اهمیت سدها، به‌ویژه سدهای خاکی، بررسی و تحلیل عوامل شکست آنها اهمیت بالایی دارد. سد خاکی درودزن یکی از سدهای مهم کشور است که در تأمین آب و کشاورزی منطقه نقش حیاتی دارد. هدف از این مطالعه بررسی روند شکست سد و خطرات ناشی از آن درصورت وقوع (مطالعه موردی سد درودزن) است. در این تحقیق برای تحلیل دقیق‌تر، از مدل‌سازی عددی با نرم‌افزار MIKE 21 استفاده شده است که قابلیت شبیه‌سازی دقیق جریان آب و رفتار سازه را در شرایط مختلف دارد. این مدل‌سازی به ارزیابی تأثیرات شکست سد بر مناطق پایین‌دست کمک می‌کند و شامل محاسبه سطح سیلاب، سرعت جریان آب و تعیین مناطق است. نتایج مدل‌سازی نشان می‌دهد که شکست سد درودزن می‌تواند باعث سیلاب‌های شدید و خسارات گسترده در مناطق پایین‌دست شود و به مناطق مسکونی، زمین‌های کشاورزی و زیرساخت‌های حیاتی آسیب برساند. این یافته‌ها بر لزوم اقدامات پیشگیرانه و طراحی صحیح سدها تأکید دارند. همچنین، آموزش و آگاهی‌بخشی به جوامع محلی درباره خطرات بالقوه شکست سد و برگزاری نمایش‌‌های امدادی دوره‌ای، می‌تواند به کاهش تلفات و خسارات کمک کند. این تحقیق نشان می‌دهد که با استفاده از روش‌های علمی و فناوری‌های پیشرفته، می‌توان خطرات شکست سدها را کاهش داده و از خسارات جانی و مالی جلوگیری کرد.
Dam failures pose significant risks to human communities, as these critical structures are essential for water resource management and energy production. Consequently, any failure can result in substantial loss of life and property. This study examines the factors contributing to dam failures, specifically focusing on the Doroudzan earth dam, which plays a vital role in regional water supply and agriculture. The purpose of this study is to investigate the dam failure process and associated risks: A case study of Doroudzan dam. MIKE 21 software was employed to analyze these risks and provide detailed numerical modeling. MIKE 21 enables precise simulation of water flow and structural behavior under various scenarios, facilitating a comprehensive assessment of potential dam failure impacts on downstream areas.
The results indicate that failure of the Doroudzan earth dam could lead to catastrophic flooding, causing widespread damage to downstream communities. Simulations highlight that residential areas, agricultural lands, and critical infrastructure are particularly vulnerable, emphasizing the need for optimal dam design and proactive risk management measures. Raising community awareness about dam failure risks and promoting emergency preparedness through regular drills can further mitigate human and financial losses. This study underscores that adopting scientific approaches and leveraging advanced technologies such as MIKE 21 can significantly reduce the adverse effects of dam failures, helping to protect lives and minimizing property damage.
Atallah, T. A. (2002). A review on dams and breach parameters estimation. Hydrosystem Engineering M. Sc (Doctoral dissertation, Thesis, Department of Civil and Environmental Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University).
Bigdeli, M., Taheri, M., & Mohammadian, A. (2022). Numerical modeling of dam-break flood flows for dry and wet sloped beds. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 29(3), 259–269. https://doi.org/10.1080/09715010.2022.2052986
Costa, J. E. (1988). Floods from dam failures. Open-File Report, 85-560. https://doi.org/10.3133/ofr85560
Das, S., Priyadarshana, A., & Grebby, S. (2024). Monitoring the risk of a tailings dam collapse through spectral analysis of satellite InSAR time-series data. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 38(8), 2911-2926. https://doi.org/10.48550/arXiv.2302.00781
DHI. (2024). MIKE21 user manual. DHI Software.
Dorn, H., Vetter, M., & Höfle, B. (2014). GIS-based roughness derivation for flood simulations: a comparison of orthophotos, LiDAR and crowdsourced geodata. Remote sensing, 6(2), 1739-1759. https://doi.org/10.3390/rs6021739
Hydrologic Engineering Center. (2014). HEC-RAS river analysis system user's manual. U.S. Army Corps of Engineers.
Froehlich, D. C. (2008). Embankment dam breach parameters and their uncertainties. Journal of Hydraulic Engineering, 134(12), 1708-1721. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2008)134:12(1708)
Haltas, I., Elçi, S., & Tayfur, G. (2016). Numerical simulation of flood wave propagation in two-dimensions in densely populated urban areas due to dam break. Water Resources Management, 30, 5699-5721. https://doi.org/10.1007/s11269-016-1344-4
Mostafa, M. M., & Zhenzhong, S. (2023). Effect of zones' dimensions and geometry on seepage through zoned earth dams. Journal of Engineering and Applied Science, 70(1), 46. https://doi.org/10.1186/s44147-023-00223-7
Pareta, K. (2024). 1D-2D hydrodynamic and sediment transport modelling using MIKE models. Discover Water, 4(1), 94. https://doi.org/10.1007/s43832-024-00130-9
Sun, R., Wang, X., Zhou, Z., Ao, X., Sun, X., & Song, M. (2014). Study of the comprehensive risk analysis of dam-break flooding based on the numerical simulation of flood routing. Part I: model development. Natural hazards, 73, 1547-1568. https://doi.org/10.1007/s11069-014-1154-z
Urzică, A., Mihu-Pintilie, A., Stoleriu, C. C., Cîmpianu, C. I., Huţanu, E., Pricop, C. I., & Grozavu, A. (2021). Using 2D HEC-RAS modeling and embankment dam break scenario for assessing the flood control capacity of a multi-reservoir system (NE Romania). Water, 13(1), 57. https://doi.org/10.3390/w13010057
Wahl, T. L. (2004). Uncertainty of predictions of embankment dam breach parameters. Journal of Hydraulic Engineering, 130(5), 389–397. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2004)130:5(389)
Wang, H., Li, D., Sheng, T., Sheng, J., Jing, P., & Zhang, D. (2023). A modeling of human reliability analysis on dam failure caused by extreme weather. Applied Sciences, 13(23), 12968. https://doi.org/10.3390/app132312968