بررسي فرآيند ته نشيني و تحكيم رسوبات چسبنده مخزن سد دز

Analyzing Processes of Sedimentation and Consolidation of Cohesive Sediments in Dez Dam Reservoir

رسوب گذاري و متعاقب آن تحكيم رسوبات چسبنده در مخازن سدها بخصوص در نزديك ساختگاه سد، مشكلات متعددي را به‌وجود مي‌آورد كه ممكن است منجر به گرفتگي دريچه‌هاي تحتاني و يا ورود رسوبات به درون آبگير نيروگاه گردد. خروج اين رسوبات با روش آبشوئي تنها زماني موفق خواهد بود كه با توجه به پارامترهاي فيزيكي- مكانيكي رسوبات چسبنده تحكيم يافته، شرايط هيدروليكي مناسب ايجاد گردد. هر چند تحقيقات بسيار گسترده‌اي در خصوص توزيع رسوب در مخازن سدها انجام شده است ولي مطالعات در رابطه با رسوبات چسبنده و چگونگي تغييرات پارامترهاي فيزيكي- مكانيكي اين رسوبات نسبت به زمان، بسيار اندك مي‌باشد. از اين رو در اين تحقيق با استفاده از مدل فيزيكي استوانه‌اي شكل به ارتفاع 3/8 متر، قطر 30 سانتي‌متر، نمونه‌هاي خاك چسبنده تحت شرايط رسوب گذاري و سپس تحكيم قرار گرفته و پارامترهايي چون وزن مخصوص ظاهري خاك، نسبت پوكي و پارامترهاي تحكيم اندازه‌گيري گرديدند. با توجه به اهميت سد دز و پيش بيني اين‌كه تا پنج سال آينده رسوبات چسبنده وارد نيروگاه مي‌شوند، نمونه‌هاي رسوبي تهيه شده از مخزن سد دز مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج اين تحقيق نشان داد كه تغييرات غلظت رسوب در فرايند ته نشيني و تحكيم نسبت به زمان به صورت تابع لگاريتمي با چهار مرحله كامــلاً مـجزا مي‌باشد. هم‌چنين در اين تحقيق روابط تنش مؤثر- ضريب نفوذپذيري- نسبت پوكي به صورت روابط نمائي استخراج گرديد كه از اين روابط مي‌توان در مدل‌هاي رياضي پيش بيني تحكيم رسوبات چسبنده در سدهاي مخزني استفاده كرد. نتايج اين مطالعه با مطالعات محققين ديگر نيز مقايسه و نشان داد كه روابط به‌دست آمده از اين تحقيق مورد تأييد است.

Sedimentation and consolidation of cohesive sediments near the dam body can cause many problems such as clogging the bottom outlets and entering the sediments into the hydropower intakes. Flushing of these sediments through the bottom outlet will be successful only if the hydraulic conditions are designed according to the physical and mechanical properties of consolidated sediments. During the past decades many researches have been conducted on the distribution of non cohesive sediments in the reservoir, yet little information is available for cohesive sediments. Therefore the main purpose of this study is to conduct a physical model study to investigate the process of sedimentation and consolidation of cohesive sediments in the dam reservoir. The experimental tests were conducted in a settling column test with a height of 3.8 m and diameter of 0.3m. The sediment samples were collected from the Dez dam reservoir since it is predicted that in less than 5 years the sediment will reach to such an elevation that can enter into the hydropower intakes. The obtained results show that there is a an algorithmic relationship between the time and changing of the sediment concentration during the sedimentation and self-weight consolidation processes. This process can be divided into four separate phases. It is also of note that in this paper the effective stress-void ratio and coefficient of permeability – void ratio relationship were obtained as a power relationship, which are in agreement with the results obtained by other investigators. These relationships can be used as primary data in the mathematical model of sedimentation and consolidation.