تحليل تراوش در شرايط افزايش ظرفيت مخزن با بالا بردن تراز سرريز (مطالعه موردي: سد خاكي كمال صالح)

Analysis of seepage in the conditions of increased reservoir capacity by raising the spillway level (Case study: Kamal-Saleh earth dam)

تراوش يكي از دلايل اصلي تهديد پايداري سدهاي خاكي است كه مي‌­تواند سازه سد را تضعيف و سبب جوشش، شسته­ شدن مصالح درون بدنه يا پي سد و نهايتا تخريب آن گردد. در اين تحقيق تحليل تراوش سد خاكي كمال­ صالح با استفاده از نرم افزار Seep/W در سه شرايط تراوش پايدار، افت سريع و پايان ساخت براي وضعيت فعلي سد و همچنين براي افزايش تراز سرريز در شرايط تراوش دائمي انجام شد. تأثير افزايش ارتفاع سرريز بر روي ميزان تراوش از بدنه و پي سد، گراديان هيدروليكي و سطح فرياتيك بررسي گرديد. به منظور بررسي رفتار سد در شرايط افزايش ظرفيت مخزن، تحليل تراوش براي تراز فعلي سرريز و افزايش تراز در گام‌­هاي يك متري انجام شد. بر اساس نتايج نرم‌­افزار، سد در برابر تراوش براي تراز فعلي سرريز در هر سه شرايط پايدار بود و ضرايب اطمينان لازم را تأمين مي­‌كرد. در شرايط افزايش تراز سرريز، مقدار تراوش و گراديان هيدروليكي خروجي افزايش و ضريب اطمينان در برابر جوشش كاهش ­يافت به طوري كه با افزايش تراز سرريز سد به ميزان 4 متر، مقدار تراوش عبوري از بدنه و پي سد 85 درصد و ضريب اطمينان در برابر جوشش4/5 درصد كاهش يافت اما در تمام اين شرايط سد در برابر جوشش پايدار بود. در ارتفاع فعلي سرريز و در شرايط افزايش ارتفاع، تطابق مناسبي بين خط فرياتيك حاصل از روش­ تحليلي منتخب و محاسباتي وجود داشت. بيشترين تطابق در پوسته بالادست و هسته و بيشترين اختلاف در محل برخورد خط فرياتيك با دامنه پايين ­دست سد ديده شد.

Seepage is one of the main threats to the stability of the earth dam, which can weaken the dam structure and cause piping, washing the earth dam materials inside the body or foundation and eventually its failure. In this study, seepage analysis of Kamal-Saleh earth dam was performed using Seep/W software under three conditions of steady-state, rapid drawdown and end of construction for the current dam as well as for increased spillway level in stable seepage condition. The effect of increasing the height of spillway on the seepage rate inside the body and foundation of the dam, hydraulic gradient and phreatic surface was investigated. To evaluate the dam behavior in the conditions of increasing reservoir capacity, seepage analysis was performed for the current level and increased levels of spillway by one-meter intervals. According to the software results, the dam was safe against seepage in the current spillway level in every three conditions and provided the required factors of safety. In the conditions of increased spillway level, the amounts of seepage and the hydraulic gradients increased and the factors of safety against boiling decreased in a way that by increasing the dam spillway level equal to 4 meters, the seepage through the dam body and foundation increased 85% and the safety factor against boiling decreased 4.5% but in all these conditions, the dam was safe against boiling. In the current and increased levels of the spillway, there are the appropriate similarity of phreatic lines produced by the selected analytical method and Seep/W. The most similarity is seen in the upstream shell and core and the maximum difference is seen in the phreatic line intersection with the downstream slope of the dam.