11768

11768

تحليل اعتمادپذيري ارتفاع سد با در نظر گرفتن عدم قطعيتهاي هيدرولوژيكي و هيدروليكي

دكتري

عمران - مهندسي آب

اسفند ماه 1391

اسفند ماه 1391

دكتر باقر ذهبيون

چكيده هدف از انجام اين تحقيق تحليل اعتماپذيري ارتفاع سد بر مبناي محاسبه ريسك روگذري با در نظر گرفتن عدم قطعيت‌هاي هيدرولوژيكي و هيدروليكي است. جهت تحليل ريسك روگذري سد، تحليل عدم قطعيت و توليد تصادفي كليه اجزا مرتبط با ريسك روگذري سد، از روش مونت كارلو استفاده شد. سعي شد كليه عوامل موثر در ايجاد تراز سيلاب در مخزن سد شناسايي و عدم قطعيت آنها لحاظ شود. در اولين مرحله، بارش به عنوان عامل اصلي و مولد سيلاب بررسي شد. جهت تحليل عدم قطعيت بارش و لحاظ كردن عدم قطعيت‌هاي متغيرهاي تاثير گذار بر آن، يك مدل توليد تصادفي وقايع بارش، شامل مدت و الگوي بارش به نام RPG توسعه داده شد. جهت تكميل فرآيند توليد سيلاب،‌ مدل بارش – رواناب HEC-1 انتخاب گرديد. با استفاده از تلفيق مدل RPG و HEC-1 و در نظر گرفتن عدم قطعيت‌هاي بارش و پارامترهاي مدل بارش – رواناب، وقايع سيلاب توليد شدند. در ادامه‌ي شبيه‌سازي مونت‌كارلو و توليد تصادفي سيلاب، وقايع سيلاب وارد مخزن سد مورد مطالعه(سد جاميشان) شده و رونديابي سيلاب با در نظر گرفتن عدم قطعيت‌هاي آبگذري سيستم تخليه سيلاب انجام شد. پس از رونديابي سيلاب و محاسبه تراز آب در مخزن، تراز آب در مخزن (بارگذاري سيستم) با ارتفاع سد (مقاومت سيستم) مقايسه شد. در نهايت، با استفاده از تعداد زيادي شبيه‌سازي، ريسك روگذري سد در گزينه هاي مورد بررسي تعيين شد. به منظور كاهش زمان اجراي تحليل اعتمادپذيري با استفاده از تئوري منحني‌ بارش آستانه و استفاده از شبيه‌سازي مونت‌كارلو شرطي،‌ مشكل مدت طولاني تحليل ريسك روگذري بر اساس شبيه سازي مونت كارلو برطرف گرديد. نتايج نشان داد كه بارش هاي با عمق بارش كمتر و مدت طولاني، عدم قطعيت كمتري در مقايسه با بارش‌هاي داراي عمق زياد و مدت كوتاه دارند. بدين صورت كه بارش هاي با عمق بارش كمتر از 6/2 ميلي متر و نوع الگوي بارش 2 كمترين عدم قطعيت الگوي زماني بارش را دارند. همچنين در ايجاد عدم قطعيت برآورد حجم و پيك سيلاب، موثرترين پارامترهاي مدل بارش-رواناب HEC-1 و متغيرهاي مرتبط با بارش، به ترتيب الويت عبارتند از مدت بارش، الگوي زماني بارش و پارامترهاي تلفات هستند. نتايج بدست آمده از تحليل ريسك نيز نشان داد كه تاثير تراز نرمال بهره برداري بر ريسك روگذري سد جاميشان نسبت به ساير متغيرها نظير عرض سرريز و تراز تاج سد بطور معني‌دار بيشتر است. بدين صورت كه كه نرخ متوسط تغييرات ريسك شكست سد جاميشان به ازاي تغييرات واحد تراز نرمال بهره برداري و تاج سد به ترتيب برابر 1/3 و 56/1 درصد است، در صورتي كه نرخ متوسط تغييرات ريسك شكست سد جاميشان به ازاي تغييرات واحد عرض سرريز در حدود 03/0 است. از اين رو، تاثير تغييرات حجم كنترل سيلاب نسبت به تغييرات آبگذري سرريز بر ريسك روگذري سد جاميشان بيشتر است. از ديگر نتايج اين تحقيق تاثير استفاده از الگوريتم SUFI در تعيين باند تغييرات پارامترهاي مدل HEC-1 و استفاده از اين باند در برآورد ريسك روگذري سد جاميشان است. نتايج نشان داد در صورت استفاده از الگوريتم SUFI در تعيين باند تغييرات پارامترهاي مدل HEC-1، ريسك روگذري سد جاميشان 7/0 درصد بيشتر در مقايسه با حالتي كه باند تغييرات پارامترها بصورت بهينه تعيين نشود، بيشتر برآورد مي‌گردد. در نهايت، بررسي تاثير عدم قطعيتهاي هيدروليكي و هيدرولوژيكي بر ريسك روگذري سد جاميشان نشان داد كه عدم قطعيت‌هاي هيدرولوژيكي متغيرهاي بارش و پارامترهاي مدل بارش-رواناب اثر فزاينده و عدم قطعيت‌هاي هيدروليكي سيستم تخليه سيلاب اثر كاهنده دارند. واژه‌هاي كليدي: اعتماد پذيري، ريسك، عدم قطعيت، روگذري سد، مونت كارلو،