منصة الرسائل والاطاريح: التصميم الأمثل لسدة مع الأخذ بالأعتبار وجود مخاطر التربة الأنهيارية

الخلاصة

غالبًا ما تتعرض الهياكل الهيدروليكية ، مثل السدود ، الهدارات ، السدات ، و النواظم لتسرب المياه تحت أساساتها بسبب ارتفاع منسوب الماء المحجوز. يمكن أن يتسبب تسرب المياه هذا في حدوث مشكلات كبيرة عندما يتم بناء مثل هذه الهياكل على تربة قابلة للأنهيار. في هذة الدراسة تم دراسة سدة مبنية على تربة جبسية و هي تربة (معروفة بأنهياريتها العالية نتيجة لذوبان الاملاح الجبسية عند تعرضها الى المياة) لأيجاد التصميم الامثل لمقطع اساس السدة في ظل ظروف وجود تربة انهيارية في اساساتها. ولتحقيق هذا الهدف تم تحضير عينات تربة جبسية باستخدام طريقة تعويض الوزن بمستويات متفاوتة من محتوى الجبس بنسبة 20٪ و 25٪ و 35٪ من وزن الجزء الناعم في عينات التربة الطبيعية. جمعت ست عينات من التربة من ضفة نهر الفرات في الكفل بمحافظة بابل، العراق. تم إجراء العديد من الفحوصات المختبرية على عينات التربة الطبيعية والجبسية المحضرة ، بما في ذلك الاختبارات الفيزيائية ، الاختبارات الكيميائية ، اختبارات النفاذية المشبعة ، اختبارات غسل الاملاح الجبسية واختبارات القص المباشر لحساب معاملات مقاومة عينات التربة الجبسية قبل اختبار الغسل وبعده. أظهرت النتائج أن محتوى الجبس الأولي له تأثير سلبي على النفاذية المشبعة. مع تقدم عملية غسل الاملاح ، تزداد نفاذية التربة بسبب توسع وتطور المساحات الفارغة داخل كتلة التربة نتيجة ذوبان الاملاح ، مما يسمح بتسرب أكبر للمياه الناتج عن انحلال أملاح الجبس. في هذه الدراسة تم استخدام برنامج جيو ستوديو لأجراء التحليل العددي للتسرب اسفل السدة حيث يستخدم هذا البرنامج طريقة العناصر المحددة للحصول على الحل العددي لمشكلة التسرب. تم تحليل 200 مقطع للسدة بمختلف الابعاد و قد تم تحليلها جميعا تحت افتراض بوابات مغلقة تماما. يوضح التحليل االحدودي للتسرب تحت أرضية السدة أن معدل التسرب يتناقص مع زيادة عمق جدار القطع عند المنبع ؛ و ايضآ أصبح هذا التناقص في مقدار التسرب أكثر وضوحًا عند زيادة طول أرضية السدة الكلي بسبب زيادة طول خط الزحف للمياة المتسربة تحت اساس السدة. لوحظ تناقص تدرج المخرج للمياة المتسربة مع زيادة عمق جدار القطع في اتجاه مجرى النهر ؛ أظهرت النتائج أن الحد الأدنى لقيمة التدرج الخارجي عندما يكون طول أرضية السدة الكلي وعمق القطع في اتجاة النهر يساوي (5.24 و 2.38) على التوالي ، حيث هذه القيم عند تحليل التسرب للسدة بدون ابعاد. أما تأثير ضغط الرفع الاقصى على أرضية السدة ، فقد أظهرت النتائج أن ضغط الرفع الناتج من ضغط المياة المتسربة تحت الاساس يتناقص مع زيادة عمق جدار القطع في المقدم. من اجل ايجاد التصميم الهيدروليكي الامثل للسدة في مسألة الامثلية اللاخطية تم استخدام طريقة الخوارزمية الجينية ضمن برنامج الماتلاب. كان الهدف في هذه الدراسة هو تقليل حجم المواد الانشائية و تقليل مقدار التسرب اسفل السدة. تم تنفيذ الخوارزمية الجينية بأستخدام احجام مختلفة للمجتمع حيث كانت حجوم المجتمع (1400, 1000, 600, 200). أشارت النتائج إلى أن حجم المجتمع 600 كان كافياً للحصول على حل لمشكلة الامثلية غير الخطية المقيدة من أجل التصميم الهيدروليكي الأمثل للسدة المعنية. تم تقديم مخططات تصميمية لتطبيق مشكلة الأمثلية ، باستخدام سدة أبو صخير كمثال على التصميم لإعادة تصميم الأبعاد المثلى للسدة من مخططات التصميم الحالية في ظل ظروف وجود تربة جبسية في اساس السدة. أوضحت النتائج أن جميع أبعاد السدة قد تناقصت ماعدا عمق جدار القطع بالمقدم وسماكة طبقة الفلتر المقلوب. تم حساب معايير التصميم من حيث السلامة ضد االظاهرة الانبوبية في اساس السدة حيث يكون التدرج الفعلي للمخرج المحسوب من أبعاد السدة يساوي 0.0445 ، ومن الأبعاد المثلى 0.0433 ، وهو أقل من تدرج المخرج الحرج (0.976). تم حساب معامل الامان ضد الانزلاق من ابعاد السدة وجد انة يساوي 8.86 ومن الابعاد المحسوبة من المخططات التصميمية يساوي 7.23.