ارزيابي ريسك روگذري سد تبارك¬آباد بر پايه تحليل فراواني يك متغيره و دو متغيره سيلاب

Overtopping Risk Evaluation of Tabarak-Abad Dam based on Univariate and Bivariate Flood Frequency Analysis

از ميان دلايل مهم شكست سد خاكي روگذري عمده ­ترين دليل است. در تحليل شكست سد به علت روگذري تحليل عدم قطعيت و محاسبه ريسك ضروري است. در اين پژوهش كاربرد تحليل ريسك شكست سد خاكي بر اثر سرريز شدن آب از بدنه سد بر پايه تحليل فراواني يك متغيره و دو متغيره سيلاب با استفاده از توزيع لوگ نرمال براي سد خاكي تبارك­آباد واقع در خراسان رضوي بررسي شده است. نتايج تحليل فراواني دو ­متغيره سيلاب در شش هيدروگراف جريان ورودي و با در نظر گرفتن V Qp– (تركيب دبي و حجم سيلاب) براي دورۀ ­بازگشت­­هاي توأم 50، 100 و 200 سال ارائه شده است. ريسك روگذري بر اساس تحليل فراواني تك متغيره سيلاب و براي همۀ هيدروگراف­هاي حاصل از تحليل فراواني دو متغيره و شش تراز اوليۀ آب در مخزن با درنظرگرفتن دبي اوج سيل، تراز اوليه آب و ضريب دبي سرريز به‌عنوان متغيرهاي غيرقطعي ارزيابي شده است. براي انجام تحليل عدم قطعيت از روش شبيه ­سازي مونت­كارلو و تكنيك نمونه­گيري لاتين هايپركيوب استفاده شده ­است. نهايتاً، نتايج به‌دست‌آمده با استفاده از هر دو روش تحليل فراواني سيلاب يك ­متغيره و دومتغيره در دورۀ بازگشت‌هاي مختلف با هم مقايسه گرديد. نتايج نشان داد كه ريسك روگذري برآورد شده در همۀ دورۀ بازگشت­ها بر اساس تحليل فراواني سيلاب دو متغيره بيشتر از روش تك متغيره بوده كه خطرات بيشتري به همراه دارد. همچنين هيدروگراف V1-Q كه داراي بيشترين حجم سيلاب بوده، در همۀ ارتفاع­ها از ريسك بيشتري نسبت به بقيه هيدروگراف­ها برخوردار است. در برآورد ريسك روگذري بر اساس تحليل فراواني يك متغيره و دو متغيره، بالارفتن تراز آب در مخزن، نسبت به استفاده از سيلاب‌هاي با دورۀ بازگشت طولاني­تر، منجر به روند افزايش ريسك محسوس‌تري خواهد شد، به‌طوري‌كه در ارتفاع 66 متري تراز سطح آب، مقدار ريسك روگذري براي سد بسيار بالا است.

Among the most important causes of dam failure, overtopping is the main causes. Analysis of dam failure due to overtopping is essential to calculate the failure risk considering the uncertainties. In this study, the application of risk analysis for earth dam failure due to overtopping based on univariate and bivariate flood frequency analysis has been investigated using log-normal distribution for the Tabarak-Abad earth-fill dam located in Khorasan Razavi province of Iran. Considering Qp – V combinations (flood peak discharge - flood volume) for the joint return periods of 50, 100 and 200 years, the results of the bivariate flood frequency analysis have been proposed in the form of six inflow hydrographs. The overtopping risk has been evaluated based on the univariate flood frequency analysis for all hydrographs resulted from bivariate frequency analysis with different return periods and six initial depth of water in the reservoir, considering quantile of flood peak discharge, initial depth of water in the reservoir and discharge coefficient of spillway as uncertain variables. Uncertainty analysis is conducted using Monte Carlo simulation method and Latin hypercube sampling technique. Finally, comparison of univariate and bivariate flood frequency analysis within different periods indicates that bivariate flood frequency analysis method resulted in greater estimated overtopping risk values in all return periods which is accompanied with higher degree of risk. Also, the V1-Q hydrograph, which has the highest volume of flood, is associated with a higher risk in all waterlevels in comparison to other hydrographs. Moreover, to evaluate overtopping risk based on univariate and bivariate frequency analyses, the increasing trend of risk values for rising water level in the reservoir is more tangible than that of increasing return periods. So that at the water level of 66 meters, overtopping risk for the dam is very high.