بررسي عددي تأثير همزمان شيب ديواره كناري و شكل هندسي مخزن بر خصوصيات سيلاب ناشي از شكست سد در حالت بستر خشك

Numerical Study of Simultaneous Effect of the Sidewall Slope and the Geometric Shape of Reservoir on the Flood Characteristics Caused by Dam Break on Dry Bed Condition

سدها جزو سازه‌هايي هستند كه عليرغم اثرات محيط­ زيستي عمدتاً به‌ منظور تأمين آب و انرژي ساخته مي‌شوند. شكست سد سبب ايجاد جريان عظيمي مي‌شود كه سيلاب در نواحي پايين‌دست را به‌ دنبال دارد. به همين دليل تعيين خصوصيات جريان شكست سد از جمله عمق جريان و سرعت انتشار موج از اهميت بالايي برخوردار است. در اين پژوهش تأثير هم‌زمان شكل هندسي مخزن در پلان و شيب ديواره كناري مخزن بر الگو و چگونگي حركت موج سيلابي ناشي از شكست سد به‌صورت مدل‌سازي عددي سه‌بعدي با استفاده از نرم‌افزار Flow3D انجام شد. بدين منظور از چهار شكل مختلف مخزن در پلان شامل مخزن عريض، ذوزنقه‌اي، L شكل و طويل با شيب‌هاي ديواره كناري 30، 45، 60 و °90 و با در نظر گرفتن بستر خشك پائين‌دست استفاده شد. نتايج حاصل از مدل‌سازي سه‌بعدي عددي بيانگر اين بود كه در تمامي مخازن موردمطالعه با كاهش شيب كناري ديواره مخزن، نوسانات سطح آب به دليل تشكيل دو موج منفي كه بر روي شيب ديواره مخازن گسترش يافته و در محل خط مركزي مخازن به هم رسيده، افزايش يافته است. همچنين تأثير شكل هندسي مخازن عريض و ذوزنقه‌اي بر روي خصوصيات جريان ناشي از شكست سد، بيشتر از تأثير كاهش شيب ديواره كناري اين مخازن بوده است. درحالي‌كه در مخازن طويل و L شكل، كاهش شيب ديواره كناري اين مخازن تأثير فراواني بر روي خصوصيات جريان ناشي از شكست سد دارد.

Dams are structures that, despite environmental impacts, are built primarily to provide water and energy. The failure of the dam creates a huge current that follows the flood in the downstream areas. For this reason, determining the characteristics of the dam failure current, including the depth of flow and the speed of wave propagation, is of great importance. In this study, the simultaneous effect of the geometric shape of the reservoir on the plan and slope of the sidewall of the reservoir on the pattern and how the flood wave caused by the failure of the dam was performed in a three-dimensional numerical modeling using Flow3D software. For this purpose, four different reservoir shapes were used in the plan, including a wide, trapezoidal, L-shaped and long reservoir with sidewall slopes of 30, 45, 60 and 90 °, taking into account the downstream dry bed. The results of three-dimensional numerical modeling showed that in all studied reservoirs, by decreasing the lateral slope of the reservoir wall, water level fluctuations increased due to the formation of two negative waves that spread on the slope of the reservoir wall and reached the central line of the reservoirs. Moreover, the effect of the geometric shape of wide and trapezoidal reservoirs on the flow characteristics due to dam failure was greater than the effect of reducing the slope of the sidewall of these reservoirs. While in long and L-shaped reservoirs, reducing the slope of the sidewall of these tanks has a great effect on the flow characteristics due to dam failure.