تحليل ريسك و عدم قطعيت شكست سد خاكي (مطالعه موردي: سد درودزن در استان فارس)

Risk and uncertainty analysis for earth dam overtopping- Case study: The Doroudzan dam, Iran

امروزه ارزيابي سطوح ايمني سدهاي موجود در دنيا بر اساس تحليل ريسك و عدم قطعيت با روش‌هاي رياضي و آمار به صورت فزاينده‌اي در حال انجام است. در اين پژوهش كاربرد تحليل ريسك شكست سد خاكي بر اثر سرريز شدن آب از بدنه با در نظر گرفتن عدم قطعيت براي برخي از پارامتر‌هاي ورودي ارايه شده است. سپس با به كار بردن روش‌هاي احتمالاتي، احتمال وقوع اين پديده محاسبه شده است. در اين مطالعه با انجام تحليل فراواني دبي‌هاي حداكثر ساليانه (32 سال سيلاب) و با به كار بردن روش توزيع نهايي كل(GEV) و در نظر گرفتن هيدروگراف ورودي، تراز آب اوليه و ضريب دبي سرريز به عنوان متغير‌هاي غيرقطعي، احتمال سرريز شدن آب از بدنه سد برآورد شده است. بدين منظور، با بهره‌گيري از تكنيك رونديابي مخزن، بالاترين تراز آب در مخزن محاسبه شده و سپس از روش‌هاي مونت‌كارلو و لاتين هايپركيوب براي انجام تحليل عدم قطعيت استفاده شده است. همچنين براي بررسي اثر سرعت باد بر روي سرريزشدن آب از بدنه سد، تحليل فراواني براي داده‌هاي حداكثر سرعت باد (34 سال) انجام شده و احتمال شكست سد با توجه به تاثير همزمان سيلاب و باد براي دوره بازگشت 2،10،20،50 و 100 ساله و 4 تراز سطح آب مختلف برآورد شده است.

There is a growing tendency to assess the safety levels of existing dams based on risk and uncertainty analysis using mathematical and statistical methods. This research presents the process and application of risk and uncertainty analysis to dam overtopping and applies a probability-based methodology to evaluate the probability of earth dam overtopping. A flood frequency analysis of 33-year annual maximum discharge was carried out by applying General Extreme Values (GEV) distribution for the Doroudzan reservoir in the south of Iran. The procedure includes univariate flood and wind speed frequency analysis, reservoir routing, and integration of wind set-up and run-up to calculate the reservoir water elevation. The highest water levels in the reservoir were computed by using the reservoir routing technique and considering the quantile of flood peak discharge, initial depth of water in the reservoir, and spillway discharge coefficient as uncertain variables. Afterward, the probability of overtopping due to flood and combination of flood and wind speed for return periods of 50, 20, 10, 2, 100 years and 4 different water levels were evaluation by applying Monte Carlo simulation and Latin hypercube sampling