نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

شبیه‌سازی هیدرولیکی شکست سدهای خاکی: (بخش دوم: تحلیل ریسک و شناسایی نقاط آسیب‌پذیر)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناس ارشد مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد
2 دکتری تخصصی مهندسی عمران، رئیس گروه تحقیقات کاربردی، شرکت آب منطقه‌ای خراسان رضوی
3 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده علوم مهندسی، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران
4 دکتری تخصصی مهندسی عمران، کارشناس مطالعات پایه منابع آب، شرکت آب منطقه‌ای خراسان رضوی
10.22125/iwe.2024.443144.1794
چکیده
در بخش اول این تحقیق، مدل‌سازی هیدرولیکی شکست سدهای تبارک‌آباد و چهچهه در استان خراسان رضوی مورد تحلیل و بحث قرار گرفت. در بخش دوم، تبعات شکست این دو سد بررسی خواهد شد. به‌منظور ارزیابی ریسک روشی مبتنی بر رویکردهای توصیفی-تحلیلی (کمّی-کیفی) پیشنهاد شده و در این راستا پرسشنامه‌ای تهیه شده است. ارزیابی و تحلیل ریسک این سدها در روش پیشنهادی که با رویکردهای پدافند غیرعامل همخوانی دارد با کمک صاحب‌نظران این حوزه و با کمک برنامه کدنویسی شده عملیاتی گردید. در نهایت به ازای سناریوهای مختلف نظیر شکست روگذری، رگاب و شکست آنی (اقدامات خرابکارانه)، ارزش‌گزاری دارایی‌های پایین دست سدها، تهدیدها، نقاط آسیب‌پذیر، نقشه‌های پهنه‌بندی ریسک و پیش‌نویسی از برنامه اقدامات اضطراری ارائه گردیده است. مطابق نتایج به‌دست‌آمده مشخص گردید که ریسک سد تبارک‌آباد نسبت به سد چهچهه درجه بالاتری دارد و در صورت بروز حادثه، روستاهای مجاور سد و همچنین شهر قوچان دچار آسیب‌های جدی خواهند شد. با اینحال عملکرد صحیح سرریز سد چهچهه می‌تواند در پایداری و جلوگیری از وقوع بحران نقش بسزایی ایفا کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Hydraulic Simulation of the Failure of the Embankment Dams: (Part 2: Risk Analysis and Identifying of Vulnerable Points)

نویسندگان English

Amir Reza kavousi 1
Reza Barati 2
Ali Foroudi 3
Hossein Saboorkazeran 4
1 . MSc of Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
2 Head of Applied Research Group, Regional Water Authority of Khorasan Razavi,
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering Science, Quchan University of Technology, Quchan, Iran.
4 Expert at Water Resources Basic Studies, Regional Water Authority of Khorasan Razavi
چکیده English

In the first part of this study, hydraulic modeling of failure of the Tabarakabad and Cahcahe dams in Khorasan Razavi province was analyzed and discussed. In the second part, the consequences of the failure of these two dams will be examined. In order to assess the risk, a method based on descriptive-analytical (quantitative-qualitative) approaches has been proposed and a questionnaire has been prepared in this regard. Risk assessment and analysis of these dams in the proposed method, which is consistent with passive defense approaches, was implemented with the help of experts in this field and with the help of a coded program. Finally, for different scenarios such as overtopping, piping and sudden failures (subversive actions), assets valuation of downstream dams, threats, vulnerabilities, risk zoning maps and drafting of emergency action plan is presented. According to the results, it was indicated that the risk of the Tabarakabad dam is higher than Cahcahe dam and in case of an accident, the villages adjacent to the dam and the city of Quchan will suffer serious damage. However, the correct operation of the Cahcahe dam overtopping can play an important role in stabilizing and preventing the occurrence of crisis.

کلیدواژه‌ها English

Dam-break
Flood Risk Zoning
Crisis Management
Vulnerability
کاوسی­زاد، ا، براتی، ر، صبورکازران، ح و فرودی، ع. (1401) شبیه­سازی هیدرولیکی شکست سدهای خاکی: (بخش اول: توسعه مدل)
. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، همین شماره.
قلی‌زاده س.، نکویی مفخرائی ., ح.، 1396. "بررسی و ارزیابی تهدیدها دارایی های پایین دست سدها با رویکرد پدافند غیرعامل (مطالعه موردی: سد شیرین دره)," پدافند غیر عامل، شماره 29، صفحه 25-34.
عطایی‌کچویی، م. ح. 1396. کتاب جامع آموزش پدافند غیر عامل: انتشارات رسانه تخصصی.
Amini, A., Bahrami, J., & Miraki, A. (2021). Effects of dam break on downstream dam and lands using GIS and Hec Ras: a decision basis for the safe operation of two successive dams. International Journal of River Basin Management, 1-12. DOI: 10.1080/15715124.2021.1901728.
Akbari, G. H., & Barati, R. (2012). Comprehensive analysis of flooding in unmanaged catchments. In Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Water Management (Vol. 165, No. 4, pp. 229-238). Thomas Telford Ltd.
Akbari, G. H., Nezhad, A. H., & Barati, R. (2012). Developing a model for analysis of uncertainties in prediction of floods. Journal of Advanced Research, 3(1), 73-79.
Atashi, V., Barati, R., & Lim, Y. H. (2023). Development of a distributed nonlinear Muskingum model by considering snowmelt effects for flood routing in the Red River. Scientific Reports, 13(1), 21356.
Barati, R. (2010). Investigation of flood routing methods in natural waterways. Master's Thesis, The University of Sistan and Baluchestan Graduate School.
Barati, R., Rahimi, S., & Akbari, G. H. (2012). Analysis of dynamic wave model for flood routing in natural rivers. Water Science and Engineering, 5(3), 243-258.
Barati, R., Akbari, G. H., & Rahimi, S. (2013). Flood Routing of an Unmanaged River Basin Using Muskingum--Cunge Model; Field Application and Numerical Experiments. Caspian Journal of Applied Sciences Research, 2(6).
Bilali, A. E., Taleb, I., Nafii, A., & Taleb, A. (2022). A practical probabilistic approach for simulating life loss in an urban area associated with a dam-break flood. International Journal of Disaster Risk Reduction, 76, 103011.
Fan, X., Dufresne, A., Whiteley, J., Yunus, A. P., Subramanian, S. S., Okeke, C. A., ... & Stefanelli, C. T. (2021). Recent technological and methodological advances for the investigation of landslide dams. Earth-Science Reviews, 218, 103646.
Hajiabadi, A., Sakhdari, S., & Barati, R. (2022). Study of morphologic changes in the past and predicting future changes of border rivers (case study: Arvand River, Iran-Iraq Border Line). In Current Directions in Water Scarcity Research 7, 153-163. Elsevier.
Gaagai, A., Aouissi, H. A., Krauklis, A. E., Burlakovs, J., Athamena, A., Zekker, I., ... & Chenchouni, H. (2022). Modeling and risk analysis of dam-break flooding in a semi-arid Montane watershed: a case study of the Yabous Dam, Northeastern Algeria. Water, 14(5), 767.
Ghandehary, A., & Barati, R. (2018). River flow modeling by the application of remote sensing and fuzzy regression. Progress in River Engineering and Hydraulic Structures, International Energy and Environment Foundation Publisher, Najaf, Iraq, 129-150.
Garsole, P. A., Bokil, S., Kumar, V., Pandey, A., & Topare, N. S. (2023). A review of artificial intelligence methods for predicting gravity dam seepage, challenges and way-out. AQUA—Water Infrastructure, Ecosystems and Society, 72(7), 1228-1248.
Maharjan, M. & Takahashi, A. (2014). Liquefaction-induced deformation of earthen embankments on non-homogeneous soil deposits under sequential ground motions," Soil Dynamics and Earthquake Engineering, vol. 66, pp. 113-124.
Urzică, A., Mihu-Pintilie, A., Stoleriu, C. C., Cîmpianu, C. I., Huţanu, E., Pricop, C. I., & Grozavu, A. (2021). Using 2D HEC-RAS modeling and embankment dam break scenario for assessing the flood control capacity of a multi-reservoir system (NE Romania). Water, 13(1), 57.
Rizzo, C., Maranzoni, A., & D’Oria, M. (2023). Probabilistic mapping and sensitivity assessment of dam-break flood hazard. Hydrological Sciences Journal, 68(5), 700-718.
Sarvestan, R., Barati, R., Shamsipour, A., Khazaei, S., & Kleidorfer, M. (2024). Evaluation of the performance of satellite products and microphysical schemes with the aim of forecasting early flood warnings in arid and semi-arid regions (a case study of northeastern Iran). Natural Hazards, 1-26.
Sattar, A., Haritashya, U. K., Kargel, J. S., Leonard, G. J., Shugar, D. H., & Chase, D. V. (2021). Modeling lake outburst and downstream hazard assessment of the Lower Barun Glacial Lake, Nepal Himalaya. Journal of Hydrology, 598, 126208.
Smith, G.P., Davey, E. K. and Cox, R. (2014). Flood Hazard. WRL Technical Report.
Verma, D., Berwal, P., Khan, M. A., Alharbi, R. S., Alfaisal, F. M., & Rathnayake, U. (2023). Design for the Prediction of Peak Outflow of Embankment Breaching due to Overtopping by Regression Technique and Modelling. Water, 15(6), 1224.
Wahl, T. L. (2004). Uncertainty of predictions of embankment dam breach parameters, Journal of hydraulic engineering, vol. 130, pp. 389-397, 2004.
Zhang, L., Xu, Y. and Jia, J. (2009). "Analysis of earth dam failures: A database approach," Georisk, vol. 3, pp. 184-189.