دامنه کاربرد محاسبات سیل طرح

برنامه ریزی و طراحی سازه های تحت تاثیر پدیده های هیدرولوژیکی اغلب نیازمند ارزیابی پتانسیل ایجاد سیلاب در حوضه های آبریز است. برآورد پتانسیل حداکثر سیلاب معمولا برای سه کاربرد مهندسی زیر انجام می گردد.

1- طراحی سدهای با خطر بالا در مناطق جمعیتی به نحوی که شکست سد تلفات انسانی قابل توجهی را به همراه داشته باشد.

2- برنامه ریزی بهره برداری و منحنی فرمان سدها در زمان سیلاب

3- مناطق سیلابی و سیلاب دشت هایی که نیروگاه های هسته ای در آن ساخته می شوند.

از PMP برای تخمین حداکثر سیل محتمل استفاده می شود. PMF به اختصار به عنوان بزرگ ترین سیلی که می تواند به طور معقول در یک منطقه مورد انتظار باشد، تعریف شده است. تعیین حداکثر سیل محتمل براساس یک ارزیابی منطقی از وقوع رخدادهای همزمان چندین شرایط حدی یا عوامل موثر در ایجاد سیل استوار است. این مقدار به عنوان "بیش ترین امکان معقول" سیل که ممکن است در یک محل رخ دهد، توصیف شده است.

کمیت سیلی که برای طراحی سازه های تحت تاثیر وقایع هیدرولوژیکی با توجه به عواملی چون ایمنی سازه، هزینه، طول عمر و خسارت محتمل به کار می رود، سیل طراحی نام دارد. سیل طراحی معمولا در سه دسته سیل های بر پایه فراوانی، حداکثر سیلاب محتمل و سیل استاندارد پروژه تقسیم بندی می شوند. ابعاد خسارات حاصل از شکست سدها در مقابل منافع حاصل از ساخت و بهره برداری بهینه از آنها، حساسیت بسیار بالای انتخاب سیل طراحی به منظور حفظ پایداری سدها را نشان می دهد. روش های کمی تحلیل ریسک برای تعیین سیل طراحی، از یک طرف احتمالات وقایع هیدرولوژیک حدی و از طرف دیگر اثرات و خسارات حاصل از تجاوز سیل از سیلاب طراحی شامل خسارات افزایشی حاصل از شکست سد و تاخیر در بهره برداری را دخالت می دهد. تحلیل ریسک با هدف یافتن تعادل قابل قبول بین هزینه های بهبود و افزایش ایمنی در ازای کاهش خسارات مورد انتظار سیل انجام می گیرد. تحلیل ریسک اقتصادی هم چنین ابزار مناسبی برای ارزیابی انواع گزینه های بهسازی سرریز سدهای موجود و افزایش ایمنی آنها محسوب می شود. اما به دلایل زیر استفاده از این روش با مشکل مواجه است.

مرزهای مهندسی سد با به کارگیری درسهای آموخته از طرحهای شکست خورده گسترش بسیاری یافته است. اغلب مسائل قابل انتساب به علتهای ساده و غالبا مربوط به ارزیابی غلط کیفیت و کمیت پارامترهای پی سدها بوده است. نظر باینکه توانائی سازند های طبیعی در محل های احداث سد و مخزن، برای نگهداری یا هدایت آب بسیار متفاوت می باشند، هر ساختگاه سد ویژگیهای مختلفی دارد که توجه و بررسی خاطی را طلب می کند.

از مدتها قبل مهندسین زیادی آمار شکست و حوادث پیش آمده در سدهای مخزنی را برای ارتقاء دانش صنعت سد سازی جمع آوری نموده تا این سازه های مسلم مفید را براساس بهره برداری مناسب از یافته های موجود ایمن تر طراحی نموده و یا این سازه ها مناسب تر ساخته شوند. از سالهای ١٩٧٤ تا ١٩٨٣ کمیسیون جهانی سدهای بزرگ اقدام به چاپ نشریاتی نموده که در مجموع سعی گردید تا در مطالعات مذکور به سئوالات زیر را پاسخ لازم داده شود:

     حفاظت رودخانه در برابر فرسایش و تخریب ناشی از جریان آب با استفاده از آبشکنها از جمله روش های متداول در مهندسی رودخانه تلقی می گردد. آبشکن ها با تعدیل شرایط هیدرولیکی و ایجاد جریان آرام، قدرت فرسایشی آب و توان حمل مواد رسوبی را کاهش داده و زمینه مساعدی برای رسوب گذاری و تثبیت کناره ها فراهم می آورند. آبشکن ها بر حسب مورد و شرایط رودخانه ای و اهداف مورد نظر در شکل ها و انواع مختلف طراحی و احداث می شوند. از دیدگاه کلی، آبشکن ها را می توان به دو گروه عمده شامل آبشکن های باز و بسته طبقه بندی نمود. آبشکن های بسته یا نفوذناپذیر از جمله سازه های حفاظتی می باشند که برای دور ساختن جریان از ساحل و حواشی آسیب پذیر رودخانه یا ایجاد شرایط مساعد برای پاک سازی مسیر از انباشته های رسوبی در رودخانه های با بار بستر زیاد نظیر رودخانه های شریانی می توان از آنها استفاده نمود. در این نوع سازه ها سرعت جریان آب در میدان آبشکن تقلیل یافته و با ترسیب مواد رسوبی شرایط لازم پایداری در امتداد کناره ها فراهم می گردد. آبشکن های باز یا نفوذپذیر نوع ذیگری از سازه های حفاظتی هستند که معمولا برای رودخانه هایی که دارای بار معلق زیاد می باشند می توان از آنها بهره جست. این آبشکن ها نیز از نظر ساز و کار رسوبگذاری به اصل کاهش سرعت جریان متکی می باشند. با کاهش سرعت جریان، فرصت لازم برای ته نشینی مواد رسوبی و تثبیت بستر در حوضچه آبشکن فراهم می آید.

     رودخانه ها و آبراهه ها تحت تأثیر عوامل طبیعی و یا دخالت های انسان دچار فرسایش بستر، فرسایش کناره ها و جابه جایی عرضی می شوند. فرسایش رودخانه ای به نوبه خود موجب بروز خطرات و خسارات عدیده ای برای اراضی مجاور رودخانه ها و مستحدثات ساحلی می شود، به طوریکه سالانه میلیون ها تن از خاک های با ارزش اراضی حاشیه رودخانه ها دچار فرسایش شده و علاوه بر هدر رفتن خاک با ارزش، موجب از بین رفتن زمین های کشاورزی و پرشدن مخازن سدها و کاهش عمر مفید آنها و همچنین ایجاد مشکلات زیادی در بهره برداری از تأسیسات آبگیری و انتقال آب می شود.

     مهندسی رودخانه علمی است که هدف آن استفاده حداکثر از رودخانه ها برای رفع نیازهای اقتصادی و ارتباطی و به حداقل رساندن خطرات و زیان های ناشی از آن ها می باشد. علی رغم سابقه طولانی استفاده انسان از رودخانه، مهندسی رودخانه به صورت کلاسیک سابقه چندانی نداشته و نسبت به سایر زمینه های علمی؛ ناشناخته و جوان تر است و به همین دلیل انجام مطالعات بیشتر در این زمینه، لازم به نظر می رسد.

     راهنمای پهنه بندی توان اکولوژیک به منظور استقرار طرح های توسعه منابع آب بر اساس پهنه و زیر پهنه تهیه شده است و استفاده از آن منوط به توجه به سرزمینی است که در بستر آن قرار دارد. به عبارت دیگر قبل از بررسی توان اکولوژیک، کارشناس باید خصوصیات محیط زیست مکان را در چارچوب پهنه بندی تدوین شده مد نظر قرار دهد . بدین ترتیب آغاز کار در مقیاس سیمای سرزمین، پهنه و زیر پهنه خواهد بود. بدین ترتیب توان در مقیاس محلی با تنظیم مدل ارائه شده برای زیر پهنه و پهنه ای که مکان مورد بهره برداری قرار گرفته همراه است. توان اکولوژیک در مقیاس اکوسیستم در کنار توان اکولوژیک در مقیاس سیمای سرزمین و بالاخره توجه به عوارض طرح بر محیط زیست محلی و منطقه ای مجموعا تعیین کننده توان و تناسب و در واقع پایداری بیش تر طرح توسعه خواهد بود . لذا اگرچه در همه موارد مدل پایه ارائه شده ملاک اصلی ارزیابی است، اما وزن دهی نسبی به اجزا مدل به تفکیک پهنه و زیر پهنه متفاوت بوده ولی جمع بندی نتایج با توجه به هر سه جنبه فوق الذکر است. البته درصورتی که به پهنه بندی و زیرپهنه ها توجهی نشود باید وزن نسبی عوامل و اولویت ها توسط خود شخص که گزینه ها را مقایسه می کند در تصمیم گیری لحاظ گردد.

نرم افزار HEC-RAS برای انجام محاسبات هیدرولیکی یک بعدی در یک شبکه کامل از کانال های طبیعی و ساخته شده طراحی شده است. در زیر به شرح قابلیت های عمده ای از HEC-RAS پرداخته می شود.

• رابط گرافیکی کاربر
• تجزیه و تحلیل قطعات هیدرولیکی
• ذخیره سازی و مدیریت داده ها
• گرافیک و گزارش
• نقشه بردار RAS

رابط گرافیکی کاربر

   کاربر در HEC-RAS از طریق یک رابط گرافیکی (GUI) در تعامل بخش های متفاوت است. در توسعه این ابزار تمرکز اصلی در طراحی رابط بوده است که آن استفاده از نرم افزار را ساده می کند، در حالی که هنوز سطح بالایی از بهره وری برای کاربر حفظ گردیده است. رابط گرافیکی کاربر بکارگیری توابع زیر فراهم نموده:

• مدیریت فایل ها
• ورود داده ها و ویرایش کردن
• تجزیه و تحلیل هیدرولیکی
• جدول بندی و نمایش گرافیکی  ورودی و خروجی داده ها
• گزارش تاسیسات
• چهارچوب کمک دقیق