h، PAGEREF، سد، تراوش، سدها، احداث

F _Toc397371519 h 43شکل (2-22) آمار خرابی در سدها ناشی از علل مختلف توسط گرونر PAGEREF _Toc397371520 h 43شکل (2-23) آمار خرابی در سدها ناشی از علل مختلف توسط تاکاسی PAGEREF _Toc397371521 h 44شکل (2-24) آمار خرابی در سدها ناشی از علل مختلف توسط باب PAGEREF _Toc397371522 h 44شکل (2-25) آمار خرابی در سدها ناشی از علل مختلف توسط USCOLD (2008) PAGEREF _Toc397371523 h 45شکل (2-26) آمار خرابی در سدها ناشی از علل مختلف PAGEREF _Toc397371524 h 45شکل (3-1) نواحی اصلی یک سلول عصبی بیولوژیک PAGEREF _Toc397371525 h 63شکل (3-2) شمای یک نرون حسی PAGEREF _Toc397371526 h 63شکل (3-3) مدل نرون تک ورودی PAGEREF _Toc397371527 h 65شکل (3-4) مدل نرون با n ورودی را به همراه تابع تبدیل آن PAGEREF _Toc397371528 h 66شکل (3-5) مدل شبکه‌ای با یک لایه‌ی پنهان با S نرون و R ورودی PAGEREF _Toc397371529 h 68شکل (3-6) مدل شبکه‌ای با سه لایه‌ی پنهان به همراه R ورودی PAGEREF _Toc397371530 h 68شکل (3-7) نمودار تابع محرک خطی PAGEREF _Toc397371531 h 69شکل (3-8) نمودار تابع محرک آستانه‌ای دو مقداره حدی PAGEREF _Toc397371532 h 70شکل (3-9) نمودار تابع محرک زیگموئید PAGEREF _Toc397371533 h 71شکل (3-10) نمودار تابع محرک تانژانت هیپربولیکی PAGEREF _Toc397371534 h 71شکل (3-11) ساختار کلی یک سامانه استنتاج فازی PAGEREF _Toc397371535 h 78شکل (3-12) تعدادی از نمودارهای توابع عضویت مجموعههای فازی PAGEREF _Toc397371536 h 79شکل (3-13) نمایی کلی از سد ستارخان PAGEREF _Toc397371537 h 82شکل (3-14) نقشه موقعیت سد ستارخان PAGEREF _Toc397371538 h 83شکل (3-15) نمایی از مرتفعترین مقطع سد ستارخان PAGEREF _Toc397371539 h 84شکل (3-16) نمای شماتیک مقطع 170+0 PAGEREF _Toc397371540 h 97شکل (3-17) نمای شماتیک مقطع 320+0 PAGEREF _Toc397371541 h 97شکل (4-1) پراکندگی مقادیر فشار پیزومتریک دادههای آموزش PAGEREF _Toc397371542 h 113شکل (4-2) پراکندگی مقادیر فشار پیزومتریک دادههای آزمون PAGEREF _Toc397371543 h 114شکل (4-3) نمودار احتمال تجمعی مقادیر α PAGEREF _Toc397371544 h 115شکل (4-4) نمودار توزیع نرمال مقادیر α (a) آموزش (b) آزمون PAGEREF _Toc397371545 h 116شکل (4-5) هیستوگرام مقادیر α (a) آموزش (b) آزمون PAGEREF _Toc397371546 h 117
فهرست جداول
TOC h z t “بالانویس جدول” c جدول (2-1) حجم تراوش، میزان خسارات و اقدامات اصلاحی در بعضی از سدها PAGEREF _Toc397372180 h 49جدول (2-2) توابع فعالیت بکار رفته در مطالعه ارسایین PAGEREF _Toc397372181 h 55جدول (4-1) پارامترهای آماری مربوط به داده‌های آموزش و آزمون PAGEREF _Toc397372182 h 104جدول (4-2) وزن های ارتباطی مدل ANN PAGEREF _Toc397372183 h 105جدول (4-3) ثابت‌های مدل ANN PAGEREF _Toc397372184 h 105جدول (4-4) تعریف پارامترهای آماری PAGEREF _Toc397372185 h 107جدول (4-5) ارزیابی عملکرد مدل‌های پیشنهاد شده توسط پارامترهای آماری برای دستههای مختلف داده‌های آموزش PAGEREF _Toc397372186 h 107جدول (4-6) ارزیابی عملکرد مدل پیشنهادشده توسط پارامترهای آماری برای داده‌های آزمون PAGEREF _Toc397372187 h 118
چکیده
سدها همواره از سازههای زیر بنایی شمرده می‌شوند و دارای ارزش حیاتی میباشند. در گذشته ایجاد سد عمدتاً با اهداف تأمین آب آشامیدنی و آبیاری مزارع کشاورزی بوده ولی امروز به دلیل نیاز به انرژی برق آبی و اهداف دیگر توسعه بیشتری یافته است. برآورد میزان ۲۰ میلیارد متر مکعب برداشت از آب‌های شیرین جهان خود دلیلی بر اهمیت سدسازی در دنیای امروز است. از این رو، بررسی و جلوگیری از خرابی سدها از اهمیت ویژهای برخوردار است. اگرچه در گذشته پدیده روگذری، اولین دلیل تخریب سدها بوده است اما امروزه با افزایش دوره طراحی سیلاب، عمدهترین مشکلی که توجه مهندسان را به خود جلب کرده است، مسئله تراوش است. وجود تراوش در سدهای خاکی غیر قابل اجتناب است، اما اگر شرایط مناسبی برای فرسایش خاک وجود داشته باشد، موجب شسته شدن نقاط مستعد گردیده و چنانچه در ابتدای بروز فرسایش اقدامات لازم صورت نگیرد، به تخریب سد منجر میشود. اصولاً بروز تراوش در سدهای خاکی امری اجتنابناپذیر است. اما میبایست تراوش طوری مهار شود تا در مدت 50 الی 100 سال بهرهبرداری سد، نتواند به پایداری و ایمنی سد لطمهای بزند. با وجود تمام پیشرفتهایی صورت گرفته در علم مهندسی ژئوتکنیک، معضل تراوش تا به امروز اصلیترین مشکلی است که در سدها بروز میکند.
در این تحقیق تلاش شد با بهکارگیری شبکه عصبی مصنوعی به عنوان یکی از قویترین و معروفترین روشهای دادهکاوی به پیشبینی تراوش از بدنه سد خاکی “ستارخان” پرداخته شود. جهت تحقق به این هدف، از مجموعه دادهای شامل 1684 داده پیزومتری استفاده شد. مجموعه داده به دو بخش آموزش و صحتسنجی با نسبت 80 به 20 تفکیک شدند. بهکارگیری پارامترهای آماری مناسب و کاربردی نشان داد شبکه ارائه شده به خوبی آموزش دیده است و قابلیت بالایی در پیشبینی پدیده تراوش دارد.
بررسی جامع آمار خرابی در سدها، علل مختلف خرابی سدهای خاکی و شناخت پدیده تراوش به عنوان مهترین علل خرابی سدهای خاکی از دیگر بخشهای مهم این تحقیق میباشند.
کلمات کلیدی: آمار سدسازی، سدهای خاکی، تراوش، علل خرابی سدها، دادهکاوی، شبکه عصبی مصنوعی
کلیاتمقدمهکشور ایران بروی کمربند خشک کره زمین قرار دارد. متوسط بارندگی در ایران در حدود یک سوم بارندگی جهان و کمتر از یک دوم متوسط بارندگی آسیا می‌باشد؛ لذا اهمیت برنامهریزی و مدیریت استفاده از منابع موجود آب امری حیاتی محسوب می‌شود. از این رو، شرایط اقلیمی کشور و نیاز آن به احداث سازه های ذخیره آب، احداث سدها را در دستور کار برنامهریزان قرار داده است که به عنوان سازههای مهارکننده آب‌های سطحی و کنترل سیلاب امکان استفاده بیشتر از آب رودخانهها را فراهم مینمایند. مهار سیلابها و آب‌های جاری به کمک احداث سد از امور زیربنائی در رشد و توسعه هر کشور از جمله ایران به شمار میآید.
در گذشته ایجاد سد عمدتاً با اهداف تأمین آب آشامیدنی و آبیاری مزارع کشاورزی بوده ولی امروز به دلیل نیاز به انرژی برق آبی و اهداف دیگر توسعه بیشتری یافته است. برآورد میزان ۲۰ میلیارد متر مکعب برداشت از آب‌های شیرین جهان خود دلیلی بر اهمیت سدسازی در دنیای امروز است. یکی دیگر از اهداف مهم سدسازی بهبود و توسعه شبکه آبیاری و کشاورزی زمینهای پاییندست است. در کشورهایی مانند ایران که پراکندگی زمانی و مکانی بارندگیها نامناسب است و ریزشهای جوی در فصولی صورت میگیرد که شاید نیاز کمتری به آب باشد و یا قسمت اعظم نزولات در برخی مناطق متمرکز است، تنها راه چاره و مقابله با این مسئله احداث سد میباشد و این امر به خصوص در کشورهای که متکی به کشاورزی هستند اجتنابناپذیر است. احداث سد، کسب و کار و درآمد ملی به همراه دارد. در زمان حاضر شبکههای آبیاری وتامین آب کشاورزی در ایران باعث توسعه، بهبود و رونق اقتصادی مناطق شده است. یکی دیگر از اهداف عمده سدسازی استفاده از نیروی الکتریسیته است. استفاده از این منبع که ارزانترین نوع انرژی در اغلب کشورهای دنیاست، بسته به نیاز و ویژگیهای ساختمانی، اهداف متفاوتی دارد. امروزه احداث سد با هدف تولید برق آبی یک امر متداول بوده و کشورهای پیشرفته و حتی در حال رشد کمال استفاده را از این پتانسیل موجود میبرند.
در صورت عدم توجه به شرایط ساختگاهی و ناکافی بودن مطالعات، خطر وقوع خرابی، سد را تهدید میکند. مطالعه آماری خرابی در سدهای خراب شده با توجه به وجود شباهاتی در شرایط، امکان ارائه راهکارهای مناسب در طراحی سدها توسط مهندسین را فراهم میکند. خرابی در سدها به اشکال مختلفی دیده میشود، شایعترین علت شکت سدها خصوصاً در سالهای اخیر فرسایش در اثر تراوش و یا رگاب بوده است. اصولاً بروز تراوش در سدهای خاکی امری اجتنابناپذیر است. اما میبایست تراوش طوری مهار شود تا در مدت 50 الی 100 سال بهرهبرداری سد، نتواند به پایداری و ایمنی سد لطمهای بزند. با وجود تمام پیشرفتهایی صورت گرفته در علم مهندسی ژئوتکنیک، معضل تراوش تا به امروز اصلیترین مشکلی است که در سدها بروز میکند.
بیان مسئلهشرایط اقلیمی کشور و نیاز آن به احداث سازه های ذخیره آب، احداث سدهای خاکی را در دستور کار برنامه ریزان قرار داده است که به عنوان سازه های مهارکننده آبهای سطحی و کنترل سیلاب امکان استفاده بیشتر از آب رودخانه ها را فراهم می نمایند. با توجه به مطالعاتی که معمولا قبل از ساخت سد صورت می گیرد، همیشه نمی توان رفتار هیدرولیکی بدنه سد و یا تشکیلات زمین شناسی مجاور آن را به دقت پیش بینی کرد. بنابراین احتمال وقوع تراوش پس از ساخت سد تقریبا قطعی به نظر می رسد. شدت تراوش در بسیاری از موارد تا زمانی که ایمنی سد به خطر نیفتاده است قابل قبول می باشد. از نقطه نظر ایمنی، بررسی خطرات ناشی از تراوش و نفوذ به علت پیچیدگی ذاتی در خصوصیات آنها حائز اهمیت می باشد. بسیاری از مخازن سدهای ساخته شده در جهان دارای تراوش می باشند. این تراوش ممکن است از تشکیلات زمین شناسی ساختگاه یا پی سد و یا از بدنه سد اتفاق بیافتد. از عواقب سوء تراوش می توان به مسائل اقتصادی، گرادیان هیدرولیکی بالا که منجر به پدیده هایی نظیر رگاب یا جوشش و افزایش فشار منفذی که منجر به کاهش تنش موثر می شود اشاره کرد. از این رو، یکی از مهمترین نکات در مراحل مطالعاتی، در طول عملیات اجرایی و پس از ساخت سدهای خاکی، مسئله تراوش از پی و بدنه سد می باشد که به عنوان معضلی فرا روی طراحان سدها بوده است. لذا ضروری است که با محاسبه دقیق مقدار دبی تراوش از بدنه و پی سد و بررسی روشهای کنترل یا کاهش آن، به لحاظ فنی و اقتصادی در راستای جلوگیری از خطرات جانی و مالی پرداخته شود.
تخمین دقیق تراوش از بدنه سدهای خاکی چالشی مهم در موضوع طراحی این سازههای عظیم میباشد. استفاده از ابزارگذاری شاید تا حدودی تخمین دقیقی از این پدیده در اختیار قرار دهد ولی مشکلات پیش رو از جمله خرابی ابزارها در اثر زمان، صرف هزینه و نیروی انسانی متوالی جهت قرائت و…، این روش را با مشکل روبرو ساخته است. استفاده از روش های حل تحلیلی که توسط محققین مختلف پیشنهاد گردیدهاند، برای ارزیابی میزان تراوش از بدنه سدهای خاکی واقع بر بستر نفوذناپذیر به دلیل سهولت استفاده ار آنها، امری متداول است. ولی، این روشهای تحلیلی از فرضیاتی برای ساده سازی ساخت معادلات استفاده میکنند که ممکن است به خطاهای بزرگ منجر شود.
بنابراین با توجه به مطالب بیان شده در بخشهای قبل، هدف این مطالعه ارائه مدل شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی دقیق تر میزان تراوش از بدنه سدهای خاکی و از بین بردن مشکلات فوق میباشد. از این رو، سعی میشود براساس داده های ابزار دقیق یک سد خاص و بکارگیری روش های داده کاوی، به پیش بینی پدیده تراوش در سدهای خاکی پرداخته شود.
اهیمت و ضرورت تحقیقکشور ایران بروی کمربند خشک کره زمین قرار دارد. متوسط بارندگی در ایران در حدود یک سوم بارندگی جهان و کمتر از یک دوم متوسط بارندگی آسیا می‌باشد؛ لذا اهمیت برنامهریزی و مدیریت استفاده از منابع موجود آب امری حیاتی محسوب می‌شود. از این رو، شرایط اقلیمی کشور و نیاز آن به احداث سازه های ذخیره آب، احداث سدها را در دستور کار برنامهریزان قرار داده است که به عنوان سازههای مهارکننده آب‌های سطحی و کنترل سیلاب امکان استفاده بیشتر از آب رودخانهها را فراهم مینمایند. مهار سیلابها و آب‌های جاری به کمک احداث سد از امور زیربنائی در رشد و توسعه هر کشور از جمله ایران به شمار میآید.
در گذشته ایجاد سد عمدتاً با اهداف تأمین آب آشامیدنی و آبیاری مزارع کشاورزی بوده ولی امروز به دلیل نیاز به انرژی برق آبی و اهداف دیگر توسعه بیشتری یافته است. برآورد میزان ۲۰ میلیارد متر مکعب برداشت از آب‌های شیرین جهان خود دلیلی بر اهمیت سدسازی در دنیای امروز است. یکی دیگر از اهداف مهم سدسازی بهبود و توسعه شبکه آبیاری و کشاورزی زمینهای پاییندست است. در کشورهایی مانند ایران که پراکندگی زمانی و مکانی بارندگیها نامناسب است و ریزشهای جوی در فصولی صورت میگیرد که شاید نیاز کمتری به آب باشد و یا قسمت اعظم نزولات در برخی مناطق متمرکز است، تنها راه چاره و مقابله با این مسئله احداث سد میباشد و این امر به خصوص در کشورهای که متکی به کشاورزی هستند اجتنابناپذیر است. احداث سد، کسب و کار و درآمد ملی به همراه دارد. در زمان حاضر شبکههای آبیاری وتامین آب کشاورزی در ایران باعث توسعه، بهبود و رونق اقتصادی مناطق شده است. یکی دیگر از اهداف عمده سدسازی استفاده از نیروی الکتریسیته است. استفاده از این منبع که ارزانترین نوع انرژی در اغلب کشورهای دنیاست، بسته به نیاز و ویژگیهای ساختمانی، اهداف متفاوتی دارد. امروزه احداث سد با هدف تولید برق آبی یک امر متداول بوده و کشورهای پیشرفته و حتی در حال رشد کمال استفاده را از این پتانسیل موجود میبرند.
در صورت عدم توجه به شرایط ساختگاهی و ناکافی بودن مطالعات، خطر وقوع خرابی، سد را تهدید میکند. مطالعه آماری خرابی در سدهای خراب شده با توجه به وجود شباهاتی در شرایط، امکان ارائه راهکارهای مناسب در طراحی سدها توسط مهندسین را فراهم میکند. خرابی در سدها به اشکال مختلفی دیده میشود، شایعترین علت شکت سدها خصوصاً در سالهای اخیر فرسایش در اثر تراوش و یا رگاب بوده است. اصولاً بروز تراوش در سدهای خاکی امری اجتنابناپذیر است، اما میبایست طوری مهار شود تا در مدت 50 الی 100 سال بهرهبرداری سد، نتواند به پایداری و ایمنی سد لطمهای بزند. با وجود تمام پیشرفتهایی صورت گرفته در علم مهندسی ژئوتکنیک، معضل تراوش تا به امروز اصلیترین مشکلی است که در سدها

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *