مدیریت استراتژیک هوشمند

مدیریت استراتژیک هوشمند

ارائه مدل مدیریت هوشمند برای پایش و پیش‌بینی نشست سد موصل براساس اندرکنش سازه، آب و ساختگاه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی ‌عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران.
چکیده
سد موصل به‌عنوان یکی از مهم‌ترین سدهای خاکی–سنگریزه‌ای منطقه، بر روی ساختگاهی کارستی و متشکل از لایه‌های گچ، انیدریت، دولومیت و سنگ‌آهک احداث شده است. انحلال‌پذیری مصالح ساختگاه، نفوذ آب مخزن، تغییرات تراز آب و نوسان فشارهای هیدرواستاتیک و منفذی، رفتار ژئوتکنیکی و الگوی نشست این سد را پیچیده می‌کند. هدف پژوهش حاضر ارائۀ مدل مدیریت هوشمند برای پایش و پیش‌بینی نشست سد موصل براساس اندرکنش سازه، آب و ساختگاه است. در این راستا، مقطع دوبُعدی سد با استفاده از روش اجزای محدود و مدل‌سازی کوپله‌شده تنش–فشار منفذی در نرم‌افزارهای FLAC2D و ABAQUS شبیه‌سازی شد. در مدل‌سازی، اثر هندسه و مشخصات ژئوتکنیکی مصالح، تغییرات تراز آب مخزن، نرخ تخلیه، فشار منفذی، تراوش و شرایط مرزی مکانیکی و هیدرولیکی بررسی شد. نتایج نشان داد که نشست سد دارای الگوی نامتقارن است که بیشترین نشست در جناح پایین‌دست رخ می‌دهد و در مدل ABAQUS به 1/36 میلی‌متر می‌رسد، درحالی‌که نشست جناح بالادست 8/23 میلی‌متر برآورد شد. این اختلاف عمدتاً به شیب تندتر پایین‌دست، تفاوت سختی مصالح و توزیع غیریکنواخت فشار منفذی نسبت داده شد. همچنین، تخلیۀ سریع مخزن با نرخ ۲ تا ۵ متر در روز، حداکثر نشست را از 3/28 به 7/41 میلی‌متر افزایش داد و زمان رسیدن به ۹۰ درصد نشست نهایی را از ۶۰ به ۱۵ روز کاهش داد. بررسی تغییرات تراز آب نشان داد که در محدودۀ ترازهای ۳۲۰ تا ۳۱۰ متر، نرخ نشست کاهش غیرخطی و چشمگیری دارد و تراز ۳۱۰ متر می‌تواند به‌عنوان تراز بحرانی برای کنترل روند نشست در نظر گرفته شود. در این تراز، نرخ نشست به حدود 5/0 تا 6/0 میلی‌متر در روز کاهش یافت. مقایسۀ نتایج دو نرم‌افزار نیز تطابق قابل‌قبولی را نشان داد اختلاف حداکثر نشست حدود 5/1 میلی‌متر، اختلاف زمان تحکیم حدود ۳ روز و اختلاف فشار منفذی باقیمانده حدود ۵ کیلوپاسکال بود. براساس یافته‌ها، کنترل نرخ تخلیه، پایش هم‌زمان نشست و فشار منفذی، و استفاده از ترازهای بحرانی آب در تصمیم‌گیری‌های بهره‌برداری، از مهم‌ترین الزامات مدیریت ایمنی سد موصل است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Development Of An Intelligent Management Model For Monitoring And Predicting Settlement In The Mosul Dam Based On Structure–Water–Foundation Interaction

نویسندگان English

Zainab Abed Naeem Al-Zerkani
Mohammad Reza Habibi
Mohammad Hadi Tavana
Hamed Eivani
Department of Civil Engineering, Ker.C., Islamic Azad University, Kermanshah, Iran.
چکیده English

The Mosul Dam is one of the most important earth-and-rockfill dams in the region. It is constructed on a karstic foundation composed of gypsum, anhydrite, dolomite and limestone formations. The solubility of the foundation materials, reservoir-water infiltration, fluctuations in reservoir level, and variations in hydrostatic and pore-water pressures contribute to the complexity of the dam’s geotechnical behaviour and settlement pattern. This study aimed to develop an intelligent management model for monitoring and predicting settlement in the Mosul Dam based on structure–water–foundation interaction. Accordingly, a two-dimensional cross-sectional model of the dam was simulated using the finite-element method and coupled stress–pore-pressure analysis in FLAC2D and ABAQUS. The modelling considered the effects of dam geometry, geotechnical properties of the constituent materials, reservoir-level fluctuations, drawdown rate, pore-water pressure, seepage, and mechanical and hydraulic boundary conditions.The results demonstrated that the dam exhibits an asymmetric settlement pattern, with the greatest settlement occurring on the downstream side. In the ABAQUS model, downstream settlement reached 36.1 mm, whereas upstream settlement was estimated at 23.8 mm. This difference was primarily attributed to the steeper downstream slope, variations in material stiffness, and the non-uniform distribution of pore-water pressure. Moreover, rapid reservoir drawdown at a rate of 2–5 m/day increased the maximum settlement from 28.3 to 41.7 mm and reduced the time required to reach 90% of the ultimate settlement from 60 to 15 days. Analysis of reservoir-level variations showed a substantial nonlinear decrease in the settlement rate within the elevation range of 320–310 m. Accordingly, an elevation of 310 m may be considered a critical management level for controlling the settlement process. At this elevation, the settlement rate decreased to approximately 0.5–0.6 mm/day. A comparison of the results obtained from the two software packages indicated satisfactory agreement, with a maximum settlement difference of approximately 1.5 mm, a consolidation-time difference of approximately three days, and a residual pore-pressure difference of approximately 5 kPa. The findings indicate that controlling the drawdown rate, simultaneously monitoring settlement and pore-water pressure, and incorporating critical reservoir elevations into operational decision-making are essential requirements for the safe management of the Mosul Dam.

کلیدواژه‌ها English

Mosul Dam
Settlement
Intelligent Management
Interaction
FLAC2D
ABAQUS
Safety Management
امین‌‌فر، محمدحسین. فرهمند آذر، بهمن. صفری، هادی و بیک‌‌لریان، مرتضی. (1392). تحلیل‌ دینامیکی‌ اندرکنش‌ خاک و سازه در سازه‌های بتنی‌ به‌ روش المان محدود. مهندسی‌ عمران فردوس، 24(2)، 84-69. https://doi.org/10.22067/civil.v24i2.28789       
بهنام‌فر، فرهاد و عیدینی‌ مریم‌. (1383). طراحی‌ عملکردی لرزه‌ای سازه‌های با تکیه‌گاه انعطاف‌پذیر براساس تغییر مکان. اولین‌ کنگرۀ ملی‌ مهندسی‌ عمران. https://civilica.com/doc/204
دبدبه، محمد. صعوه، المیرا. پناهی، سیامک. آلاک، منیژه و نشاسته‌سازان‌اصفهان، عطیه‌. (1404). الگوی آینده‌پژوهی سناریومحور در مدیریت استراتژیک شهرهای هوشمند ایران. مدیریت استراتژیک هوشمند، 4(4)، 664-647. https://doi.org/10.87453/bumara.2026.373601.4867
سلماسی، فرزین. حکیمی‌خانسر، حسین. و نورانی، بهرام. (۱۳۹۷). بررسی نشست بدنۀ سد خاکی در دوران ساخت و مقایسۀ آن با نتایج تحلیلی با استفاده از نرم‌افزار PLAXIS (مطالعۀ موردی سد کبودوال). علوم آب و خاک، ۲۲(۴)، ۱۵۵۱۷۱. https://doi.org/10.29252/jstnar.22.4.155
عباس‌زاده‌شهری، عباس. گودرزی، محسن و شیخ‌انصاری، مهدی. (1385). مقایسۀ رفتار سدهای خاکی‌ و بتونی‌ در مقابل‌ زلزله. دومین همایش زمین‌شناسی کاربردی و محیط‌زیست. https://civilica.com/doc/21409
Asadi, M., Soltani, F., Sivandi-Pour, A., & Noroozinejad Farsangi, E. (2020). Seismic Behavior Of Earth Dams With Different Reservoir Water Levels Under Near-Field And Far-Field Earthquakes. Civil And Environmental Engineering Reports, 30(4), 125-141. https://doi.org/10.2478/ceer-2020-0055
Azarhoosh, Z., & Ghodrati Amiri, G.R. (2010). Elastic Response Of Soil-Structure Systems Subjected To Near-Fault Rupture Directivity Pulses. Geotechnical Special Publication, https://doi.org/10.1061/41102(375)18
Ganjavi, B., Hao, H. (2012). A Parametric Study On The Evaluation Of Ductility Demand Distribution In Multi-Degree-Of-Freedom Systems Considering Interaction Effects. Engineering Structures, 43, 88-104.
Othman, A.A., Al-Maamar, A.F., Al-Manmi, D.A.M., Liesenberg, V., Hasan, S.E., Al-Saady, Y.I., Shihab, A.T., & Khwedim, K. (2019). Application Of DInSAR-PSI Technology For Deformation Monitoring Of The Mosul Dam, Iraq. Remote Sensing, 11(22), 1-20. https://doi.org/10.3390/rs11222632
Shakib, H. (2004). Evaluation Of Dynamic Eccentricity By Concidering Soil-Structure Interaction: Aproposal For Seismic Design Codes. Soil Dynamics & Earthquake Engineering, 24(5), 369-378, https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2004.01.00
Sissakian, V.K., Adamo, N., Al-Ansari, N., Knutsson, S., & Laue, J. (2017). Defects In Foundation Design Due To Mis-Interpretation Of The Geological Data: A Case Study Of Mosul Dam. Engineering, 9(7), 683–702. https://doi.org/10.4236/ENG.2017.97042
Sissakian, V.K., Adamo, N., Al-Ansari, N., Knutsson, S., & Laue, J. (2021). Mosul Dam Problem And Stability. Engineering, 13(3), 105–124. https://doi.org/10.4236/eng.2021.133009
Xiaoming Y., Rui, S., & Meng S.h., (2003). Effect Of Asymmetry And Irregularity Of Seismic Waves On Earthquake-Indused Differential Settlement Of Buildings On Natural Subsoil. Soil Dynamics & Earthquake Engineering, 23(2), 107-114.
Yerli H.R., Kacin S., & Kocak S. (2003). A Parallel Finite-Infinite Element Model For Twodimensional Soil-Structure Interaction Problems. Soil Dynamics & Earthquake Engineering, 23(4), 249-253.
Zeidan, B.A. (2015). Seismic Finite Element Analysis Of Dam-Reservoir-Foundation Interaction. International Conference On Advances In Structural And Geotechnical Engineering (ICASGE’15), Hurghada-Egypt.
Zheng, X., Yan, B., Wang, W., Du, K., & Fang, Y. (2024). Seepage–Deformation Coupling Analysis Of A Core Wall Rockfill Dam Subject To Rapid Fluctuations In The Reservoir Water Level. Water, 16(11), 1-18. https://doi.org/10.3390/w16111621

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 24 شهریور 1405