نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی علوم آب،دانشگاه شهید چمران اهواز .

2 عضو هیئت علمی دانشکده علوم آب-دانشگاه شهید چمران

چکیده

شکست خاک­ریزهایی که برای حفاظت از سیل در اطراف شبکه‌های آبیاری و زهکشی احداث می‌شوند، بر اثر عبور جریان سیل از روی آن­ها می‌تواند خسارات مالی، جانی و زیست‌محیطی را به همراه داشته باشد. بنابراین ضروری است فرآیند شکست و عوامل مؤثر بر آن مطالعه شود. از این رو در این تحقیق از چهار نمونه خاک غیرچسبنده با اندازه متوسط 44/0، 7/0، 7/1 و 4/2 میلی‌متر برای احداث خاکریز استفاده گردید. مشخصات هندسی خاک­ریز شامل طول کف 35/1 متر، ارتفاع 25/0 متر، طول تاج 1/0 متر، شیب بدنه 5/1:2 و عرض 35/0 متر است. دبی ورودی به فلوم فرعی ثابت و برابر با 4/1 لیتر بر ثانیه در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد در نمونه‌های خاک با اندازه‌ی متوسط 44/0 و 7/0 میلی­متر تغییرات عرضی شکاف ایجاد شده به­صورت پلکانی بوده و در نمونه‌های با اندازه متوسط 7/1 و 4/2 میلی‌متر از ابتدا فرسایش عرضی شدید‌تر است. از طرفی میزان دبی عبوری از شکاف به دلیل تغییرات غیر یکنواخت تراز سطح آب پشت خاک­ریز به­صورت نوسانی تغییر نموده و زمانی که دبی عبوری از شکاف به حداکثر مقدار خود برسد، زمان شکست تعریف می‌گردد. نتایج نشان داد با افزایش اندازه متوسط ذرات از 44/0 به 7/1 میلی­متر مقدار حداکثر دبی خروجی 12 درصد افزایش می‌یابد و در نمونه‌های 3 و 4 علی­رغم افزایش اندازه متوسط ذرات از 7/1 به 4/2 میلی­متر، مقدار حداکثر دبی شکاف تقریباً برابر است. به­طور کلی با افزایش اندازه متوسط ذرات و زاویه اصطکاک داخلی نمونه‌ها، زمان شکست کاهش می­یابد و دبی حداکثر عبوری از شکاف تغییر چندانی نمی­کند. علاوه بر این پارامترهای بی‌بعد حاکم بر تحقیق استخراج گردید و به تفصیل مورد بحث قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Hydraulically Failure Mechanism of non-Cohesive Homogenous Protective Embankments by Overtopping

نویسندگان [English]

  • ebrahim sadeghi hardangi 1
  • javad ahadiyan 2

1 M.Sc Student of Water Structures, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran.

2 Associate Professor, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University (SCU), Ahvaz

چکیده [English]

Introduction
 flood control is one of the important requirements in development projects of major water resources. In this regard, the main purpose is to reduce or eliminate the economic, social and environmental damages that are caused by floods. On the other hand, many irrigation and drainage networks are in the vicinity of the rivers and, therefore, the occurrence of floods can cause irreparable damage to the land and network structure. Embankment failure due to water overtopping during floods is a common phenomenon which brings great financial losses, human casualties and environmental damages. Therefore, this research was aimed at investigating the mechanism as well as the effective variables on embankment failures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • homogenous levee
  • breach discharge
  • non-cohesive
  • lateral erosion
  • Protective River

1-    Bowles, L.E., 1996. Foundation analysis and design. McGraw-hill.

 

2-    Bhattarai, P.K., Nahagava, H., Kawaike, K. and Zhang, H., 2014. Experimental study on river dike breach characteristics due to overtopping. J.JSNDS, 33, pp.65-74.

 

3-    Danka, J. and Zhang, L.M., 2015. Dike failure mechanisms and breaching parameters. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 141(9), p.04015039.

 

4-    Department of Technical Affairs, Criteria for Water and Wastewater, 2012. Guideline for Design, Construction and Operation of Flood Diversion Works. Islamic Republic of Iran, vice presidency for strategic planning and supervision, No.527.

 

5-    Feliciano Cestero, J.A., Imran, J. and Chaudhry, M.H., 2014. Experimental investigation of the effects of soil properties on levee breach by overtopping. Journal of Hydraulic Engineering, 141(4), p.04014085.

 

6-    Gregoretti, C., Maltauro, A. and Lanzoni, S., 2010. Laboratory experiments on the failure of coarse homogeneous sediment natural dams on a sloping bed. Journal of hydraulic engineering, 136(11), pp.868-879.

 

7-    Hanson, G.J., Cook, K.R. and Hunt, S.L., 2005. Physical modeling of overtopping erosion and breach formation of cohesive embankments. Transactions of the ASAE, 48(5), pp.1783-1794.

 

8-    Hanson, G.J. and Hunt, S.L., 2006. Lessons learned using laboratory jet test method to measure soil erodibility of compacted soils. In 2006 ASAE Annual Meeting (p. 1). American Society of Agricultural and Biological Engineers.

 

9-    Hunt, S.L., Hanson, G.J., Cook, K.R. and Kadavy, K.C., 2005. Breach widening observations from earthen embankment tests. Transactions of the ASAE, 48(3), pp.1115-1120.

 

10-Larese, A., Rossi, R., Oñate, E., Toledo, M.Á., Morán, R. and Campos, H., 2013. Numerical and experimental study of overtopping and failure of rockfill dams. International Journal of Geomechanics, 15(4), p.04014060.

 

11- Schmocker, L. and Hager, W.H., 2010. Overtopping and breaching of dikes breach profile and breach flow. In River Flow (pp. 515-522).

 

12- Stephen, C.E., Andrews, D.P. and Webby, M.G., 2002. Overtopping breaching of noncohesive homogeneous embankments. Journal of Hydraulic Engineering, 128(9), pp.829-838.

 

13-  Wei, H., Yu, M., Wang, D. and Li, Y., 2016. Overtopping breaching of river levees constructed with cohesive sediments. Natural Hazards and Earth System Sciences, 16(7), pp.1541-1551.

 

14- Wu, W. and Kang, Y., 2011. A Simplified Breaching Model for Cohesive Embankments. In World Environmental and Water Resources Congress 2011: Bearing Knowledge for Sustainability (pp. 2207-2215).

 

15- Yu, M.H., Wei, H.Y., Liang, Y.J. and Yong, Z.H.A.O., 2013. Investigation of non-cohesive levee breach by overtopping flow. Journal of Hydrodynamics, Ser. B, 25(4), pp.572-579.

 

16- Zhang, J., Li, Y., Xuan, G., Wang, X. and Li, J., 2009. Overtopping breaching of cohesive homogeneous earth dam with different cohesive strength. Science in China Series E: Technological Sciences, 52(10), pp.3024-3029.