مقاله تجزيه خطر براي بالاآمدگي آب سد آب انبار فيت سويي بعنوان نمونه ي مورد مطالعه
چكيده
تجزيه خطر و ناپايداري توسط روشهاي رياضي و آماري اغلب جهت تخمين خطرات و ناپايداري هاي سيستم دار استفاده شده اند. اين تحقیق نشان دهنده ي فرايند و كاربرد خطر و تجزيه قابل اطمينان براي بالاامدگي آب سد مي باشد. سريهاي حداكثر ساليانه ي اوج تخليه بار الكتريكي آب انبار فيت سويي در تايوان شمالي جهت تجزيه ۴ حادثه شديد سيل با بسامدهاي متفاوت استفاده شده است. بيشترين تراز آب از وقوع شديد ۴ سيل با استفاده از مسير آب انبار و در نظر گرفتن ۷ عامل ناپايداري براورد شده بود. پس از آن خطر بالاامدگي آب سد فيت سويي توسط ۵ روش تجزيه ناپايداري تخمين زده شده بود: روش تخمين نكته اي رزنبلوس٫ روش تخمين نكته اي هار٫ شبيه سازي مونت كارلو٫ نمونه گيري هايپر كوب لاتين و روش معيار ابزاري ابتدا نظم سپس زمان . نتايج نشان مي دهند كه معيارهاي خطر بالاامدگي محاسبه شده توسط روشهاي متفاوت يكسان هستند. شايد كسي برخي روشهاي تقريبي را جهت اجتناب كردن از بار تخمين با قرار دادن روشهاي نمونه گيري اعمال كند. علاوه بران صحت نتايج توسط روش هاي تقريبي مقايسه شده با روشهاي نمونه گيري از يك نمونه به نمونه ي بعدي تغيير مي كند. انتخاب و كاربرد روشهاي ناپايداري وابسته به اطلاعات قابل دسترس پارامترهاي مدل و پيچيدگي آن مي باشد. شايد نياز به آزمايش پارامترهاي مدل و پيچيدگي آن قبل از تعيين روشهاي مناسب استفاده شده در يك مطالعه باشد.
مقدمه
بيشتر كشورهاي پيشرفته مثل تايوان تاكيد بر ايمني و امنيت سدهايشان دارند. تايوان در آسياي شرقي قرار گرفته كه داراي كوه هاي بلند و جويبارهاي شيب دار تند است كه اغلب از توفان ها و زلزله هاي پي در پي رنج مي برد. خرابي زيربنايي در جزيره ي پرتراكم مي تواند منجر به از بين رفتن جان و مال بسياري از انسانها شود. اگر ايمني ساختاري هنوز هم در ترديد است سد نمي تواند زندگي كساني كه در پايين رودخانه زندگي مي كنند را تضمين كند. بنابراين آزمايش و حفاظت از ايمني سد بايد در الويت قرار بگيرد.
روشهاي تخمين خطر و قابل اطمينان بودن آن از سالها پيش برقرار شده است. روش دوره ي بازگشتي چندين دهه استفاده شده اگرچه اين روش فقط براي بسامد سيل در نظر گرفته شده است. برخلاف فرضيات ساده ي ناپايداريها روش دوره بازگشتي به طرز وسيعي در تمرين ارزيابي خطر زيربنايي هيدروليكي استفاده مي شود. وود خطر جريان يك ديواره ي سد را با روش مكمل دگرگوني ارزيابي كرده است. دوك استين و بورگاري عوامل ناپايداري را جهت تكميل عملكرد تراكم احتمالي وصل پايداري در نظر گرفته اند و براي تخمين خرابي احتمالي سيستم يك ديواره ي سد تاسيس كرده اند.
كرنل روش ابتدا نظم سپس زمان را در طرح مهندسي اعمال كرده است. تانگ و مايز روش MSOFM را جهت تخمين قابل اطميناني ساكن و وابسته ي زماني در يك طرح لوله فاضلاب و مدل تاسيس نشده ي خطر و قابل اطمينان بودن اعمال كرده اند. راكوتيز و فيزر يك عامل اجرايي بر نكات خرابي را با استفاده از سريهاي تيلور گسترش داده اند و مدل ابتدا نظم سپس زمان پيشرفته را پيشنهاد كرده اند.
رزنبلوس يك روش تخمين نكته اي و هار مدل ديگر تخمين نكته اي را با استفاده از تغيير شكل محور ارتوگونال جهت ناديده گرفتن بار تخميني MEPRمرتبط با عوامل ناپايداري متعادل يا بسيار زياد پيشنهاد كرده اند. وارنر و كابايلا از شبيه سازي مونت كارلو جهت شبيه سازي توزيع پايداري و برقراري ساختار امنيتي استفاده كرده اند. اسكو اتال از اين روش جهت طراحي سيستم آب انبار چندكاره استفاده كرده است. مك كاي نمونه گيري هايپر كوب لاتين را برقرار كرده و اثبات كرده است كه SHL مي تواند يك همگرا در اجراي سيستم را با سرعت زياد و نمونه كم تر نسبت به SCM بدست بياورد.
ليان و ين دقيق و موثر بودن روشهاي تجزيه ي قابل اطمينان را توسط يك نمونه كانال زيرزميني مقايسه كرده اند. ماناچ و ملچينگ تكنيك SHL را در اتصال با تجزيه هاي روابط آماري و ارتباط با WOLFUD حاصله از رودخانه ي دنور در بلگيوم اعمال كرده اند.
در سايه ي مدل هاي بالايي اين كار روشهاي تجزيه ناپايداري مختلف را براي تخمين خطر بالاامدگي آب سد اعمال مي كند كه شامل روشهاي MEPR٫ MEPH٫ SCM٫ SHL و MSOFM مي باشد. به خصوص آب انبار فيت سويي در تايوان شمالي براي تجزيه مدل نيروي آبي و هيدرولوژي و براي تجزيه ناپايداري جهت محاسبه ي بالاترين تراز آب در طول وقوع سيل انتخاب شده بود. روند اين مطالعه شامل ۳ مرحله ي اصلي است: ۱)تشخيص و تخمين عوامل مهم كه شايد مسير آب انبار يا بالاامدگي آن را تحت تاثير قرار دهد. ۲)جمع آوري اطلاعات و تجزيه مسير آب انبار و تجزيه ناپايداري و ۳)اجراي مسير آب انبار الحاقي به تجزيه ناپايداري و خطر.
مسير آب انبار
مسير آب انبار معادله ي پيوستگي را دنبال مي كند:
كه در آن I و Q برابر جريان آب انبار و ميزان خروج و S برابر حجم آب انبار و زمان t برابر زمان است.
براي اجراي مسير آب انبار معادله به طرز ديگري نوشته مي شود:
كه در آن برابر جريانات آب انبار در t برابر خروج آب انبار در t برابر حجم هاي t برابر مسير وقفه ي زماني هستند. با استفاده از معادله ي ۲ مي توان تراز آب نمودار آبي و حداكثر تراز در طول وقوع يك سيل را محاسبه كرد. مسير وقفه ي زماني در اين مطالعه ۱ ساعت است بنابراين احتمال بالاترين تراز آب كه ممكن است بين t اتفاق بيفتد در اين مطالعه ناديده گرفته شده است.
تجزيه خطر