Numerical modeling of dam breach in concrete gravity dams
Beton ağırlık barajlarda baraj yıkılmasının sayısal modellemesi
- Tez No: 828503
- Danışmanlar: PROF. DR. METE KÖKEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hidrolik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Hidrolik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 190
Özet
Bir baraj çöktüğünde, aniden büyük miktarda su salınır ve bu da mansap bölgelerinde yıkıcı etkilere neden olabilir. Baraj yıkılması, bir depremden kaynaklandığı durumlarda daha da önemlidir, çünkü önceden tahmin edilemez. Araştırmanın temel amacı, ilk çatlaktan baraj gövdesinin tüm kırılmasına kadar su yüzeyi profilinin, FVM yöntemini kullanılarak detaylı bir simülasyonudur. Bir sonraki hedef, deprem sırasında baraj gövdesi üzerindeki hassas bölgelerin, FEM yöntemini kullanılarak tespit edilmesidir. Konunun karmaşıklığı nedeniyle öncelikle Flow 3D yazılımının baraj çökme simülasyonu alanında yeterliliğinin sağlanması gerekmektedir. Bu amaçla, VOF yöntemini doğrulamak için deprem sırasında çatlak içi basıncın simülasyonunu içeren tezin üçüncü bölümü ve katı cisimlerin farklı hareket türlerinin çalışılmasını içeren dördüncü bölüm kullanılmıştır. Son olarak, tezin beşinci bölümünde, üçüncü ve dördüncü bölümlerden elde edilen sonuçlar ve bilgiler kullanılarak baraj yıkılma mekanizmasına ilişkin modeller anlık ve kademeli formlarda sunulacaktır. En önemli sonuçlar şu şekilde özetlenebilir: İlk olarak, çatlakların içindeki basıncın simülasyonundan elde ettiğimiz önemli bir sonuç, çatlağın uzunluğunu veya açıklığını değiştirerek içindeki basınç dağılımının değişmesidir. Bu nedenle beton barajın yıkılmasının gövdenin çatlaması ile başladığı düşünülürse, baraj yıkılmasının küçük ölçekli modellenmesi neredeyse imkansızdır. İkinci olarak, ani baraj yıkılması, kademeli baraj yıkılmasından daha tehlikelidir. İki yıkılma modelin deşarj hidrograflarına göre, kademeli mod için, maksimum çıkış debisinde adım adım artış meydana gelirken, barajın ani yıkılmasında deşarj hızla maksimuma yönelir. Son olarak, barajın ani göçmesine daha yakından bakıldığında, sabit büyüklükteki depremde salınım frekanslarının azalmasıyla ani durumda yıkılması olasılığının arttığı sonucuna varılmıştır. Ancak gövde çatladıktan sonra daha yüksek salınım frekansları onu daha kısa sürede kırabilecektir. bu açıdan küçük salınım frekanslarıyla başlayan ve yüksek frekanslarla biten depremler en yıkıcı olanlardır.
Özet (Çeviri)
When a dam fails, a large amount of water is suddenly released that may create large flood waves capable of causing devastating impacts to downstream areas. This is even more important when the damage is caused by an earthquake, because it is unpredictable. The main objective of the research is a detailed simulating of the water surface profile from the first crack to the entire breaking of dams' body during earthquake using Finite Volume Method (FVM). The next objective is detecting of vulnerable zones on the dams' body during earthquake using Finite Element Method (FEM). Due to the complexity of the issue, it is necessary to first ensure the capability of the Flow 3D software in the field of dam failure simulation. For this purpose, the third part of the thesis, which includes simulation of pressure inside cracks during an earthquake, is used to verify the Volume of Fluid method (VOF), and the fourth chapter of the thesis, which includes the study of different motion types of solid objects due to the earthquake, is used to verify the General Moving Object method (GMO) in the scope of dam failure study. Finally, in the fifth chapter of the thesis, using the results and information obtained from the third and fourth chapters, models for the dam failure mechanism will be presented in sudden and gradual forms. The most important findings can be summarize in this way: Firstly, an important result obtained from the simulation of the pressure inside the cracks is that by changing the length of the crack or its opening, the pressure distribution inside it changes. Therefore, considering that the failure of the concrete dam begins with the cracking of the body, modeling dam failure is almost impossible with small scale. Secondly, the failure of the dam in a sudden mode that is the results of terrible earthquake, is more dangerous than the gradual failure of the dam, which is very likely in concrete hydraulic structures. According to the discharge hydrographs of the two failure modes, for the gradual mode, the step-by-step increase to the maximum output flow rate occurs, while in the sudden failure of the dam, the discharge quickly tends to its maximum. finally, by a closer look at the sudden failure of the dam resulted in the conclusion that, with decreasing oscillation frequencies in constant magnitude of earthquake, the probability of failure in the sudden state increases. However, after cracking of the body, higher oscillation frequencies will be able to break it in less time. from this perspective the earthquakes that start with small oscillation frequencies and end with higher frequencies are the most destructive ones.
Benzer Tezler
- Numerical investigation of 2D dam-break failures by using GIS applications
CBS uygulamaları kullanılarak 2-B baraj yıkılmalarının sayısal incelenmesi
AMMAR ASHRAF
Doktora
İngilizce
2021
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER BOZKUŞ
- Dam break analysis of an existing dam by integrated hydrologic modeling and gene-expression programming
Entegre hidrolojik modelleme ve gen-ekspresyon programlama kullanarak mevcut bir barajın yıkılma analizi
HINDREEN MOHAMMED NAZIF JABBAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
İnşaat MühendisliğiGaziantep Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. AYTAÇ GÜVEN
- Tuzluca barajı rezervuarının gedik parametrelerine dayalı taşkın simülasyonları ve mansap bölgesindeki etkileri
Flood simulations based on breach parameters of Tuzluca dam reservoir and its effects on the downstream area
ÇAĞRI AKGÜN
Doktora
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiGümüşhane Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİM SERKAN NAS
- Baraj yıkılmaları nedeniyle oluşacak su baskınlarının izlenmesi ve CBS yardımıyla analizi
Monitoring and analysis of floods caused by dam breaks by means of GIS
ÖZGÜR BAYRAKTAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DURSUN ZAFER ŞEKER
- Dam break induced flood analysis by soft computing techniques
Yumuşak hesaplama teknikleri ile baraj yıkılması kaynaklı taşkın analizi
HALİD AKDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CİHAN BAYINDIR