برآورد ریسک روگذری سدهای خاکی از مسائل مهم و موثر در تعیین ارتفاع سد و ظرفیت آبگذری سیستم تخلیه سیلاب محسوب می شود. حالت ایده ال برآورد ریسک روگذری، در نظر گرفتن تمام متغیرهای تصادفی و موثر بر روگذری می باشد. البته در نظر گرفتن کلیه متغیرهای تصادفی موثر و برآورد ریسک روگذری با الگوریتم هایی مانند مونت کارلو بسیار زمان بر و بعضی مواقع غیرممکن است. در این تحقیق سعی شده است با استفاده از تئوری بارش آستانه و تلفیق آن با روش مونت کارلو شرطی، گام مهمی در کاهش زمان شبیه سازی ها برداشته شود. نتایج این تحقیق نشان داد با پذیرش 6 درصد خطا در محاسبه ریسک روگذری سد جامیشان، زمان محاسبات در حدود 29 ساعت کمتر می شود و یا به عبارت دیگر راندمان الگوریتم شرطی معرفی شده در این تحقیق 7 برابر بیشتر از روش مونت کارلو معمولی در تحلیل ریسک روگذری سد جامیشان می باشد.

در تقاطع­­های راست گوشه سه شاخه یا چهار شاخه کانال­های روباز، مطالعه جدایی جریان بسیار حائز اهمیت می­باشد. برخی پارامترهای موثر در این زمینه نسبت دبی ورودی و عمق جریان می­باشد که در این تحقیق تاثیر نسبت دبی ورودی و نسبت ارتفاع سرریزها (عمق جریان) در الگوی جریان و ابعاد ناحیه جداشدگی به صورت عددی شبیه­سازی شده است. بررسی نتایج مدل عددی نشان داد که مدل k-ω بیشترین مطابقت را با نتایج آزمایشگاهی دارد، به طوریکه میزان خطای شبیه­سازی کمتر از 20% بود. ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال­­های اصلی و فرعی با نسبت دبی ورودی رابطه مستقیم داشت. همچنین با افزایش ارتفاع سرریزهای خروجی، عمق جریان افزایش یافت و منجر به کاهش ابعاد ناحیه جداشدگی شد. مطابق نتایج عددی، ابعاد ناحیه جداشدگی در راستای قائم از کف کانال به سطح آب افزایش یافت، به­طوری­که برای نسبت دبی 6/0 و نسبت ارتفاع سرریز 377/0، طول ناحیه جداشدگی در کف کانال، فاصله 1/0 متر از کف و در سطح آب به ترتیب در حدود 60 سانتیمتر، 75 سانتیمتر و 85 سانتیمتر بود. بنابراین از سطح آب به سمت کف کانال طول ناحیه جداشدگی در حدود 29% کاهش یافت.

موج شکنها در طول تاریخچه ساخت خود دستخوش تغییراتی شدهاند. این تغییرات بسته به شرایط محیطی و کاربری، با هدف بهبود عملکرد آن ها بوده است. روگذری به عنوان یکی از پارامترهای هیدرولیکی مهم در عملکرد موجشکنها همواره مورد ارزیابی و بهینهسازی قرار گرفته است. در این مطالعه به بررسی روگذری امواج از موج شکن سکویی مرکب به عنوان موج شکنی نوین، پرداخته شده است. مدلسازی عددی با استفاده از نرم افزار FLOW-3D انجام گرفته است. جهت اطمینان از عملکرد مدل عددی نتایج آن با دادههای آزمایشگاهی موجود، مورد واسنجی و صحتسنجی قرار گرفته است. پس از اطمینان از عملکرد مدل عددی، موج شکن سکویی مرکب در سه حالت طراحی شده است. نتایج میزان روگذری امواج از موج شکن سکویی مرکب با موج شکن توده سنگی و کیسونی افقی بررسی و مقایسه شده است. نتایج حاکی از کاهش به ترتیب 01/84 و 42/61 درصدی میزان روگذری در موج شکن سکویی مرکب، نسبت به موج شکن توده سنگی و کیسونی افقی دارد.

از میان دلایل مهم شکست سد خاکی روگذری عمده ترین دلیل است. در تحلیل شکست سد به علت روگذری تحلیل عدم قطعیت و محاسبه ریسک ضروری است. در این پژوهش کاربرد تحلیل ریسک شکست سد خاکی بر اثر سرریز شدن آب از بدنه سد بر پایه تحلیل فراوانی یک متغیره و دو متغیره سیلاب با استفاده از توزیع لوگ نرمال برای سد خاکی تبارک آباد واقع در خراسان رضوی بررسی شده است. نتایج تحلیل فراوانی دو متغیره سیلاب در شش هیدروگراف جریان ورودی و با در نظر گرفتن V Qp– (ترکیب دبی و حجم سیلاب) برای دوره بازگشت های توام 50، 100 و 200 سال ارائه شده است. ریسک روگذری بر اساس تحلیل فراوانی تک متغیره سیلاب و برای همه هیدروگراف های حاصل از تحلیل فراوانی دو متغیره و شش تراز اولیه آب در مخزن با درنظرگرفتن دبی اوج سیل، تراز اولیه آب و ضریب دبی سرریز به عنوان متغیرهای غیرقطعی ارزیابی شده است. برای انجام تحلیل عدم قطعیت از روش شبیه سازی مونت کارلو و تکنیک نمونه گیری لاتین هایپرکیوب استفاده شده است. نهایتا، نتایج به دست آمده با استفاده از هر دو روش تحلیل فراوانی سیلاب یک متغیره و دومتغیره در دوره بازگشت های مختلف با هم مقایسه گردید. نتایج نشان داد که ریسک روگذری برآورد شده در همه دوره بازگشت ها بر اساس تحلیل فراوانی سیلاب دو متغیره بیشتر از روش تک متغیره بوده که خطرات بیشتری به همراه دارد. همچنین هیدروگراف V1-Q که دارای بیشترین حجم سیلاب بوده، در همه ارتفاع ها از ریسک بیشتری نسبت به بقیه هیدروگراف ها برخوردار است. در برآورد ریسک روگذری بر اساس تحلیل فراوانی یک متغیره و دو متغیره، بالارفتن تراز آب در مخزن، نسبت به استفاده از سیلاب های با دوره بازگشت طولانی تر، منجر به روند افزایش ریسک محسوس تری خواهد شد، به طوری که در ارتفاع 66 متری تراز سطح آب، مقدار ریسک روگذری برای سد بسیار بالا است.

سد ها در مهار سیلاب و کاهش خسارت آن نقش موثری دارند. در سیلاب های فروردین ماه سال 1398، نقش و تأثیر سد های بزرگ در رودخانه های کارون، کرخه و دز به خوبی نمایان گردید و این سد ها با کاهش دبی اوج، خسارت سیلاب در پایین دست را کاهش داده و سیلاب را با ایمنی بیشتری عبور دادند. به هنگام سیلاب، بروز پدیده روگذری و عبور آب از روی سد ها، همواره آنها را تهدید می نماید. بنابراین ارزیابی ریسک روگذری سد ها موضوعی است که بایستی مورد توجه قرار گیرد و بایستی بین تراز آب مخزن سد و ریسک روگذری آن تعادل ایجاد نمود. با استفاده از پویایی سیستم ها می توان مجموعه ای از عوامل پیچیده، مرتبط و موثر در پدیده روگذری را در کنار یکدیگر قرار داده و تأثیر سناریوهای مختلف را بر روی ریسک روگذری بررسی نمود. در این مقاله با استفاده از مدل پویایی سیستم ها، تأثیر عدم قطعیت های مختلف به همراه سیلاب و باد با دوره های بازگشت مختلف به طور همزمان و مجزا بر ریسک روگذری سد ونیار مورد بررسی قرار گرفته است تا بتوان تمهیدات لازم برای کاهش ریسک روگذری و افزایش ایمنی در سد مذکور را اتخاذ نمود. در ادامه ضمن تحلیل سیلاب ناشی از روگذری، تاثیر آن بر اراضی پایین دست سد مورد بررسی قرار گرفته است تا بتوان تصمیمات مدیریتی در زمان سیلابی که احتمال روگذری از سد را دارد اتخاذ نمود.

پژوهش حاضر بر مبنای بررسی آزمایشگاهی مکانیزم شکست سد خاکی و عوامل موثر در آن پایه گذاری شده است. با توجه به اینکه شیب وجه پایین دست سد خاکی، تاثیر زیادی در زمان و نحوه ی خرابی دارد، بدین منظور 2 مدل از سد خاکی با شیب یکسان بالادست و پایین دست (1: 1 و 1: 2) برای 3 نوع خاک (1 مدل از خاک S و 2 نوع خاک Sc) ساخته شد. خاک مورد استفاده در ساخت مدل ها، از نوع چسبنده و غیرچسبنده با قطر متوسط 1٫ 05، 0٫ 51 و 0٫ 07 میلی متر و زاویه ی اصطکاک داخلی به ترتیب 14، 18، و 23 درجه هستند. زمان تخریب سد و نحوه ی آن برای دبی های سیلابی موردنظر بررسی شد و نتایج نشان داد که به طور کلی با افزایش قطر متوسط ذرات و زاویه ی اصطکاک داخلی نمونه ها، زمان شکست کاهش و دبی بیشینه ی عبوری از شکاف فرسایشی افزایش می یابد. همچنین میزان سطح آب شستگی در شکاف فرسایشی در مدل ها برداشت شد که نتایج نشان داد.

شکست روگذری، به عنوان محتمل ترین علت خرابی در سدهای خاکی است که دارای پیچیدگی زیادی بوده و بنابراین بررسی آزمایشگاهی آن، از دیدگاه پژوهشی دارای اهمیت زیادی است. مدل سازی فیزیکی پدیده مذکور در آزمایشگاه هیدرولیک مؤسسه تحقیقات آب وزارت نیرو انجام شد و آثار هیدرولیکی آن در قالب سه سناریو با مدل مبنا مقایسه گردید. نتایج حاکی از آن است که فرایند شکست مدل های فیزیکی از سه مرحله شروع، توسعه و خاتمه تبعیت می کند که در تمام آزمایش­های انجام شده، مدت زمان مرحله توسعه، طولانی تر از مراحل دیگر بود. در سناریوی اول با افزایش قطر میانگین مصالح پوسته از 0/5 میلی متر به 7/1 میلی متر، 26 درصد افزایش دبی اوج و 14 درصد کاهش زمان شکست رخ داد. سناریوی دوم که در آن ماندگارکردن آب در دریاچه به مدت دو ساعت در تراز نزدیک به روگذری (به منظور افزایش میزان اشباع شدگی مصالح) بررسی گردید، حاکی از کاهش دبی اوج به میزان 15 درصد و کاهش مدت زمان شکست به میزان 14 درصد بوده است. در سناریوی سوم، با لحاظ نکردن کانال اولیه شکست در تاج مدل فیزیکی، افزایش 34 درصدی دبی اوج و کاهش 24 درصدی زمان شکست و الگوی رسوب گذاری نامتقارن مشاهده گردید که بیش ترین اختلاف را با نتایج مدل مبنا نشان داد. محاسبه حجم مصالح فرسایش یافته و جرم آن ها از دیگر نتایج مربوط به تعیین الگوی رسوب گذاری در این پژوهش بوده است. اندازه گیری همزمان هندسه شکست، هیدروگراف جریان و الگوی رسوب گذاری نهایی از دستاوردهای منحصربه فرد پژوهش حاضر است و در مجموع، نتایج به دست آمده در مدیریت پدیده شکست سدهای خاکی مؤثر خواهد بود.