Original title:
Porušení sypaných hrází v důsledku vnitřní eroze
Translated title:
Dam Breach of Eartfill Dams Due to Internal Erosion
Authors:
Kotaška, Stanislav ; Hodák, Jiří (referee) ; Satrapa, Ladislav (referee) ; Jandora, Jan (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2024
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební Abstract:
[cze][eng]
Protržení sypaných hrází jsou poměrně vzácná, avšak mohou mít katastrofické následky. V případě protržení hráze dojde k zvláštní povodni, která může způsobit ztráty na životech a majetku. I když je obtížné protržení hráze zabránit, je důležité se soustředit na ochranu obyvatel. Ochrana se provádí různými opatřeními podle typu očekávaného poškození hráze. Po analýze možných poruch hráze a výpočtu důsledků se hodnotí rizika, která se následně snižují přesídlením obyvatel a přemístěním majetku. Přesná analýza možných poruch a predikce průlomové vlny je nezbytná, aby bylo možné předpovědět, jak se bude zvláštní povodeň šířit v inundačním území pod hrází. Práce přehledně shrnuje mechanismus porušení sypané hráze v důsledku vnitřní eroze a prezentuje matematické metody pro jeho modelování. Hlavním výsledkem je úprava softwaru AREBA, který slouží k simulaci porušení sypaných hrází v důsledku vnitřní eroze a přelití, přímým zásahem do zdrojového kódu psaným v prostředí MATLAB. Do softwaru AREBA bylo zavedeno rozšíření umožňující nastavení různých úrovní srovnávací roviny, konzumpčních křivek a charakteristik nádrže. Dále byl software AREBA doplněn o vodohospodářské řešení nádrže a o další metody řešení úrovní hladiny dolní vody pod hrází. Byly také přidány nové metody pro řešení zřícení nadloží průsakové trubice, ztrátu třením v průsakové trubici a výpočet součinitele drsnosti. Pro generování vstupních parametrů byla zavedena metoda Monte Carlo s LHS vzorkováním. Po aplikaci navržených vylepšení byla provedena citlivostní analýza, která identifikovala nejcitlivější geotechnické parametry modelu. Kromě toho byly představeny další softwary pro simulaci porušení sypaných hrází v důsledku vnitřní eroze a jejich výsledky byly porovnány s modifikovaným softwarem AREBA na vybraných případových studiích.
Dam breaches are relatively rare but can be catastrophic. In the event of a earthfill dam breach, a special flood will occur that can cause loss of life and property. While it is difficult to prevent a earthfill dam breach, it is important to focus on protecting the population. Depending on the type of damage expected to the earthfill dam, different measures are taken to protect people. After analysing possible dam failures and calculating the consequences, risks are assessed and then reduced by relocating people and property. Accurate analysis of potential failures and prediction of the flood wave is necessary to predict how a given special flood will propagate in the floodplain below the dam. The thesis clearly summarises the mechanism of earthfill dam breach due to internal erosion and presents mathematical methods for modelling this phenomenon. The main result is an increase in the predictive capability of the AREBA software used to simulate breaches of earthfill dams due to internal erosion and overtopping. An extension to the AREBA software has been introduced to allow the setting of different levels of comparison plane, consumption curves and reservoir characteristics. In addition, the AREBA software has been extended to include water balance equation and additional methods for dealing with water levels below the dam. New methods have also been added to deal with roof collapse of the seepage pipe, friction losses in the seepage pipe and dealing with the roughness coefficient calculations. A Monte Carlo method with LHS sampling was introduced to generate the input parameters. After applying the proposed improvements, a sensitivity analysis was carried out to identify the most sensitive geotechnical model parameters. In addition, other software’s for simulating the failure of earthfill dams due to internal erosion was presented (EMBREA, DL Breach, WinDAM C) and its results were compared with the modified AREBA software on selected case studies.
Keywords:
Breach of earthfill dam; critical shear stress.; erodibility; internal erosion; numerical models; piping; special flood; erodibilita; kritické smykové napětí.; numerický model; piping; Porušení sypané hráze; vnitřní eroze; zvláštní povodeň
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/245251
guest ::
