دراسة صينية عن تأثير المتفجرات علي السدود الشبيهة بسد النهضة

[Raptor6]

اثناء تصفحي لبعض المقالات والدراسات المتعلقة بالسدود وجدت اكثر من ورقة بحثية منشورة في مجلة ال Elsevier (المصدر في نهاية الموضوع) من قبل باحثين بجامعة تيانجين الصينية في معمل الدولة الرئيسي لابحاث الهيدرولوجيا والمحاكاة.

الدراسة تتعلق بشكل اساسي بالتأثير التدميري للمتفجرات علي منشأت السدود بأنواعها المختلفة لكن سأركز تلخيصي للدراسة في هذا الموضوع على السدود الخرسانية من نوع Concrete Gravity Dam وهو نفس نوع سد النهضة الاثيوبي.

الدراسة تشرح تأثير المتفجرات من نوع TNT في اماكن متفرقة من السد (امام السد فى الهواء- وراء السد في المياة باوضاع مختلفة- شحنات اختراقية في جسم السد- انفجار سطحي علي جسم السد) وتنقسم لجزئين ...الاول يتعلق بالسدود الخرسانية عديمة الفتحات والاخر للسدود الخرسانية ذات الفتحات.
سأقوم في هذا الموضوع بتلخيص الدراسة وترجمتها مع بعض الصور التوضيحية المترجمة من الورقة البحثية.

الجزء الاول: السدود الخرسانية عديمة الفتحات:

في هذا الجزء قام الباحثون بانشاء نموذج محاكاة رقمي بالحاسب عبر برنامج AUTODYN... نموذج المحاكاة عبارة عن مقطع عرضي لمنشأ خرساني لسد بارتفاع حوالي 100 متر و بعرض قاعدة 70 متر و سمك الجزء الاعلي منه 14متر وهو مبني علي اساس تصميم سد كونيا الهندي... النموذج يفترض امتلاء خزان السد بالمياة حتي قرب الحافة و يفترض وجود قاعدة صخرية اسفل السد كما هو موضح بالصورة:

السيناريو الأول: انفجار خلف السد في المياة

الصورة التالية توضح التأثير التدميري علي جسم السد في لحظات زمنية متتابعة نتيجة لانفجار شحنة (500 كجم) علي عمق 6 امتار و مسافة 5 امتار من جسم السد:

الصورة التالية توضح التأثير التدميري علي جسم السد نتيجة لانفجار شحنة (500 كجم) علي اعماق ومسافات مختلفة من جسم السد( المجهول h يعبر عن العمق و R عن المسافة من جسم السد):

تشرح الدراسة التأثير المختلف نتيجة لاختلاف العمق بأن التأثير التدميري علي هذا النوع من السدود يكون نتيجة لتأثير الموجة الانفجارية المباشر علي جسم السد و نتيجة لتأثير التكهف Cavitation للمياة الناتج عن الانفجار....كلما زاد العمق قل تأثير التكهف و اصبحت الموجة الانفجارية مواجهة للجزء الاقوي والاسمك في السد لذلك قل التأثير التدميري في هيكل السد....وجدت الدراسة ان العمق الافضل في هذه الحالة هو عمق 20 متر.


الصورة التالية توضح التأثير التدميري علي جسم السد نتيجة لانفجار شحنة باوزان مختلفة علي اعماق مختلفة ومسافة 5 امتار من جسم السد( المجهول w يعبر عن وزن الشحنة و R عن المسافة من جسم السد):

تقول الدراسة انه كما يظهر في الصورة فان التأثير الاكبر يظهر عند كون الشحنة اقرب لجسم السد وان التأثير يكون سطحي جدا عند زيادة المسافة حتي لو كانت الشحنة اكبر.

الي هنا ينتهي الجزء الاول من الدراسة والي اللقاء لاحقا في الجزء الثاني حول السدود ذات الفتحات.

مصدر الورقة البحثية الخاصة بالسدود عديمة الفتحات:
Damage prediction of concrete gravity dams subjectedto underwater explosion shock loading

 

[ضمير حى]

ممتاااز
أكمل .....

 

[Amenmobi]

بحث متميز...ومجهود رائع منك في الترجمة
استمر

 

[كود المحبة]

لتدمير السد بسهولة اولا التخلص من الانظمة الدفاعية حول السد بدرونات انتحارية
ثاني شيء ضرب قاعدة السد من الجهتين بعدة قنابل ضخمة تسبب حفر لا تقل عن ٨ امتار ومن ثم ضرب وسط السد من الجهتين بالقنابل وسيكمل الماء المحتجز الباقي من خلال التسرب من الاسفل

الصورة توضح عملية الضربة الاولى وهي باللون الاحمر والضربة الثانية باللون الاخضر

 

[محمدالمصرى2011]

ممتاز جدا موضوع احترافى وهام جدا
شكرا على مجهودك الرائع ومنتظرين باقى الدراسة فى اقرب وقت

 

[Raptor6]

الجزء الثاني بعد قليل

 

[Raptor6]

الجزء الثاني: السدود ذات الفتحات

في ورقة منشورة اخري لنفس المجموعة البحثية تناول الباحثون تأثير المتفجرات علي السدود ذات فتحات تمرير المياة المعروفة بال Orifice.

نموذج المحاكاة هو لنفس نوع السد Concrete Gravity Dam لكن باختلاف بسيط عن الورقة السابقة في ابعاد السد حيث ان الارتفاع يبلغ 115 مترا هذه المرة وعرض القاعدة 90 متر و سمك الجزء الاعلي 15 متر....ايضا اضيف للنموذج فتحة لتمرير المياة بعرض 6 امتار و ارتفاع 10 امتار كما هو موضح بالصورة التالية:

تناولت الدراسة 3 سيناريوهات مختلفة للانفجار وهي عند وجود الشحنة علي مسافة 10 امتار امام الفتحة و عند وجود الشحنة مباشرة عند مدخل الفتحة و عند وجودها فى منتصف الفتحة في قلب السد في حالة امتلاء الفتحة بالمياة او في حالة اغلاق الفتحة وامتلائها بالهواء.

السيناريو الاول: وجود الشحنة امام الفتحة بمسافة 10 امتار (بوابات مفتوحة-فتحة ممتلئة بالمياة).

كما هو موضح بنتيجة المحاكاة فان انفجار الشحنة امام الفتحة يسبب اضرار سطحية جدا علي جسم السد تتمثل في اضرار بسيطة عند منتصف الفتحة واضرار بسيطة عند حواف وحدود الفتحة:

هذه الاضرار البسيطة هي نتيجة لانتشار موجة الضغط الناتجة عن الانفجار الي داخل الفتحة و تأثر منتصف الفتحة بقوة قص Shear force تتسبب في هذا الضرر في المنتصف.

السيناريو الثاني: وجود الشحنة مباشرة علي فتحة السد (بوابات مفتوحة-فتحة ممتلئة بالمياة).

كما هو موضح عبر الصورة التالية في لحظات زمنية متتالية...فان انفجار الشحنة عند مدخل الفتحة يتسبب بسحق الخرسانة عند بداية الفتحة نتيجة التأثر المباشر بموجة الانفجار Shock wave وانتشار الموجة الي داخل الفتحة يتسبب بمزيد من الدمار للنصف الاول من جدار الفتحة نتيجة لقوة القص Shear Force لموجة الانتشار....كما يلاحظ ايضا وجود شقين عند بداية الفتحة ممتدين للاعلي والاسفل نتيجة لقوة الاجهاد الناتجة عن الانفجار وان هذه الشقوق تتسبب في انكسار للسد عند مستوي الفتحة:

السيناريو الثالث: وجود الشحنة في منصف الفتحة في قلب السد (بوابات مفتوحة-فتحة ممتلئة بالمياة):

كما هو واضح في الصورة التالية في لحظات زمنية متتابعة فأن هذا السيناريو يعتبر كارثي علي هيكل السد نتيجة للدمار الهائل الناتج عن انفجار الشحنة مباشرة في قلب السد مع وجود المياة التي تعزز من ضغط الانفجار ونتيجة لتفريغ الفتحة مباشرة بعد الانفجار وضغط جدار الفتحة للداخل....يمتد الدمار الناتج عن هذا السيناريو عميقا داخل هيكل السد في الاعلي والاسفل مسببا شقوقا فرعية عديدة:

تأثير اغلاق الفتحة:

الصورة التالية توضح مقارنة بين سيناريوهين وهما وجود الشحنة عند بداية الفتحة مباشرة في حالة انغلاق البوابة وامتلاءها بالهواء وفي حالة فتحها وامتلاءها بالمياة (تمت مناقشتها بالاعلي)....توضح الصورة ان نتيجة لاغلاق الفتحة فان معظم الضرر يتركز علي قوة السحق الناتجة مباشرة عن موجة الانفجار و التي تتسبب بدمار سطحي عند بداية الفتحة ..ونتيجة لانغلاق الفتحة فلا يوجد اي ضرر داخلي للجدار نتيجة لعدم انتشار الموجة للداخل :

تدعيم الفتحات:

ناقش البحث ايضا تأثير تدعيم الفتحات بحديد التسليح و مقدار الدمار الناتج لنفس السيناريوهات السابقة.

الصورة التالية توضح مقارنة بين الدمار الناتج عن السيناريوهات الثلاثة السابقة لكن في حالة وجود تدعيم لجدار الفتحة:

يشرح البحث ان وجود تدعيم لجدار الفتحة لا يجدي علي الاطلاق عندما تكون البوابات مفتوحة و يتأثر هيكل السد و جدار الفتحة بنفس مقدار الضرر تقريبا ....لكن الحالة الوحيدة التي يخفف فيها التدعيم من التأثير التدميري هو في حالة انغلاق البوابات.


الانفجار السطحي في الهواء:

توضح الورقة البحثية ان تأثير الانفجارات السطحية في وجود الهواء (عدم امتلاء الخزان) هو تأثير بسيط وسطحي جدا نتيجة لضياع معظم طاقة الانفجار في الهواء المحيط.

القذائف الاختراقية:

تناقش الورقة ايضا سيناريو تأثر هيكل السد بالقذائف الاختراقية عالية السرعة كالقنابل التي تطلق من الطائرات......توضح المحاكاة ان نتيجة للاختراق المباشر للمقذوف بسرعة عالية فان الضرر عند هذه الحالة يكون محدود بمحيط الاختراق فقط لكن نتيجة لتأثير الانفجار لاحقا مع ضرر الاختراق فان التأثير التدميري يكون شديد للغاية علي هيكل السد كما هو موضح بالصورة:

لكن المحاكاة تمت علي مسار واحد للمقذوف من الاعلي علي قمة السد ولم تناقش مسارات اخري كاختراق قاعدة السد.

الانفجار العميق في المياة في قاعدة السد:

اخيرا...تناقش الورقة تأثير الانفجار العميق وراء خزان السد والذي تمت مناقشته سابقا من حيث تأثيرة علي هيكل السد نفسه...لكن هذه المرة توضح الورقة انه و بالرغم من ان الضرر علي هيكل السد نفسه في هذه الحالة يكون محدود نتيجة للاسباب السابق ذكرها ...لكن هذا الانفجار عند قاعدة السد ينتج عنه شقوق في اساسات السد عند القاعدة قد تتسبب في التأثير علي قوة منع الانزلاق الخاصة بالسد مما قد يتسبب في تفكك القاعدة وانقلابه :

المصادر:
Effects of close proximity underwater explosion on the nonlinear dynamic response of concrete gravity dams with orifices
A state-of-the-art review on blast resistance and protection of high dams to blast loads



تم بحمد الله.....

 

[Amun]

اللى فهمته كده ان افضل سيناريو للتعامل مع السد هو ضرب فتحات التوربينت وهى ممتلئه بالمياه + قذائف اختراقيه من الاعلى

مجهود عظيم

 

[Egyptian Army 2020]

موضوع رائع

 

[الصباح]

قبل عدة سنوات خرجت تايوان بفرضية إمكانية ضرب سد الممرات الثلاثة الصيني

أكبر سدود العالم في حالة شنت الصين حرب لضم تايوان

مما سيتسبب في تدمير هائل للبنية التحتية على طول مجرى النهر وصولا الى بحر الصين الجنوبي

حاليا تملك تايوان الصاروخ الجوال هسيونغ فنغ ٢ المخصص لضرب الأهداف الارضية

بمدى ٦٠٠ كلم

و يبعد سد الممرات الثلاثة ١٢٠٠كلم عن تايوان
إلا أن هناك توجه لصنع صاروخ جوال بمدى ١٥٠٠كلم لهذه المهمه

هل من الممكن أن تفعلها تايوان

وهل اعدت الصين لمثل هذه المغامرات

 

[typhon99]

الصينيين ما ناقشوا تاثير القصف على مختلف انواع القواعد الانشائية وعمقها تحت الارض..

احب اقلهم :