همه ساله در نواحی مختلف جهان خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری بر اثر وقوع حوادث غیر مترقبه مانند سیل به جوامع بشری وارد می گردد. خوشبختانه در کشور ما با احداث سدهای مخزنی بزرگ بر روی برخی رودخانه های مهم کشور مانند دز به میزان قابل توجهی از میزان این خسارات کاسته شده است. اما باید به این نکته توجه داشت که در اثر شکست این سدهای مخزنی بزرگ نیز خسارات جبران ناپذیری به نواحی پایین دست آنها وارد می گردد. لذا شبیه سازی هیدرولیکی پدیده شکست سد، جهت برآورد خسارت،  بر نامه ریزی صحیح و تدارک فعالیتهای امدادی در محدوده اثر این واقعه از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. خسارات بسیار زیاد ناشی از شكست سد بخصوص در رابطه با سدهایی كه در نزدیكی شهرهای بزرگ احداث می شوند، لازم است كه همزمان با مطالعه و طراحی بخشهای مختلف سد در نظر گرفته شود ]6 [.
 

1-2-      شکست هیدرولیکی سدها

سیلاب ناشی از شكست سدهای بزرگ خرابی و مصیبت زیادی را در دو قرن اخیر سبب شده است شكست سد و جریان خروجی ناشی از آن به عنوان یكی از مهمترین مطالعات پژوهشی در بسیاری از كشورها و موسسات تحقیقاتی بوده و در حال حاضر نیز ادامه دارد. شكست سدهای بتنی می تواند به علت پدیده های سرریز شدن از روی سد بدلیل ناتوانی ظرفیت تخلیه سرریز، تراوش، اثر زلزله، ایجاد موج ضربه ای در اثر ورود توده لغزشی به داخل مخزن و یا در اثر خرابكاری صورت گیرد.
پس از وقوع این پدیده ها و ایجاد شکافت اولیه در بدنه سد و عبور جریان از میان شکافت ایجاد شده به مرور زمان شکافت اولیه به کل بدنه یا بخش اعظم آن گسترش یافته و سبب تخریب آن می گردد. البته در سدهای بتنی این پدیده معمولا به صورت ناگهانی و در زمان اندکی اتفاق می افتد. در شکل (1-1) شکست سد بتنی مالپاست [1] – فرانسه نشان داده شده است.
 

شکل 1-1. شکست سد بتنی مالپاست- فرانسه  [[2]]

1-3-       بیان مسأله و هدف تحقیق

به دو طریق می توان دبی پیک سیل ناشی از شكست سد بتنی را پیش بینی نمود . یكی آنكه رابطه ای تجربی بین برخی پارامترها مانند حجم، عمق و … برقرار نمود و از طریق رگرسیون بین داده های جمع آوری شده مدلی آماری برای محاسبه دبی پیک ارئه كرد.روش دوم  استفاده

 از كامپیوتر و مدلهای فیزیكی برای شبیه سازی ایجاد شكست در سد و رها شدن آب موجود در مخزن آن است. روابط رگرسیونی در تسریع كار و در مواردی كه دادها در دست نیست، لازم هستند اما بزرگی سیل را با تخمین زیاد پیش بینی می كنند . این روا بط بویژه در طراحی سازه های خاكی برای در نظر گرفتن نكات ایمنی مفید به نظر می آیند .روش های محاسباتی فعلی مدلهای كاملا فیزیكی به تمام معنا نبوده و در جاهائی به تخمین متوسل می شوند .علاوه بر آن این قبیل روشها بسیار پر زحمت بوده و نیاز به اطلاعات زیادی در مورد سازه، ویژگی های مصالح، سیستم رودخانه ای و… دارند.

با بهره گرفتن از مدلسازی ریاضی این پدیده می توان یک تخمین بسیار مناسب از میزان دبی پیک و تراز آب      رودخانه در نواحی مختلف پایین دست سد به ازای سناریو های مختلف مانند شکست آنی یا تدریجی سد با صرف کمترین هزینه بدست آورد. برای این كار می بایستی هیدروگراف خروجی ناشی از شكست سد با توجه
به نوع شكست مشخص گشته سپس با توجه به مورفولوژی پایین دست روندیابی و پهنه بندی سیلاب مشخص گردد. همچنین می توان با بهره گرفتن ازنتایج مدلسازی و سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS میزان خسارات ناشی از شکست سد را که به اراضی کشاورزی، شهر ها و روستاهای پایین دست وارد خواهد شد، برآورد کرد، که می تواند جهت برنامه ریزی فعالیتهای آینده در محدوده رودخانه ها بسیار مفید باشد . به طور کلی در بررسی پدیده شکست سد باید نکات زیر را مورد توجه قرار داد ]6 [:
1- تخمین درست هیدروگراف ناشی از شکست سد
2- روندیابی سیلاب ناشی از شکست سد در رودخانه پایین دست و تهیه نقشه پهنه سیلاب آن
3- تعیین مناطق در معرض خطر
4- تهیه برنامه فعالیتهای امدادی به ترتیب اولویت
مدل های ریاضی از نظر بعد به پنج گروه تقسیم می شوند :
1- مدل یک بعدی 2- مدل شبه دوبعدی 3- مدل دو بعدی 4- مدل شبه سه بعدی 5- مدل سه بعدی
در مدل یک بعدی معادلات جریان یک بعدی در راستای اصلی جریان حل شده و متوسط پارامترهای جریان در هر مقطع عرضی محاسبه گردیده و توزیع عرضی یا عمقی سرعت در نظر گرفته نمی شود.
در مدل شبه دو بعدی محدوده عرضی راستای اصلی جریان به تعدادی از لوله های جریان و به موازات یکدیگر تقسیم می گردد. معادلات یک بعدی در راستای لوله های جریان حل شده و متوسط پارامترهای جریان در هر مقطع در جهت عرضی نیز محاسبه می گردد.
در مدل دو بعدی معادلات دیفرانسیل دو بعدی در سیستم مختصات سطح افق یا سطح قائم با استقرار شبکه عددی حل می گردد.
در مدل شبه سه بعدی معادلات دیفرانسیل دو بعدی با مختصات طول و عرض، در سطوح متوالی   افقی-در امتداد عمق با استقرار شبکه عددی حل می گردد.
در مدل سه بعدی معادلات دیفرانسیل سه بعدی در سیستم مختصات طول، عرض و عمق با استقرار شبکه عددی حل می گردد.
پدیده شکست سد از نظر هیدرولیکی یک پدیده بسیار ناپایدار بوده و جهت شبیه سازی عددی آن نیاز به مدل ریاضی بسیار قوی می باشد. به طور کلی در پدیده شکست سد از مدلهای سه بعدی تنها در محدوده شکست سد و جهت تخمین بهتر هیدروگراف شکست سد، از مدلهای دوبعدی در محدوده شکست و نواحی پایین دست نزدیک سد جهت تعیین دقیق پهنه سیلاب ناشی از شکست سد و از مدلهای یک بعدی در نواحی دوردست پایین سد جهت تعیین پهنه سیلاب ناشی از شکست سد استفاده می گردد. همچنین اکثر مدلهای ریاضی موجود به دلیل ضعف عمده در پیش بینی سرعت و روند گسترش شکافت ایجاد شده در بدنه سد خصوصا در سدهای بتنی، پدیده شکست سد را به صورت آنی فرض می کنند ]6 [.
اما استفاده از مدلهای سه بعدی و دوبعدی در نواحی نزدیک به بدنه سد نیاز به حجم اطلاعات بسیار زیادی داشته که بسیار مشکل و زمان بر می باشد. لذا عمدتا در مسائل کاربردی جهت مدلسازی شکست سد از نرم افزارها و مدلهای یک بعدی استفاده می گردد. البته استفاده از مدلهای یک بعدی جهت مدلسازی این پدیده چندان خالی از اشکال نبوده و در صورتیکه اطلاعات توپوگرافی مناسبی برای این مدلها فراهم نگردد نتایج پهنه سیلاب ناشی از آنها خصوصا در محدوده نزدیک به بدنه سد دارای خطاها و اشکالات فراوانی می باشد. لذا در این تحقیق تلاش خواهد شد با بهره گیری از نرم افزار یک بعدی MIKE11 و زیر مدل شکست سد آن پدیده شکست سدهای بتنی در سناریوهای مختلف که در ادامه تشریح خواهد شد و در مطالعه موردی کاربرد این نرم افزار برای رودخانه دز  و شکست سد مخزنی دز به عنوان آخرین سد موجود بر روی این رودخانه بررسی گردد.
این نرم افزار جریان عبوری از مقطع شكسته شده سد را مانند جریان عبوری از بالای یک سرریز عریض به دو روش مختلف در نظر می گیرد : در روش اول مقطع شكست سد با زمان تغییر می كند و در روش دوم جریان عبوری از بالای تاج سد و جریان عبوری از مقطع شكست به صورت جداگانه محاسبه می شوند.این  مدل می تواند شكاف ایجاد شده در سد را به صورت تدریجی یا آنی با بهره گرفتن از روابط انتقال رسوبات برای سدهای خاکی یا سری زمانی شكست سد تعریف شده توسط استفاده کننده برای سدهای بتنی، گسترش دهد تا سد به طور كامل نابود شده و از بین برود ]11،12 [.