تم تحميل الصورة بنجاح. سأقوم بتحليل المسألة الموجودة في الصورة وحلها بالتفصيل.

المعطيات:

• منسوب قاع النهر (RL of river bed): $100.0 \, \text{m}$
• منسوب المياه القصوى (FRL): $197.0 \, \text{m}$
• طول الريح (Fetch): $40 \, \text{km}$
• سرعة الرياح: $100 \, \text{kmph}$
• عرض الجزء العلوي: $6 \, \text{m}$
• الثوابت:
  • $s = 2.4$
  • $c = 0.5$
  • $\mu = 0.7$
  • $\lambda = 300 \, \text{t/m}^2$

المطلوب:

1. تحديد ارتفاع الماء الناتج عن الرياح باستخدام معادلة مولتر (Moliter's formula).
2. تحديد نوع السد (سد ثقالي عالي أم منخفض).
3. حساب الإجهادات (Stresses).

الخطوة الأولى: حساب ارتفاع الماء باستخدام معادلة مولتر:

معادلة مولتر تُعطى كالتالي:

$h_w = 0.032 \sqrt{VF}$

حيث:

• $V$: سرعة الرياح بالكيلومتر/ساعة ($100 \, \text{kmph}$)
• $F$: طول الريح بالكيلومتر ($40 \, \text{km}$)

الحساب:

$h_w = 0.032 \sqrt{100 \cdot 40}$

$h_w = 0.032 \sqrt{4000}$

$h_w = 0.032 \cdot 63.25 \approx 2.024 \, \text{m}$

إذن، ارتفاع الماء الناتج عن الرياح هو $h_w = 2.024 \, \text{m}$.

الخطوة الثانية: تحديد نوع السد:

• فرق الارتفاع بين FRL وقاع النهر: $\text{ارتفاع السد} = \text{FRL} - \text{RL of river bed} = 197.0 - 100.0 = 97.0 \, \text{m}$

• إذا كان ارتفاع السد أكبر من $15 \, \text{m}$، يتم تصنيفه كسد ثقالي عالي. هنا: $97.0 \, \text{m} > 15 \, \text{m}$

إذن، السد هو سد ثقالي عالي.

الخطوة الثالثة: حساب الإجهادات:

لحساب الإجهادات، نفكر في ثلاث قوى:

1. P: ضغط الماء الهيدروستاتيكي.
2. W: وزن السد.
3. U: ضغط الماء الصاعد (uplift pressure).

1. ضغط الماء الهيدروستاتيكي (P):

يُحسب باستخدام العلاقة: $P = \frac{1}{2} \gamma \, h^2$ حيث:

• $\gamma$: الوزن النوعي للماء ($9.81 \, \text{kN/m}^3$)
• $h$: ارتفاع الماء ($97.0 \, \text{m}$)

الحساب: $P = \frac{1}{2} \cdot 9.81 \cdot (97.0)^2$

$P \approx 46167.645 \, \text{kN}$

2. وزن السد (W):

يُحسب كالتالي: $W = \lambda \cdot \text{عرض قاعدة السد}$ حيث:

• $\lambda$: الوزن النوعي للخرسانة ($300 \, \text{t/m}^2 = 3000 \, \text{kN/m}^2$)
• عرض قاعدة السد (افتراضًا: 6 م).

الحساب: $W = 3000 \cdot 6 \approx 18000 \, \text{kN}$

3. ضغط الماء الصاعد (U):

يُحسب كالتالي: $U = \frac{1}{2} \gamma h$

حيث نفس المعطيات السابقة.

الحساب: $U = \frac{1}{2} \cdot 9.81 \cdot 97.0 \approx 475.785 \, \text{kN}$

الخلاصة:

• ارتفاع الماء الناتج عن الرياح: $2.024 \, \text{m}$
• نوع السد: سد ثقالي عالي.
• الإجهادات:
  • ضغط الماء $P$: $46167.645 \, \text{kN}$
  • وزن السد $W$: $18000 \, \text{kN}$
  • ضغط الماء الصاعد $U$: $475.785 \, \text{kN}$

هل تحتاج إلى أي تفاصيل إضافية أو رسومات توضيحية؟

أسئلة مرتبطة:

1. كيف يتم تحديد عرض قاعدة السد؟
2. ما هي أهمية معرفة ضغط الماء الصاعد؟
3. كيف تؤثر سرعة الرياح وطول الريح على تصميم السد؟
4. ما هي العوامل الأخرى التي تؤخذ بعين الاعتبار عند تصنيف السد؟
5. كيف يتم تصميم الحماية ضد ارتفاع الأمواج الناتجة عن الرياح؟

نصيحة: دائمًا ضع العوامل البيئية المحيطة (مثل الزلازل والتربة) في الحسبان عند تصميم السدود.