دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی عمران – سازه های هیدرولیکی
عنوان:
تحلیل تغییرات بستر در محدوده آبگیر های جانبی موجود در کانال های قوسی در حالت آب صاف (با استفاده از داده های آزمایشگاهی)
چکیده:
جریان در قوس رودخانه های طبیعی بسیار پیچیده بوده که از آن جمله می توان به وجود یک جریان حلزونی در آن اشاره کرد که از اندر کنش جریان ثانویه و جریان اصلی بوجود می آید. الگوی جریان در قوس به گونه ای است که جریان در سطح به سمت قوس خارجی و در کف به سمت قوس داخلی متمایل می باشد. با توجه به تحقیقات انجام شده، الگوی جریان در قوس، شرایط بهینه ای را برای آبگیری در امتداد قوس خارجی فراهم می نماید. بنابراین شناخت دقیقتر الگوی جریان و روند فرسایش و رسوبگذاری در محدوده آبگیر لازم به نظر می رسد. جهت رسیدن به این هدف، در تحقیق حاضر داده های آزمایشگاهی برداشت شده توسط پیرستانی ( 1383 ) از یک قوسی U شکل (180 درجه) با بستر متحرک در وضعیت آب صاف، واقع در آزمایشگاه تربیت مدرس با آبگیر جانبی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
بدین ترتیب جهت بررسی اثر تغییرات بستر ناشی از آبشستگی موضعی و نواحی محتمل فرسایش و رسوب گذاری با نرم افزاری های ArcGIS و Ansys و همچنین داده های آزمایشگاهی (پیرستانی 1383) به بررسی الگوی جریان تنش برشی و فشار و گرادیان سرعت در محدوده آبگیر در موقعیت 115 درجه پرداخته شده و نتایج نسبتا”قابل قبولی ارائه شده که در این پایان نامه به آن اشاره شده است.
مقدمه:
رودخانه ها یکی از مهمترین منابع حیاتی طبیعت هستند. رودخانه ها نه تنها در سیمای کلی سطح زمین نقش دارند، بلکه شکل زیستن انسان در کره زمین را تعیین می کنند. همواره در طول تاریخ بشر، رودخانه ها کانون توسعه بوده و تمدنهای کهن در کناره های آن شکل گرفته است (Morisw,1968).
از دیرباز مسئله انتقال آب از رودخانه ها برای مقاصد کشاورزی، شرب و بعدها به منظور استفاده در صنعت و نیز تأمین انرژی، معمول بوده است و می توان ادعا نمود که قدمت آن به قدمت تمدن بشر می رسد. در کنار مسئله انتقال آب همواره مشکل رسوبات وارده به کانالها و سیستمهای انتقال نیز وجود داشته که مسائل و مشکلات بسیاری به همراه دارد. بنابراین هدف طراحان، کاهش میزان رسوبات انتقال یافته، تا حد امکان می باشد. (صالحی نیشابوری و ایزدپناه 1375).
بنابراین جلوگیری از ورود رسوبات به داخل آبگیر و رودخانه (جریان اصلی) از مواردی می باشد که اهمیت بسزایی دارد و یکی از مواردی که باید توجه داشت کنترل جریان های ثانویه و جریان اصلی و کنترل حجم رسوب ورودی می باشد به جهت کاهش ورود رسوبات به حداقل رساندن آلودگی های یست محیطی می بایست راهکاری مناسب تمهیدات ویژه ای اتخاذ کرد بنابراین استفاده از مدل فیزیکی و تحلیلی و بررسی موارد ذکر شده انجام می گیرد.
فصل اول: کلیات و طرح موضوع
1-1) هدف
یکی از قدیمی ترین و در عین حال ارزانترین روشهای انتقال آب رودخانه برای مصارف گوناگون، ساخت آبگیرهای ثقلی می باشد. آبگیری از رودخانه با استفاده از نیروی ثقل که در گذشته به شکل شق نهر صورت گرفته است اکنون به یک سازه هیدرولیکی تکامل یافته با معیارهای طراحی تبدیل شده است.
با توجه به اینکه جریان رودخانه شامل رسوبات ریز و درشت دانه بوده و در مواقع سیلابی، دهانه ورودی می بایست دو وظیفه مهم زیر را انجام دهد (صفرزاده، 1383):
– جذب و کنترل جریان منحرف شده از رودخانه و هدایت آن به داخل کانال آبگیری
– جلوگیری از ورود رسوبات و اجسام شناور به داخل آبگیر
با توجه به مشکلات ورود رسوب به آبگیر، لازم است تا شرایطی فراهم شود تا جریان انحرافی به سمت آبگیر، دارای حداکثر دبی انحرافی با حداقل دبی رسوب باشد. مهمترین اقدام در این زمینه جانمایی مناسب آبگیر بر روی رودخانه می باشد. انتخاب صحیح محل انحراف در طرحهای آبرسانی از ملزومات است. یک محل مناسب خسارات مخرب ناشی از ورود رسوبات را به حداقل می رساند. همچنین یک انتخاب اشتباه در جانمایی به سختی می تواند پس از اجرای پروژه قابل جبران باشد. بنابراین اولین اقدام در طراحی، انتخاب محل مناسب برای انحراف است (پیرستانی، 1383).
آبشستگی گاهی به صورت غیر طبیعی و به دلیل تغییرات ایجاد شده توسط بشر ایجاد می شود، مثل ایجاد سازه های هیدرولیکی مختلف در مسیر رودخانه، گودال های ایجاد شده در اثر آبشستگی در اطراف این سازه ممکن است خطرات جدی را به همراه داشته باشد.
تجربه نشان داده که شکست های برشی، پدیده تراش ایجاد شده در اثر آبشستگی باعث خرابی در انتهای بستر محافظت شده گردیده است از این رو بررسی مکانیزم آبشستگی و روشهای جلوگیری از فرسایش در کانال رودخانه و مخصوصاً آبشستگی در پایین دست سازه های هیدرولیکی مانند دریچه های آبگیر، و کانال های آبگیر و حوضچه های آرامش، پایه های پل و… اهمیت زیادی برخوردار است.
بنابراین مساله اصلی که همان بررسی آبشستگی و تاثیر آن بر روی بستر که به دنبال انتقال آب از رودخانه معذل رسوب در مدخل آبگیر و آبسشتگی و تجمع رسوب در کانال می باشد.
از جمله جنب ههای مجهول طرح میتوان به عدد فرود و زاویه انحراف اشاره کرد که خود عدد فرود شامل Q (دبی) و عمق (Y) می باشد و نظر به اینکه هدف اصلی این تحقیق تاثیرگذاری پارامترهای هیدرولیکی و هندسی بر روی تغییرات بستر در محدوده آبگیرهای جانبی موجود در کانالهای قوسی است و کاهش رسوبات و احتمال وقوع آبشستگی است و بنابراین قابل ذکر است که تمامی مطالعات و کارکردها بر این اساس می باشد.
برخی از پارامترهای موثر در انتقال رسوب با توجه به جریان موجود در آبگیرهاعبارتتند از:
دبی ورودی رودخانه؛ محل مناسب آبگیر؛ زاویه انحراف آبگیر؛ عرض آبگیر؛ شعاع انحنای رودخانه؛ میزان بار رسوبی (اندازه و وزن مخصوص)؛ سازه های پایین دست ابگیر و شرایط جریان بالا دست؛ میزان زبری کف رودخانه؛ هندسه ورودی آبگیر عرض کانال انحرافی BD.
برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند