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 جریان بر روی آبگیرهای جانبی موجود درآبراه های قوسی (به کمک داده های آزمایشگاهی)
چکیده
جریان در قوس رودخانه های طبیعی سه بعدی و غیر یکنواخت بوده که از آن جمله می توان به وجود یک جریان حلزونی در آن اشاره کرد که از اندرکنش جریان ثانویه و ج ریان اصلی بوجود می آید. با توجه به نوع الگوی جریان در کانالهای قوسی متناسب با قدرت جریان حلزونی و مشخصات رسوبات بستر، فرسایش و رسوبگذاری رخ می دهد. در نتیجه این مسئله همواره در انتخاب موقعیت سازه های رودخانه ای نظیر آبگیرها و پل ها وغیره دارای اهمیت و توجه بوده است.
ازآنجا که هدف اصلی در آبگیرهای جانبی تسهیل در انتقال آب بدون رسوب بوده و اکثر رودخانه ها در بیشترین مسیر خود دارای پیچ وخم می باشند. با توجه به وجود جریان ثانویه حلزونی، قوس خارجی رودخانه مکان مناسب برای موقعیت آبگیری پیشنهاد شده است.
بنابراین ضرورت تحقیقات بیشتر در مورد تحلیل جریان در محدوده آبگیرهای جانبی و پیش بینی روند فرسایش و رسوبگذاری لازم بنظر می رسد. جهت رسیدن به این هدف، در تحقیق حاضر داده های آزمایشگاهی برداشت شده توسط پیرستانی (1383) درمحدوده آبگیرهای جانبی با بستر ثابت واقع در آزمایش گاه تربیت مدرس مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
جهت بررسی اثر آبگیر بر روی تغییرات مؤلفه های سرعت، قدرت جریان ثانویه و میزان توسعه آن، تغییرات ایجاد شده در تراز سطح آب و تنش برشی بستر و پیش بینی نواحی محتمل فرسایش و رسوبگذاری، سه موقعیت آبگیری 40 درجه سانتی گراد، 75 درجه سانتی گراد و 115 درجه سانتی گراد نسبت به ابتدای قوس با زاویه آبگیری 60 درجه انتخاب شد.
با توجه به تحلیل های انجام شده، مشخص شد با نزدیک شدن به آبگیر جانبی موجود در قوس مؤلفه های سرعت، قدرت جریان ثانویه، مومنتم جریان عرضی، تراز سطح آب و تنش برشی بستر دچار تغییرات زیادی می شود بطوریکه بیشترین این تغییرات در لبه انتهائی دهانه آبگیر اتفاق می افتد. دلیل این امر در هر قسمت از این تحقیق به تفصیل ارائه شده است.
مقدمه
انحراف جریان یا به طور طبیعی بصورت شریان و ایجاد میانبردر رودخانههای مئاندری بوجود میآید و یا آنکه بطور مصنوعی بصورت آبگیری از رودخانهها و کانالها جهت مصارف کشاورزی، آبرسانی شهری و یا صنعتی ایجاد میشود. الگوی جریانهای انحرافی کاملاً سه بعدی و غیر یکنواخت میباشد و باعث ایجاد نواحی تقسیم خطوط جریان، جداشدگی و جریان برگشتی میشود. این جداشدگی و جریان برگشتی نیز یکسری جریانهای گردابی و چرخشی را در این نواحی ایجاد میکند که این عوامل قابل توجه مهندسین هیدرولیک و محققینی که در ارتباط با تغییرات ریختشناسی رودخانه ها و حرکت ذرات رسوبی بستر مطالعه میکنند، میباشد.
از آنجا که رودخانه یک سیستم دینامیک بوده و پیوسته در حال تغییر است باید این تغییرات بررسی شده و رفتار رودخانه قابل پیشبینی باشد.برای انحراف رودخانه باید مواردی از جمله مشخصات جریان، وضعیت انتقال رسوب و مشخصات آبراهه مورد بررسی قرار گیرد. همچنین در صورت وجود آبگیرهای جانبی تغییرات در هیدرودینامیک جریان ایجاد میشود و لازم است بررسیهایی بر روی جریان ثانویه ایجاد شده در اطراف دهانه آبگیر که نحوه آبشستگی و رسوبگذاری در امتداد آبگیر را نشان میدهد و تحلیل جریان در محدوده آبگیر صورت گیرد.
به همین منظور در اینجا لزوم مطالعات کامل تر بر روی آبگیرهای جانبی مطرح شده که در این موارد بررسی تأثیر موقعیت آبگیر در کاناهای قوسی و همچنین نوع جریان در کانال اصلی بر روی الگوی جریان لازم بنظر میرسد.
فصل اول: کلیات
1-1) هدف
از دیر باز مسئله انحراف آب از مسیر اصلی رودخانه برای انجام مقاصد مختلف از آن جمله برای کشاورزی، آبرسانیشهری ، صنایع و تولید برق و غیره مورد توجه قرار داشته که می توان ادعا کرد، قدمت آن به قدمت تمدن بشر می رسد. همواره مسئله مهم در انتقال آب، مشکل ورود رسوبات به کانالها و سیستمهای انتقال می باشد. بنابراین هدف طراحان کاهش میزان ورود رسوبات انتقال یافته تا حد امکان می باشد(صالحی نیشابوری و ایزدپناه، 1385).
آبگیری از رودخانه یکی از قدیمی ترین مسائل مطرح در زمینه مهندسی هیدرولیک است با این وجود طراحی یک سازه آبگیر در یک رودخانه امری ظریف و حساس به شمار می رود. طراحی اصلی در انحراف آب تعیین مقدار آب مورد نیاز در زمان مشخص ((QD(t) می باشد میزان آبگیری بستگی به جریان نسبی در زمان مشخص داشته که نباید مقدار آن بیشتر از جریان رودخانه باشد . همچنین باید از ورود رسوبات و آشغالهای شناور جلوگیری شود . (درصورتیکه از لوله های تحت فشار یا تونل برای آبرسا نی استفاده شود باید از ورود هوا جلوگیری شود ) همچنین طراح باید اثرات موفولوژیکی که موجب کاهش جریان پایین – دست و اثرات ناسازگاری محیط زیست که باعث تغییر در سطح آب های زیرزمینی، برگشت آب، تغییرات آب، سرعت جریان و دما می شود را به حداقل برساند . کاهش عمق جریان و سرعت جریان پایین دست آبگیر باعث افزایش دمای آب شده، این امر زندگی آبزیان را تهدید می کند. به حداقل رساندن عمق آب در پاییندست محل آبگیری برای حفاظت حیوانات آبزی در رودخانه ها حائز اهمیت است.
انواع آبگیر از لحاظ سازه ای عبارتند از:
– آبگیر بدون استفاده از بند
– آبگیر همراه با بند انحرافی
– یکی از دو موارد فوق به همراه تاسیسات جانبی نظیر پمپاژ
برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند