پایان نامه ارشد عمران تحلیل تغییرات بستر در محدوده آبگیرهای جانبی موجود در کانالهای قوسی در حالت آب صاف

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه ارشد عمران تحلیل تغییرات بستر در محدوده آبگیرهای جانبی موجود در کانالهای قوسی در حالت آب صاف دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

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.

فرمت :pdf

تعداد صفحه :۱۵۷

تحلیل جریان بر روی آبگیرهای جانبی موجود در آبراه های قوسی

اختصاصی از کوشا فایل تحلیل جریان بر روی آبگیرهای جانبی موجود در آبراه های قوسی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

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 ( ۱۳۸۳ ) 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 ۴۰ ۷۵ ۱۱۵ درجه نسبت به ابتدای قوس با زاویه آبگیری ۶۰ 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.

توجه :

لطفا از این پروژه در راستای تکمیل تحقیقات خود و در صورت کپی برداری با ذکر منبع استفاده نمایید.

فصل اول:کلیات
1-1 ) مقدمه 1
2-1 ) انتقال رسوب در آبگیرها 3
3-1 ) الگوی جریان ناشی از انحراف 5
4-1 ) الگوی جریان در قوسها 6
5-1 ) مکان مناسب برای آبگیری از رودخانه 8
6-1 ) روش کار و تحقیق 8
فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده
1-2 ) جریان در قوس رودخانه 10
2-2 ) قدرت جریان ثانویه 12
3-2 ) تحقیقات انجام شده بر روی تنش برشی بستر 15
4-2 ) مدلسازی جریان در قوس رودخانه 16
5-2 ) ضوابط حاکم در انحراف جریان و آبگیری از رودخانه 27
1-5-2 ) آبگیری جانبی از مسیر مستقیم 30
6-2 ) آبگیری جانبی از قوس رودخانه 35
1-6-2 ) محل قرار گیری آبگیر 35
2-6-2 ) زاویه آبگیری 37
3-6-2 ) نسبت دبی انحرافی 37
7-2 ) مطالعات انجام شده در آبگیری جانبی از قوس رودخانه 38
فصل سوم: روش انجام تحقیق
1-3 ) مقدمه 46
2-3 ) تجهیزات آزمایشگاهی و نحوه برداشت دادهها 46
1-2-3 ) مدل آزمایشگاهی استفاده شده 46
2-2-3 ) اندازهگیری دبی جریان 47
3-2-2 ) نحوه اندازهگیری سرعت در هر آزمایش 48
فصل چهارم: تجزیه وتحلیل دادههای آزمایشگاهی
7
1-4 ) مقدمه 51
2-4 ) بررسی تغییرات سرعت 51
115 درجه 52 ،75 ، 1-2-4 ) بررسی تغییرات سرعت در موقعیتهای آبگیری 40
2-2-4 ) بررسی توزیع سرعت طولی 60
1-2-2-4 ) بررسی توزیع سرعت طولی در موقعیت آبگیری 40 درجه 60
2-2-2-4 ) بررسی توزیع سرعت طولی در موقعیت آبگیری 75 درجه 65
3-2-2-4 ) بررسی توزیع سرعت طولی در موقعیت آبگیری 115 درجه 70
3-2-4 ) ترسیم خطوط هم سرعت طولی و عرضی در موقعیتهای آبگیری
115 °،75° ،40°
75
4-2-4 ) مقایسه تغییرات سرعت در موقعیتهای مختلف آبگیری 85
3-4 ) جریان ثانویه 87
87 Φ=60°،Ө= 1-3-4 ) بررسی تغییرات جریان ثانویه در حالت ° 40
97 Φ=60°،Ө= 2-3-4 ) بررسی تغییرات جریان ثانویه در حالت ° 75
106 Φ=60°،Ө= 3-3-4 ) بررسی تغییرات جریان ثانویه در حالت ° 115
4-4 ) الگوی جریان در کانال انحرافی 117
5-4 ) قدرت جریان ثانویه 123
125 Φ=60°،Ө= 1-5-4 ) بررسی قدرت جریان ثانویه در حالت ° 40
130 Φ=60°،Ө= 2-5-4 ) بررسی قدرت جریان ثانویه در حالت ° 75
135 Φ=60°،Ө= 3-5-4 ) بررسی قدرت جریان ثانویه در حالت ° 115
6-4 ) مومنتم جریان عرضی 143
7-4 ) بررسی تغییرات سطح آب 149
8-4 ) بررسی تغییرات عرضی تراز سطح آب کانال در امتداد محور آبگیر 162
9-4 ) بررسی توزیع تنش برشی 165
1-9-4 ) تخمین ضریب زبری مانینگ 165
2-9-4 ) تعیین ضریب شزی 166
115 درجه 167 ،75 ، 3-9-4 ) بررسی توزیع تنش برشی در موقعیتهای آبگیری 40
115 درجه 177 ،75 ، 4-9-4 ) مقایسه تنش برشی در موقعیتهای آبگیری 40
فصل پنجم: نتیجهگیری و ارائه پیشنهادات
1-5 ) نتیجهگیری 178
2-5 ) پیشنهادات 181

 

تحلیل تغییرات بستر در محدوده آبگیرهای جانبی موجود در کانالهای قوسی در حالت آب صاف

اختصاصی از کوشا فایل تحلیل تغییرات بستر در محدوده آبگیرهای جانبی موجود در کانالهای قوسی در حالت آب صاف دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

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.

فرمت :pdf

تعداد صفحه :۱۵۷