دانشگاه شهید باهنر کرمان 

دانشکده فنی

بخش مهندسی عمران

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران

گرایش سازه های هیدرولیکی

کاربرد صفحات مستغرق در کنترل طریقه رسوبگذاری در بنادر صیادی با بهره گیری از مدل فیزیکی

استاد راهنما:

دکتر غلامعباس بارانی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده:
امواج دریا در جلوی دهانه بندر میشکنند و باعث به تعلیق در آمدن رسوبات بستر دریا میگردند.این رسوبات در اثر امواج ضعیف دریا و یا حرکت کشتی ها به داخل بندر راه یافته و نهایتاً در آنجا ته نشین میگردند و دراثر ادامه این فرایند از عمق مفید ناحیه داخل بندر کاسته شده و برای سرویس دهی پیوسته بندر نیاز به عملیات لایروبی کف میباشد که این عملیات به دلیل حجم بسیار زیاد رسوب مستلزم صرف وقت و هزینه بسیار گزافی میباشد.
از آنجاکه صفحات مستغرق درکانالهای آبگیر مورد بهره گیری قرارگرفته وبه طرزقابل ملاحظه ای در انتقال عرضی رسوب وکنترل ورود رسوب به داخل آبگیر موثر بوده می باشد، لذادر این پژوهش با بهره گیری از مدل فیزیکی و شبکه بندی محوطه بندر و اطراف آن و شبیه سازی امواج دریا توسط دستگاه موجساز در محیط آزمایشگاه آغاز اندازه رسوب ورودی در نقاط مختلف شبکه بندی بندردر حالت بدون بهره گیری از صفحات مستغرق، اندازه گیری شده و سپس با کار گذاشتن صفحات مستغرق ،با آرایش مختلف، در جلوی دهانه ورودی بندرمجدداً اندازه رسوب در نقاط شبکه بندی اندازه گیری شده می باشد و نتایج با حالت بدون کار گذاشتن صفحات مستغرق مقایسه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته می باشد.
نتایج حاصل از این آزمایشات حاکی ازآن می باشد که نصب صفحات مستغرق با آرایش مختلف در دهانه ورودی بنادر موجب انتقال عرضی رسوب و در نتیجه عدم ورود رسوب به داخل بندر می گردد.
کلید واژه:بندر،رسوب،صفحات مستغرق
فهرست

 

عنوان                                                                                                      صفحه
1
1
فصل اول: مقدمه وهدف از این پژوهش
  1. 1- مقدمه                                                    
1
2
       1 . 1. 1-  مهندسی دریا 
       1. 1. 2- تاریخچه مطالعات                                                                                           
3    
4
    1 . 2- هدف از این پژوهش
فصل دوم: بنادر صیادی                                                                                        
5
6
   2 .1- تعریف بنادر  صیادی
   2. 2- شرایط حاکم بر طراحی بندر                                                                                           
6   6                           2. 2. 1- شرایط اقتصادی         
      2. 2. 2- شرایط فیزیکی                                                                
7
7
      2. 2. 3-  شرایط کشتیرانی      
          2 . 2. 3. 1- اثر باد                                                                            
7    7          2. 2. 3. 2- اثر موج
         2. 2. 3. 3- اثر جریانها                                                                                              
  7
8
2. 3 –  شرایط مربوط به حفظ عمق در قسمتهای مختلف بندر                                                           2. 4- انواع موج شکن ها
8
9
2. 4. 1- موج شکن منقطع یا پایدار  
2. 4. 2- موج شکن شناور                                                                    
9
9
2. 4. 3- موج شکن هوایی      
2 . 4. 4-  موج شکن یکسره                                                                            
10 فصل سوم: صفحات مستغرق
11
11
3. 1- مقدمه  
 3. 2- تئوری صفحات مستغرق                                                                                                                                        
13
17
3. 3- مطالعات انجام شده       
فصل چهارم: مکانیک امواج و هیدرودینامیک لنگرگاه
18   24  4. 1- مقدمه  
 4. 2- امواج منظم                                                                       
24
26
 4. 2. 1- تعریف پارامتر های موج 
 4. 2. 2- تئوری موج خطی                                                    
26               4. 2. 2. 1- فرضیات                                                                            
29
33
              4. 2. 2. 2- سرعت ، طول و پریود موج      
  4. 2. 2. 3- پروفیل امواج سینوسی                                                     
33
34
              4. 2. 2. 4- بعضی توابع مفید و کاربردی 
فصل پنجم:  تبیین مدل فیزیکی                                                      
35
36
     5. 1- حوضچه مدل     
     5. 2-  بندر                                                                                               
37
37
     5. 3- دستگاه تولید موج یکنواخت
 5. 3. 1-  الکترو گیر بکس                                                                                            
38
39
         5 . 3. 2-بازوی پیستونی                           
         5. 3. 3-  پاروی موج ساز                                                                                                      
40
40
 5. 4- دستگاه رسوب سنج
5. 4. 1- سنسور                                                                           
42
46
       5. 4. 2- مانیتور         
   5. 5-  رسوب مورد بهره گیری                                                                                                                       
44
44
5. 5. 1- براده چوب
5. 5. 2- تراشه آلومینیوم                                                                                                     
44           5. 5. 3- ماسه                                                                                                     
45
46
فصل ششم: تبیین آزمایش های انجام شده ونتیجه گیری
  6. 1- تبیین آزمایش ها
48
51
      6. 1. 1- آزمایش شماره یک
      6. 1. 2-  آزمایش شماره دو                                                                                                  
54
58
     6. 1. 3- آزمایش شماره سه    
      6. 1. 4-  آزمایش شماره چهار                                                                                            
62
66
      6. 1. 5- آزمایش شماره پنج  
      6. 1. 6-  آزمایش شماره شش                                                                                            
70
75
      6. 1. 7- آزمایش شماره هفت
   6. 2- مقایسه و بحث
87 نتیجه گیری                                                                                
88   پیوست الف : جدول ها                                                                                        

 
اختصار:
با در نظر داشتن اینکه اثر صفحات مستغرق در کنترل فرایند رسوب گذاری در سواحل رودخانه ها طی پژوهش هایی پیشتر مطالعه شده در این پژوهش کوشش گردید که کاربرد این صفحات تحت شرایط گوناگونی مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار گیرد پس با ایجاد حوضچه و بندر گاهی، در اشل آزمایشگاهی کوشش گردید شرایط امواج دریا و رسوب مدلسازی شده وتوپوگرافی کف محوطه بندر آغاز بدون کاربرد صفحات مستغرق و سپس با قراردادن صفحات تحت زوایای مختلف برداشت گردید و با مقایسه این برداشتها با یکدیگر نتایجی حاصل گردید که این نتایج حاکی می باشد که کاربرد صفحات مستغرق پیش روی ورودی بندر گاه موجب خواهد گردید که رسوب در جهت عرضی هدایت شده و نتیجه آنکه ورودی رسوب به داخل بندر کنترل گردد.
اطلاعات مربوط به ارتفاع نقاط شبکه بندی روی بستر حوضچه ، در نرم افزار Excellوارد شده و به صورت جدول تنظیم شده می باشد و این جدول ها نیز توسط نرم افزارSurfer مورد پردازش قرار گرفته و شکل توپوگرافی بستر حوضچه به صورت سه بعدی و شبکه بندی ترسیم شده می باشد.در این پژوهش آغاز آزمایش بدون کاربرد صفحات مستغرق بمدت 370 دقیقه و سپس با تخلیه آب حوضچه و بهره گیری از دستگاه رسوب سنج توپوگرافی کف محوطه بندر برداشت گردید و نهایتا” با بهره گیری از نرم افزار Surfer نمای سه بعدی کف را پس از انجام هر سیکل آزمایش ترسیم شده که در ادامه فرایند آزمایش ها نتایج با این حالت به عنوان آزمایش شاهد مقایسه شده می باشد.از آنجا که صفحات مستغرق در کانالهای آبگیر مورد بهره گیری قرار گرفته و به طرز قابل ملاحظه ای در انتقال عرضی رسوب و کنترل ورود رسوب به داخل آبگیر موثر بوده می باشد ، پس در این پژوهش با بهره گیری از مدل فیزیکی و شبکه بندی محوطه بندر و اطراف آن و شبیه سازی امواج دریا توسط دستگاه موجساز در محیط آزمایشگاه آغاز اندازه رسوب ورودی در نقاط مختلف شبکه بندی بندر در حالت بدون بهره گیری از صفحات اندازه گیری شده و سپس با کار گذاشتن صفحات مستغرق ، با آرایش مختلف ، پیش روی دهانه ورودی بندر بار دیگر اندازه رسوب در نقاط شبکه بندی اندازه گیری شده می باشد و نتایج با حالت بدون صفحات مقایسه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته می باشد. نتایج حاصل از این آزمایش ها حاکی از آنست که نصب صفحات مستغرق با آرایش مختلف در دهانه ورودی بنادر موجب انتقال عرضی رسوب و در نتیجه کنترل ورود رسوب به داخل بندر می گردد.
 
1- مقدمه
1. 1. 1- مهندسی دریا(ساحل)
کوشش برای بعضی مسائل در منطقه ساحلی نظیر فرسایش سواحل و طراحی سازه ای و کاربری بنادر به قرن ها قبل باز میگردد بران(1972 Bruun)  مباحثی را در مورد فرسایش دریا و کنترل سیل در کشورهای هلند ،انگلیس و دانمارک در قالب مروری بر کارهای حفاظتی در دریا از قرن دهم میلادی به بعد ارائه نمود اینمان (Inman 1974) از مطالعه در مورد بنادر قدیمی اطراف دریای مدیترانه دریافت که بنادرساخته شده در هزار تا دو هزار سال قبل از میلاد مسیح ،”بیانگر یک درک عمیق غیر علمی خیلی بالا از امواج و جریانات دریایی هستند که به پیشرفت مفاهیم قابل توجه پیش روی نیروهای طبیعی منجر شده می باشد”.
کارهای ساحلی بطور تاریخی مربوط به مهندسین عمران و امور نظامی بوده می باشد.عبارت مهندسی دریا با برگذاری اولین کنفرانس مهندسی دریا درلانگ بیچ[1] کالیفرنیا در سال1950در زمره رشته های مهندسی با کاربرد عمومی تعریف گردید.اوبرین (Obrien 1950)  در پیشگفتارمجموعه مقالات کنفرانس فوق نوشت که مهندسی دریا یک رشته مهندسی جدید یا جداگانه نبوده و تربیت مهندسین و انجمن جدید مورد نظر نبوده می باشد .مهندسی دریا اساساً شاخه ای از مهندسی عمران میباشد که بطور قابل توجهی بر علومی مانند اقیانوس شناسی ، هوا شناسی، مکانیک سیالات، الکترونیک و مکانیک سازه و سایر رشته اتکا دارد.
در مقایسه با سایر زمینه های مهندسی عمران، طراحی و مهندسی دریا کمتر بوسیله آئین نامه هاکنترل میشود دلیل این امر نیز طبیعت محیط ساحلی می باشد که کمتر قابل استناد بوده و فقدان نسبی تجربیات پایه ای مورد نیاز جهت تدوین آئین نامه نیز مزید علت بوده می باشد.

  1. 1. 1. 2- تاریخچه مطالعات

تحقیقات و مطالعات در زمینه رسوب گذاری در بنادر در زیر آمده می باشد:
منگور و چاندراوانسا (Mangor, Chandravansa 1991) مدل فیزیکی برای حل مشگل کم عمقی در بندر ماهیگیری برووالا در سریلانکا ساخته اند و ایشان توصیه به ساخت یک موج شکن ثانویه جدید در سمت پایین دست موج شکن موجود کرده اند. همچنین تاکید کردند که موج شکن جدید قرینه موج شکن اصلی باشد.
در آزمایشگاه دانلی(Danlee1986) مشگل کم عمقی بندر دینگ وال در کانادا مورد مطالعه قرار گرفت و پیشنهاد گردید که با تغییر شکل دهانه ورودی بندر جریانی ازطرف داخل به خارج مخزن ممکن می باشد ایجاد و تولید گردد که می تواند از ته نشین شدن رسوب جلوگیری کند. در بندر ماهیگیری گومیزاکی ژاپن ، نودا(Noda1966) پیشنهاد نمود که طول موج شکن اصلی زیاد گردد.
مطالعات برای مشگل رسوب گذاری بندر ماهیگیری یاکاکنت در ترکیه بوسیله گونبک(1990 Gonbac) انجام شده و پیشنهاد به ساخت یک موج شکن اصلی و یا آب شکن در بالا دست بندر کرده اند.
 بوتین(Butin 1991) که مجموعه ای از مطالعات و تحقیقات آزمایشگاهی را در 59 بندر در آمریکا جمع آوری کرده می باشد عیان ساخت که محل و شکل ورودی بندر به طورجدی بر اندازه کم عمقی تاثیر می گذارد.برای جلو گیری از مشگل بندر مریلند در کانادا اولت و انکتیل(1983 Olet, Anctill)  گزینه های مختلف را در آزمایشگاه آزمایش کرده اند و مناسب ترین شکل موج شکن ثانویه را تعیین کردند. توسط تحقیقات تکمیلی تاکیدشدکه مشگل فرایندکم عمقی با پارامتر های مختلف موج شکن تناسب دارند. اکثر مطالعات فوق در موردکم عمقی در یک منطقه خاص و کوشش برای بر طرف ساختن مشکل همان نقطه را دارند. تا زمانیکه این مشگل در سرتاسر جهان فرا گیر می باشد تعیین پارامترهایی که تاثیر بر کم عمقی می گذار ند مهم میباشد. در این پژوهش به مطالعه طریقه رسوب گذاری در بنادر با بهره گیری از مدل فیزیکی در دانشگاه شهید باهنر کرمان و همچنین آزمایشهای مربوط به کاربرد صفحات مستغرق در دهانه بندرجهت جلو گیری و کنترل ورود رسوب به بندر پرداخته شده می باشد.

  1. 1. 2- هدف از این پژوهش

رسوبات بستر توسط امواج و جریانات دریایی پیش روی موج شکن اصلی به سمت لبه موج شکن انتقال می یابند. با شکسته شدن امواج در نزدیکی ورودی بندر این رسوبات به حالت تعلیق درآمده و توسط امواج ضعیف به درون مخزن بندر انتقال می یابند و در نتیجه این فرایند از عمق مفید ناحیه داخل بندر کاسته شده و همین امر موجب می گردد که کشتیها و شناورها برای ورود و کناره گیری با مشگل رو برو گردند. جهت تامین عمق لازم برای عبور و مرور شناور ها بایستی بندر لایروبی گردد و با در نظر داشتن بالا بودن حجم رسوب وارد شده به بندر و پایین بودن حجم واحد لایروبی اندازه هزینه جهت انجام عملیات لایروبی بسیار قابل توجه می باشد. پس هدف این پژوهش کوشش در جهت ارائه راهکاری جهت کاستن از ورود رسوب به بندر و در نتیجه صرفه جویی اقتصادی در نگهداری از بنادر می باشد.
تعریف بنادر صیادی
بنادر ماهیگیری به بنادری اطللاق میگردد که برای قایقهای ماهیگیری و سایر شناورها طراحی و ساخته می شوند. بطور کلی این سازه ها دارای دو جزء زیر می باشند:
الف: موج شکن اصلی
قسمتی می باشد که طول بیشتر دارد و در قسمت بالا دست ساخته شده و با امواج غالب مقابله می ‌کند.
ب: موج شکن فرعی
قسمتی از بندر می باشد که دارای طول کمتر نسبت به موج شکن اصلی بوده و در قسمت پایین دست برای مقابله با امواج ضعیف تر ساخته می گردد.
یک بندر برای پناه دادن به کشتی ها پیش روی امواج و به مقصود یکی ازموارد زیر احداث می گردد:
الف) توقف کشتی در انتظار حرکت به مقصد دیگر
ب) انجام عملیات تجارتی، که عبارت از سوار و پیاده کردن مسافران،  بار اندازی، بار گیری ، سوختگیری، آبگیری و تامین خوراکی می باشد.
ج) ساختمان کشتی، نگهداری و تعمیرات آن می باشد.
تأثیر اول یعنی پناهگاه بودن برای کشتیها از دو کار دیگر مهم تر می باشد. بنادر بر حسب کار های تخصصی که دارند به پنج قسمت تقسیم می شوند. اما البته یک بندر می تواند دو یا چند کار تخصصی را انجام دهد.
– بنادر نظامی
– بنادر تجاری
– بنادر صید ماهی
– بنادر ساختمانی
– بنادر کشتیرانی تفریحی
دسته بندی بنادر بر حسب موقعیت جغرافیایی
1) بنادری که در خودها یا لنگر گاه های طبیعی مستقر می شوند.
2) بنادر خارجی :
این بنادر یا با پیشروی در دریا ساخته می شوند و یا با حفر زمین در خشکی و ارتباط آن با دریا به وجودمی آیند.
3) بنادر داخلی
این نوع بندر بنادری هستند که در شط ها و رودخانه های بزرگ ساخته می شوند، و با کانال دریایی به دریا متصل می گردند.
4) بنادر دور از ساحل
در بعضی موردها بنادر را به صورت جزیره ای خارج از ساحل می سازند و آن را توسط پل به ساحل ارتباط میدهند.
2. 2- شرایط حاکم بر طرح ریزی بندر

  1. 2. 2. 1- شرایط اقتصادی

با در نظر داشتن هدف از ساخت بندر که جهت امور ترانزیت کالا و باز گانی می باشد ، ساخت بندر به امور اقتصادی مربوط می گردد.

  1. 2. 2. 2- شرایط فیزیکی طرح استقرار بندر که شامل تعیین محل و امتداد ساختمانهای خارجی (موج شکن ها و …) و نوع این ساختمانها می باشد، در درجه اول به وضع پستی و بلندی بستگی دارد که از آن ، ار تباطات بندر با خشکی و محوطه های قابل استفاد ه برای ایجاد تاسیسات داخلی بندر نتیجه می گردد.
  2. 2. 2. 3- شرایط کشتیرانی

یک بندر قبل از هر چیز برای پناه دادن به کشتی ساخته می گردد که در اینجا لازم می باشد اثرعوامل طبیعی را برکشتی وخصوصاً باد و موج و جریانات دریایی یاد آوری گردد.

  1. 2. 2. 3. 1- اثر باد

کشتی برای اینکه دور بزند ،بایستس مقداری منحرف شده و هر قدر شعاع گردش کوتاهتر باشد انحراف بیشتر می باشد. کشتی که با سرعت کم در حال حرکت می باشد ، اگر در معرض باد یا جریان از عقب قرار گیرد مانور آن به خوبی صورت نمی گیرد.

  1. 2. 2. 3. 2- اثر موج

موج در داخل محوطه بندر تلاطمی ایجاد می کند که هر قدر بلندی آن بیشتر باشد و طول موج نز دیکتر به طول کشتی باشد، حر کتی که در کشتی نظاره می گردد بیشتر خواهد بود. این حرکت ممکنست سبب جدا شدن مهر های کشتی و برخورد احتمالی آن با جدار اسکله گردد.

  1. 2. 2. 3. 3- اثر جریا نها

اگر از جلوی دهانه ورودی بندر جریانی عبور کند ، مانور کشتی در موقع ورود به بندر مشگل می گردد ، زیرا زمانیکه قسمت جلوی کشتی داخل معبر ورودی می گردد، در معرض جریان نمی باشد، قسمت عقب کشتی هنوز تحت تاثیر جریان می باشد و این سبب انحراف بیشتر کشتی می گردد.

  1. 2. 3- شرایط مربوط به حفظ عمق آب در قسمتهای مختلف بندر

هزینه های ایجاد عمق کافی و حفظ آن همیشه زیاد می باشد. قیمت واحد برای عملیات لایروبی گل یا شن و ماسه با ماشینهای قوی زیاد نیست، اما اندازه حجم رسوب که بایستس برداشته گردد به قدری زیاد می باشد که هزینه را به طرز چشمگیری بالا میبرد.در بسیاری از بنادر اندازه حجم رسوب که بایستی لایروبی گردد بالغ بر یک میلیون متر مکعب می باشد.
عملاً فقط با مطالعه جدی بر روی مدل کوچک با کف متحرک بعد از کسب اطلاعات دقیق از پدیده های طبیعی و اندازه گیری ضروری می توان طرح بندر را با اطمینان از حفظ عمق آن در دراز مدت ارائه نمود.
تعداد صفحه :119
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار ارشد مهندسی عمران سازه های هیدرولیکی: کاربرد Fluent و Flow-3D در شبیه سازی انواع جت ها

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

دسته‌ها: عمران