دانشگاه یزد

دانشکده فنی و مهندسی

 گروه عمران

پایان نامه

برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی عمران – آب

مطالعه آزمایشگاهی فرسایش در پایین دست حوضچه­های آرامش برای خروجی لوله­ها

استاد راهنما :

 دکتر نصرت الله امانیان

استاد مشاور :

مهندس مسعود زینی

بهمن­ماه 1391

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 :
حوضچه­های آرامش بایستی به گونه ای طراحی شوند که بتوانند انرژی پتانسیل ذخیره شده در آب مخزن بندها و سدها را به گونه ای ضمن انتقال به بستر طبیعی مستهلک کنند که موجب از بین رفتن بستر و در شرایط بحرانی تخریب خود حوضچه و سد نشوند. در منابع مختلف بسته به شرایط جریان و شکل خروجی جریان بر اساس نتایج مطالعات آزمایشگاهی متعدد انجام شده روش­هایی برای طراحی حوضچه آرامش ارائه می­گردد که در مورد هایی به شدت غیر اقتصادی هستند و به طول زیاد و مصرف مصالح بیش از اندازه منتهی می شوند.
در این پژوهش چند مورد از بهترین مدل­های ارائه شده برای حوضچه­های آرامش در خروجی لوله­ها مدلسازی شدند و از طریق معرفی پارامتر بی­بعد نسبت عمق آبشستگی به فاصله محل حداکثر آبشستگی از شروع بستر فرسایش پذیر، عملکرد مدل­ها مقایسه شدند. برای مقایسه صحیح مدل­ها، در تمام آزمایش­ها با ایجاد شرایط یکسان هیدرولیکی در بالا و پایین دست حوضچه یا به تعبیری قرار دادن تمام حوضچه­ها در میان دو انرژی یکسان و مدل کردن بستر فرسایش پذیر مشابه در پایاب همه مدل­ها با مقایسه پارامتر نسبت عمق آبشستگی به فاصله محل حداکثر آبشستگی از شروع حوضچه رسوب و پروفیل وسط حفره آبشستگی عملکرد حوضچه­ها مطالعه شدند. در نهایت با ایجاد تغییراتی در حوضچه­های پیشنهادی مانند زاویه دیواره معرفی شده در حوضچه تیپ شش USBR[1] و ایجاد شیب معکوس درکف حوضچه، موفق شدیم طول حوضچه را 20 درصد کاهش دهیم.
نتایج پژوهش نشان می­دهد برای بهبود عملکرد حوضچه مستقل از فرود جریان ورودی یک زاویه بهینه برای دیوار داخل حوضچه هست و شیب معکوس کف حوضچه موجب بهبود عملکرد حوضچه می گردد. حوضچه آرامش معرفی شده در این پژوهش با آنکه طول کمتری نسبت به بهترین مدل­های معرفی شده دارد در شرایط هیدرولیکی مشابه آبشستگی کمتری ایجاد می­کند و عملکردی مستقل­تر نسبت به تراز آب پایاب از خود نشان می­دهد.
کلمات کلیدی: آب پایه، آبشستگی، حوضچه آرامش، عدد فرود، عمق نرمال
 
فهرست مطالب
فصل اول 1
1-1 مقدمه 2
1-2 اهمیت و ضرورت انجام پژوهش 3
1-3 سوالات عمده پژوهش 4
1-4 تعریف واژه­ها و اصطلاحات فنی و تخصصی 5
1-4-1 عدد فرود 5
1-4-2 آبشستگی 5
1-4-2-1 انواع آبشستگی 5
1-4-2-1-1 آبشستگی عمومی 6
1-4-2-1-2 آبشستگی تنگ شدگی 6
1-4-2-1-3 آبشستگی موضعی 7
1-4-2-1-4 آبشستگی کل 7
1-4-2-1-5 آبشستگی در آب زلال و آب حاوی رسوب 8
1-4-3 آستانه لغزش ذرات 9
1-5 معرفی عمومی فصل­های پایان نامه 9
فصل دوم 11
2-1 مقدمه 12
2-2 سابقه پژوهش 12
2-2-1 سابقه پژوهش در ایران 12
2-2-2 سابقه پژوهش در سایر کشورها 12
2-2-2-1 حوضچه­های آرامش پرش هیدرولیکی (Hydraulic Jump Stilling Basin) 13
2-2-2-2 حوضچه آرامش در خروجی لوله­ها از طریق شیر 14
2-2-2-3 حوضچه استاندارد USBR Type VI 15
2-2-2-4 حوضچه آرامش Contra Costa 17
2-2-2-5 حوضچه آرامش Grade 19
2-2-2-6 حوضچه­های آرامش گوئل و همکاران 21
فصل سوم 27
3-1 مقدمه 28
3-2 ابزار و امکانات مورد بهره گیری 28
3-3 کالیبره کردن فلوم 29
3-3-1 کالیبره کردن شیب 29
3-3-2 کالیبره کردن دبی 30
3-4 مطالعات اولیه 32
3-5 معرفی فاکتور عملکرد 34
3-6 ساخت مدل آزمایشگاهی 35
3-6-1  مدل سازی حوضچه تیپ شش انجمن آبادانی امریکا در خروجی لوله­ها 36
3-6-2 ساخت حوضچه آرامش با نتایج تحقیقات دکتر گوئل و همکاران 38
3-7 دانه بندی مصالح 45
3-8 عمق نرمال پایاب 46
3-9 کنترل نوع آبشستگی در پایاب 51
3-9-1 روش­های تنش برشی 51
3-9-2 روش­های سرعت بحرانی 51
3-10 مشخصات هیدرولیکی مدل 53
3-11 طریقه کلی انجام آزمایش­ها 54
فصل چهارم 57
4-1 مقدمه 58
4-2 تعیین مدت زمان انجام هر آزمایش 58
4-3 مطالعه شکل کلی حفره آبشستگی 60
4-4 مقایسه حوضچه آرامش گوئل و همکاران با حوضچه تیپ شش انجمن آبادانی امریکا 61
4-5 مطالعه اثر زاویه دیوار حوضچه آرامش گوئل روی عملکرد آن 64
4-6 مطالعه اثر شیب معکوس کف حوضچه روی عملکرد آن 68
4-7 کاهش طول حوضچه 73
4-8 مطالعه پایداری عملکرد حوضچه نسبت به تراز آب پایاب 75
فصل پنجم 79
5-1 نتیجه­گیری 80
5-2 پیشنهادات 81
فهرست مراجع 83
 
 
فصل اول
مقدمه ، کلیات و تعاریف


1-1 مقدمه
کلمه فرسایش که در انگلیسی اروژن و در زبان فرانسه اروزیون تلفظ می­گردد، از ریشه لاتین ارودری[2] به معنی سائیدگی می­باشد و عبارتست از سائیده شدن سطح زمین. به­گونه کلی فرسایش خاک[3] عبارتست از جابجایی و جداشدن ذرات خاک از بستر اصلی خود وانتقال آن به مکانی دیگر در اثر عامل انتقال دهنده (الیسون[4]، 1947). در صورتیکه عامل جدا کننده ذرات از بستر و انتقال آنها آب باشد، به آن فرسایش آبی[5] می­گویند.
زمانی که آب از یک تراز به تراز پایین­تر منتقل می گردد انرژی پتانسیل آن به انرژی جنبشی تبدیل می گردد. در صورت مهار نشدن انرژی بالای جنبشی جریان در طولانی مدت می­تواند باعث خرابی و ایجاد فرسایش در پایین دست جریان گردد. برای جلوگیری از خسارات ناشی از انرژی فوق العاده آب در سرعت­های فوق بحرانی و نیز به مقصود از بین بردن انرژی اضافی سینتیک موجود در چنین آبی، عموماً از سازه­های خاصی به نام انرژی گیرنده[6] که در پایین دست جریان ساخته می شوند بهره گیری می گردد. اینگونه سازه­ها علاوه بر از بین بردن انرژی آب، وسیله ای برای کنترل و مهار پرش هیدرولیکی و به وجودآوردن شرایط وقوع آن در یک موقعیت مکانی خاص نیز بشمار می طریقه. به بیانی دیگر موقعی که یک پرش هیدرولیکی روی یک سطح صاف رخ می دهد کوچکترین تغییری در اعماق جریان بالا و پایین دست آن میتواند باعث تغییر مکان پرش به یکی از دو سو گردد، پس منطقی می باشد در حوضچه ها از سازه­هایی جهت کاهش حساسیت مانند آب پایه[7] بهره گیری گردد.
در حالت کلی دو روش برای کاهش انرژی آب هست، روش اول بهره گیری از تبدیل­های موضعی و یا اجزاء دیگری که باعث آشفتگی جدی در جریان می شوند، روش دوم بر اساس پرتاب آب به یک نقطه دوردست می باشد که در این بین جریان به ذرات ریزی تبدیل می گردد و در برخورد با هوا و برگشت به زمین مقدار زیادی از انرژی خود را از دست می دهد (ابریشمی 1380).
اگر چه طول پرش هیدرولیکی و افت ایجاد شده یکی از پارامتر­های حساس در طراحی می باشد اما در حالت کلی قابل محاسبه از طریق تحلیل ریاضی نبوده و لازم می باشد تا در هر مورد از نتایج تجربی و آزمایشگاهی نیز بهره گیری گردد (ابریشمی 1380).
یکی از محل­هایی که جریان با سرعت زیاد مستعد ایجاد خسارت در پایین دست جریان می باشد خروجی لوله­های تحت فشار می باشد، انرژی زیاد این جریان بایستی به صورت کار آمدی گرفته گردد تا از خسارت و فرسایش در پایین دست جلوگیری گردد. جت­های آب، کالورت­ها و تونل­های انتقال آب نمونه­ای از سازه­هایی هستند که نیاز به سازه مستهلک کننده انرژی دارند (1974،USBR).
در 60 سال گذشته مطالعه های بسیاری روی حوضچه­های آرامش در خروجی لوله­ها انجام گرفته می باشد. حوضچه­های مختلف در فرم­ها و طول­های متفاوتی بر اساس فرود جریان خروجی ارائه شده­اند که بسیاری از آنها علاوه بر کارایی پایین طول نسبتاً زیادی نیز دارند و ساخته شدن آنها نیازمند صرف هزینه زیادی می باشد. یک معیار مناسب برای مطالعه عملکرد حوضچه­ها و کارایی آنها در استهلاک انرژی آب، اندازه فرسایش ایجاد شده در پایاب در شرایط هیدرولیکی مشابه می­باشد. به بیانی دیگر هرچه عملکرد حوضچه بهتر باشد با ایجاد تلاطم بیشتر افت بیشتری ایجاد می کند در نتیجه آب خروجی انرژی کمتری دارد و از توان فرسایشی آن کاسته می گردد.
در این پژوهش اندازه آبشستگی و فرم حفره آبشستگی به عنوان معیار مقایسه عملکرد حوضچه ها در نظر گرفته شده می باشد.
[1] United States Bureau of Reclamation
 
[2] Eroderi
[3]  Soil Erosion
[4] Ellison
[5] Water Erosion
[6] Energy Dissipators
[7] End Sill
تعداد صفحه : 125
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود مقاله ISI با ترجمه فارسی:رابطه سرعت برشی,درجه حرارت ،روابط کاهندگی و ویسکوزیته در قسمت کم عمق از گوشته

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.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران