انتخاب صفحه

چکیده :

احداث سد با اهداف مختلفی از دیر زمان مورد نیاز بشر بوده و ساخت سیستم تخلیه سیلاب در سدها نیز اجتناب ناپذیر است . با عنایت به اینکه هزینه های سیستم تخلیه سیلاب یا سرریزها در کارهای سد سازی قابل توجه می باشد، لذا صرفه جویی در هزینه های سرریزها مورد توجه طراحان اینگونه سازه هاست. جهت صرفه جویی در هزینه ها و ابعاد سرریزها روشهای متفاوتی وجود دارد که از جمله روشهای موثر استفاده از سرریزهای با آستانه غیر خطی در پلان که معمولا” به سرریزهای کنگره ای معروفند، می باشند. یکی دیگر از آستانه های غیر خطی، آستانه های نیم دایره ای در پلان می باشد . در رساله حاضر تاثیر پارامترهای موثر بر ضریب تخلیه سرریزهای نیم دایره ای در پلان بصورت آزمایشگاهی بررسی شده است . برای این منظور با توجه به نتایج آزمایشات آزمایشگاهی انجام شده روابط بدون بعد جهت برآورد ضریب تخلیه سرریز ، بر حسب پارامترهایی از قبیل ابعاد هندسی آستانه سرریز، کانال تقرب و شرایط هیدرولیکی جریان در کانال تقرب برآورد شده است . روابط بدون بعد بدست آمده هم خوانی بسیار خوبی با مشاهدات آزمایشگاهی دارد. از روابط مذکور می توان در طراحی و تعیین ابعاد بهینه سرریزهای غیر خطی با آستانه نیم دایره ای در پلان استفاده کرد. واژه های کلیدی : ضریب تخلیه سرریز ، سرریز با تاج نیم دایره ای در پلان ، طول تاج سرریز ، ارتفاع تیغه آب ، دبی

فهرست مطالب

چکیده       1

1-1-مقدمه

 گسترش کشاورزی در بسیاری از مناطق بایر جهان تا حد زیادی به نحوه آبیاری بـستگی دارد . منـابع آب در این مناطق عموما” محدود بوده لذا باید در مصرف آن بـرای رفـع نیازهـای اراضـی کـشاورزی و شـهرها و مناطق صنعتی در زمان حال و آینده دقت لازم بعمل آید. اصولاُ سدها با اهداف مختلفی همچون ذخیره آب و تـامین آب شـرب وکـشاورزی ، صـنعت ، تولیـد انـرژی الکتریکی و … ساخته می شوند. در یک سد مهمترین سازه ای که جهت کنترل تراز سطح آب ذخیره شـده در پشت سد و هدایت آن به پایین دست آن جهـت مـصارف مختلـف بکـار مـی رود، سـرریزها مـی باشـند. سرریزها در انواع و اشکال گوناگون ساخته می شوند. انتخاب نوع و شکل و ابعـاد سـازه سـرریز، بـستگی بـه عوامل گوناگونی چون دبی طرح و شرایط توپوگرافی منطقه و وضیعت اقتصادی دارد. که از میان این عوامـل میزان هزینه دارای جایگاه خاص خود می باشد. در معمولترین دسته بندی سرریزها ، این نوع سازه ها به سرریزهای لبه تیز و لبه پهن تقسیم می شوند. از انواع دیگر سرریزها می توان به سرریزهای اوجی آزاد ، دریچه دار، جانبی (Side chanel spill ways) ، نیلوفری ، سیفونی ، نعل اسبی ، کنگره ای و …اشاره نمود . از آنجائیکه هزینـه هـای سـرریزها در کارهـای سدسازی بخش قابل توجهی از هزینه های کل طرح را به خود اختـصاص مـی دهنـد لـذا صـرفه جـویی در هزینه های اجرایی سرریزها مورد توجه زیاد طراحان این نوع سازه ها قرار می گیرد و یکی از روشهای صرفه جویی در هزینه های اجرایی استفاده از سرریزهای کنگره ای به منظور افزایش طـول مـوثر آن مـی باشـد . پژوهش حاضر ، جهت یافتن تاثیر پارامترهای موثر بر روی ضریب تخلیه سرریزهای نـیم دایـره ای در پـلان انجام شده است .

1-2-روش کار وتحقیق 3

شیرهای مورد استفاده برای تنظیم جریان در کانال

شیرهای مورد استفاده برای تنظیم جریان در کانال

فصل دوم : مروری بر سوابق مطالعاتی قبلی و نقد آنها

2-1-مقدمه

سابقه ساخت و استفاده از سرریزهای کنگره ای به قبل از سال 1920 برمی گردد. مهمترین تحقیقات انجام شده دراین زمینه مربوط بـه تیلـور (Taylor,1968) و هـی و تیلـور (Hay,Taylor,1970) مـی باشـد. دارواس (Darvas,1971) بر روی سرریزهای کنگره ای ذوزنقه ای با شکل تاج دایره ای تحقیقاتی به عمل آورد و ضرایبی را برای دبـی پیـشنهاد کـرد . ماگـالاس (Magalhaes) و لورینـا (Lorena) نمـودار طـرح جدیــدی کــه از شــش ســرریز کنگــره ای بوجــود آمــده بــود را ارائــه دادنــد. لــوکس و هینچلیــف (Lux,Hinchlift,1985) برای شکل تاج ربع دایره ای و پلان مثلثی و ذوزنقـه ای منحنـی هـای ضـریب تخلیه را ارائه نمودند. در این فصل مطالعاتی که توسط برخی محققین بر روی سرریز کنگره ای انجـام شـده به تفصیل مورد نقد و بررسی واقع شده است. و در انتها با توجه به موارد مـشروحه ضـرورت انجـام پـژوهش حاضر بر روی سرریز کنگره ای با تاج نیم دایره ای در پلان ذکر گردیده است

2-1-مقدمه     6

2-1-1-مفهوم ضریب تخلیه     6

2-1-2-سر ریز لبه تیز 8

2-1-3-هیدرولیک سرریزهای لبه تیز 11

2-1-4-سرریز لبه تیز مستطیلی  13

2-1-5-سرریزهای کنگره ای 16

2-3-مطالعات انجام شده توسطHayا   19

2-3-مطالعات انجام شده به توسط Mahonri lee Williams وهمکاران  21

2-4-مطالعات انجام شده به توسط مسعود قدسیان و حسین شنوایی 23

2-5-مطالعات انجام شده به توسط حبیب اله بیات و حسین مبلغ محمودی 26

2-6-ضرورت انجام پژوهش 27

مقطع جریان عبوری از روی سرریز

مقطع جریان عبوری از روی سرریز

فصل سوم : طراحی ، ساخت و راه اندازی دستگاه

3-1-مقدمه

برای انجام اپژوهش حاضر نیاز به انجام آزمایشهای گوناگون بر روی مدل های فیزیکی سـرریز کنگـره ای بـا تاج نیم دایره ای در پلان بود. جهت انجام این آزمایشها طراحی و ساخت دستگاهی متناسب با این پـژوهش امری اجتناب ناپذیر می بود. در این فصل جزئیات طراحی دستگاه با توجه به موارد مـورد نیـاز و امکانـات و محدودیتهای موجود که ذکر خواهد شد بیان گردیده است. در طراحی و سـاخت دسـتگاه آزمـایش مـذکور سعی گردیده که از حداقل امکانات حداکثر استفاده به عمل آید.

3-2- اجزاء دستگاه مورد آزمایش

برای انجام آزمایشهای لازم جهت بررسی تاثیر پارامترهای مؤثر بر ضریب تخلیه سرریز کنگرهای با تـاج نـیم دایرهای در پلان، نیاز به دستگاهی با اجزاء زیر بود. 1- تانک به عنوان مخزن اصلی جهت تامین آب مورد نیاز برای انجام آزمایشهای مختلف. 2- کانال با ابعاد مناسب 3- موتور پمپ با آب دهی کافی 4- یک تانک به عنوان مخزن پیمانه 5- اسباب جهت اتلاف انرژی جریان و ایجاد آرامش نسبی در آن. 6- مدلهایی از سرریز کنگرهای با ابعاد مورد نظر و اسباب استقرار و تثبیـت آن در محـل مـورد نظـر.(شـکل (20-3شماره عملکرد دستگاه به گونهای بایستی میشد که در هر مرحله از آزمایش در یـک سـیکل گردشـی یـک حجـم مشخص از آب با مکش از مخزن اصلی توسط پمپ به کانال انتقال یافته و در آنجا ضمن اتلاف انرژی جریان و ایجاد آرامش نسبی در آن به سرریز کنگرهای با تاج نیم دایـرهای در پـلان رسـیده و سـپس در ادامـه بـه ‐ ٣١ ‐ سرریز لبه تیز مستطیلی و در ادامه آن نیز پس از عبور از آن به یک تانک مـدرج بـه عنـوان مخـزن پیمانـه رسیده و بعد مجددا به مخزن اصلی منتهی گردد. در طراحی اجزاء مختلف دستگاه علاوه بر در نظر گرفتن عملکرد، ارتباط با سایر اجزاء، بارهای وارده، مـسئله هزینه و نیز محدودیت مربوط به فضاء موجود جهت آزمایش مد نظر بوده اند.

3-1-مقدمه 30

3-2-اجزاء دستگاه مورد آزمایش 3

3-2-1-طراحی تانک به عنوان مخزن اصلی 31

3-2-2-موتور پمپ   32

3-2-3-کانال 33

3-2-4-مخزن پیمانه   39

3-2-5-اسباب جهت آرام نمودن وضعیت جریان در ورودی کانال 43

3-2-6-طراحی و ساخت مدل سرریزها 46

3-3-نصب و راه اندازی دستگاه 50

نمایی از داخل کانال

نمایی از داخل کانال

فصل چهارم : مشاهدات آزمایشگاهی

4-1-مقدمه

پس از طراحی و ساخت دستگاه آزمایش مطابق آنچه که در فصل گذشته بیان شد، مرحل ه انجام آزمایشهـا فرا میرسد. در ابتدای فصل ، توضیحاتی در خصوص نحوه انجام آزمایش ها بیـان گردیـده و در ادامـه، داده های خام آزمایش های انجام شده ثبت شده و در ادامه به بحث در خصوص وضعیت جریـان عبـوری از روی سرریز در مراحل مختلف از آزمایشهای انجام شده پرداخته خواهد شد.

4-2-2- نکات اجرایی در آزمایشها 

در هر مرحله از آزمایش پس از تمیزکردن و خشک کردن کانال، مدل سرریز نیم دایره ای در محل نـصب و پس از تنظیم شیرهای 3 اینچ و 2 اینچ (متناسب با جریان مورد نیاز) موتور پمپ روشن میگردیـد. جریـان پس از مکش مخزن به توسط پمپ به طرف شیرهای مذکور رانده میشد. جریان با مقدار مورد نظر از طریق شیر 3 اینچ به کانال راه یافته و جریان مازاد از طریق شیر 2 اینچ به مخزن اصلی برگردانده میشد. پـس از روشن نمودن موتور پمپ معمولا حدود 6 دقیقه وقت جهت تثبیت جریـان و مانـدگار شـدن آن در دسـتگاه صرف میشد. این مدت زمان پس از انجام چند بار سعی و خطا برای این کار کافی به نظر میرسید. پـس از تثبیت جریان ابتداء ارتفاع تیغه عبوری از روی سرریز نیم دایره ای به وسیله اندازه گیر قائم سنجیده میشد. بدین ترتیب که با باز کردن بست قائم، کشویی مربوط به میله قائم که عمل جابهجا شدن میله بر روی ریـل به عهده آن میبود میله قائم را تا جایی که سوزن انتهایی آن مماس بر جریان گردد به پایین رانده می شـد . سپس با بستن بست میله در محل خود ثبات یافته و علامتگذاری می گردید بعد از بازکردن بـست، از محـل خارج و توسط کولیس عدد مربوطه قرائت میشد. این عدد در محل مربوطه در جدولی مطابق جدول شماره (1-4) ضبط میگردید. در هر مرحله از آزمـایش برای حصول ارتفاع تیغه آب عبوری از مدل سرریز نیم دایره ای سه عدد به طریق فوق و در مکانهـای جنـاح چپ، جناح راست و امتداد محور سرریز قرائت میگردید و ارقام حاصـله در محـل مربوطـه در جـدول ثبـت میشد.

4-1-مقدمه 56

4-2-نحوه انجام آزمایش  57

4-2-1-کنترل نهایی دستگاه آزمایش قبل از آزمایشها و پر نمودن مخزن      57

4-2-2-نکات اجرایی در آزمایشها  58

4-3-مشاهدات آزمایشگاهی 62

4-4-وضعیت پروفیل جریان عبوری از روی سرریز با تاج نیم دایره ای در پلان       96

نمایی شماتیک از میز زیر کانال

نمایی شماتیک از میز زیر کانال

فصل پنجم : محاسبات انجام شده بر روی داده های ناشی از آزمایش

5-1-مقدمه

در این فصل با استفاده از داده های ناشی از آزمایش بر اسـاس جـداول ارائـه شـده در فـصل چهـارم ، طـی محاسباتی که روند آن به طور مشروح ذکرخواهد گردید، مقادیر دبی و ارتفـاع تیغـه جریـان عبـوری از روی سرریز نیم دایره ای در پلان و همچنین ضریب تخلیه سرریز برای هر حالت از مراحل آزمایشهای انجام شده حاصل و در ادامه نتایج طی جداولی آورده خواهد شد.

5-2-یادآوری

جدول شماره (1-5) نمونهای از جداولی است که جهت هر مدل بـرای ثبـت ارقـام قرائـت شـده از مراحـل مختلف آزمایش مربوط به آن مدل استفاده میشد. در این جدول ستون اولC1 بیانگر شماره مرحله از آزمایش، ستون دوم C2 محل ثبت ارقام مربوط به تراز آب در مخزن پیمانه در لحظه t = 0 ، ستون سوم C3 مربوط به مدت زمان t = t1 ، از قرائت ارقام مربـوط به تراز آب در مخزن پیمانه در لحظه t = 0 تا زمانیکه تراز آب در مخزن پیمانه به ارتفاع مورد نظـر برسـد، ستون چهارم C4 محل درج ارقام ارتفاع تراز آب در مخزن پیمانه در لحظـه t = t1 ، در سـتون پـنجم C5 ارقام قرائت شده از اندازهگیر قائم در جناج راست (R) ، جناح چپ (L) و امتداد محور سرریز کنگـرهای بـا تاج نیم دایرهای در پلان (M) ثبت میشود و در ستون ششم C6 ارقام قرائت شده از اندازهگیر قائم مربـوط به سرریز لبه تیز مستطیلی درج میگردد و ستون C7 محل درج وضعیت شـیر هـای تنظـیم جریـان (V2 شیر 2 اینچ وV3 شیر3 اینچ) بود.

5-1-مقدمه  104

5-2-یادآوری 104

5-3-روند محاسبات انجام شده بر داده های ناشی از آزمایش    106

5-4-بررسی تغییرات ضریب تخلیه سرریز با تاج نیم دایره ای در پلان نسبت به پارامتر بدون بعد  123

5-5-بررسی تغییرات ضریب تخلیه سرریز با تاج نیم دایره ای در پلان نسبت به پارامتر بدون بعد 140

نمایی طولی از کانال و پیچ های اتصال

نمایی طولی از کانال و پیچ های اتصال

فصل ششم : تجزیه و تحلیل آماری مشاهدات آزمایشگاهی

6-1-مقدمه

دراین فصل به تجزیه وتحلیل آماری داده های ناشی از آزمایش های انجام شده پرداخته خواهد شد. بـا توجـه به اینکه هدف اصلی بررسی تأثیر پارامترهای بدون بعد بر روی ضریب تخلیه سرریز نیمدایره ای می باشـد ، لذا در ابتدا با استفاده از آنالیز ابعادی به تـشکیل پ ارامترهـای بـدون بعـد مـی پـردازیم . بـرای ایـن کـار از تئوری Pi باکینگهام در این خصوص استفاده خواهیم کرد. و در ادامه بـا اسـتفاده از آنـالیز آمـاری داده هـا بهترین رابطه ممکن بین ضریب تخلیه سرریز نیمدایره ای درپلان ، بـا پارامترهـای بـدون بعـد مـوثردرآن را خواهیم یافت. بحث در خصوص تأثیر این پارامترها بر روی ضریب تخلیه سرریز نیمدایره ای را به فصل بعـد موکول می کنیم.

6-1-مقدمه 145

6-2-آنالیز ابعادی 145

6-3-تحلیل آماری مشاهدات آزمایشگاهی 150

فصل هفتم : نتیجه گیری و پیشنهادات برای ادامه کار

7-3- نتایج مقایسه سرریز با تاج نیم دایره ای در پلان با سرریز لبه تیز مستطیلی 

ا توجه به نمودارهای شماره ب – 1 تا ب- 15 موجود در پیوست ب ملاحظه می شود که : 1- در هر حالت به ازاء ارتفاع تیغه آب عبوری یکسان در هر دو نوع سرریز، در حالت سرریز کنگره ای با تاج نیم دایره ای در پلان میزان دبی عبوری بیشتر از مقدار نظیر آن درسرریز لبه تیز مستطیلی سراسری می دبی عبوری از روی سرریز کنگره ای با تاج نیم دایره ای Qc که در Qc Qs آن باشد. به طوری که نسبت دبی عبوری نظیر از روی سرریز لبه تیز مستطیلی سراسری ، همواره بزرگتر از . Qs یک می باشد در پلان – 2- نسبت Qc Qs بیشترین مقادیر خود را به ازاء کمترین مفادیر H (ارتفاع تیغه آب عبوری ) و کمترین مقادیر خود را به ازاء بیشترین مقادیر H دریافت می نماید. 3- با افزایش ارتفاع تیغه آب عبوری از یک مقدار معین ، نسبت Qc Qs به سمت واحد میل می نماید. واین خود بیانگر انستکه به ازاء افزایش مقدار دبی رفته رفته سرریز کنگره ای با تاج نیم دایره ای در پلان از نظر عملکرد به سمت یک استانه پهن میل می نماید. 4- با افزایش H مقدار Qc Qs کاهش می یابد.

7-1-مقدمه  164

7-2-نتایج بررسی تغییرات ضریب تخلیهc سر ریز با تاج نیم دایره ای در پلان نسبت به پارامترهای بدون بعد موثر در آن    164

7-3-نتایج مقایسه سرریز با تاج نیم دایره ای در پلان با سرریز لبه تیز مستطیلی  168

7-4-نتایج مقایسه سرریز با تاج نیم دایره ای در پلان با سرریز کنگره ای از نوعduckbillا 169

7-5-پیشنهادات برای ادامه کار 170

پیوست الف- مقایسه سرریز با تاج نیم دایره ای در پلان با سرریز کنگره ای از نوعduck billا  170

پیوست ب- مقایسه سرریز کنگره ای با تاج نیم دایره در پلان با سرریز لبه تیز مستطیلی سراسری     170

پیوست ج – گرافهای مربوط به تغییرات ضریب تخلیه سرریز با تاج نیم دایره ای درپلان نسبت به پارامترهای موثر در آن       170

منابع وماخذ    171

فهرست منابع فارسی   172

فهرست منابع غیرفارسی  173

فهرست نام ها    174

چکیده انگلیسی       175

فهرست جداول

3-1-جدول مربوط به مدلهای سرریز کنگره ای با تاج نیم دایره ای در پلان مورد آزمایش   47

4-1-جدول مربوط به محل ثبت داده های ناشی از آزمایش 60

5-1-جدول مربوط به محل ثبت داده های ناشی از آزمایش       105

فهرست شکلها

2-2-انواع سرریزهای لبه تیز 9

2-3-جریان آب از روی یک سرریز لبه تیز 13

3-2-مخزن اصلی  32

3-3-موتور پمپ مورد استفاده در آزمایش   33

3-7-نمایی طولی از کانال و پیچهای اتصال 37

3-9-مجرا خروج آب از کانال به مخزن پیمانه  39

3-10-نمایی از مخزن پیمانه   40

3-19-سرریز مستطیلی نصب شده در کانال 49

4-3-مربوط به مدل شماره 11 در مرحله دوم 64

4-11-Q=3 lit/secا  101

4-12-Q=10 lit/secا    101

4-13-Q=15 lit/sec-ا   101


Abstract

Building dams has been required by men since ancient time. And establishing flood gate system has been inescapable. Considering that the cost of flood gate or weirs system is being noticed in dam building tasks, so saving on these costs is paid attention by the designers of such buildings. There exist various methods for saving the costs and dimensions of weirs including for instance using weirs with non linier crest in plans which are well known as labyrinth weirs. Another of non linier crests are semicircular crests in plans. /In this article the affect of effective parameters on discharge coefficient the semicircular weirs in plan at laboratory are discussed. For this purpose regarding the result of laboratory tests done so far , the dimensionless relation ship for estimating the discharge coefficient weirs on the base of some parameters such as geometric dimension of crested weir, approach channel and situations at approach channel, the produced hydraulic un dimensional relations match with the laboratory results properly. These relations can be used in designing and well specifying of the non linier weirs using semicircular crest in plan.


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf وسفارش word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید