انتخاب صفحه

مقدمه

ایمنی سدها ودوام وپایداری آنها ازمهمترین مسائل مطرح شده دررشته سازه های هیدرولیکی میباشد.یکی از راه های موثرومفید برای افزیاش ایمنی وعمر سدها کنترل سیلاب های وارد به مخزن وانتقال آن به پایین دست رودخانه می باشد.کنترل انرژی در جریان های باسرعت زیاد ومخلوط باهوا یکی از چالش های اصلی در طراحی سازه های هیدرولیکی است.درحقیقت این نوع جریان اغلب درسیلاب هاس،سیستم های زیرزمینی شهری،تخلیه فاضلات کارخانه های صنعتی وسرریز سدها مشاهده میشود.درحدود چهل درصد خرابی های ثبت شده بدون لحاظ آمار کشورچین مربوط به سدهای کمتر از سی متر ارتفاع بوده که نتوانستند سیلاب عبوری راکنترل کنند.انرژی بسیار زیادی که وجود داردتوانایی ایجاد خطراتی چون فرسایش شیب وشستن کف شوت را به دنبال دارد.

در دهه هشتاد میلادی همگام باپیشرفت تکنیک سدسازی RCC پژوهشگران ازاین تکنولوژی برای ایمنی پایین دست سدهای خاکی نیزاستفاده کردند.این روش باعث بالارفتن میزان انرژی مستهلک شده درطول سرریز شده وباعث میشود که بخش اعظمی ازانرژی جریان عبوری ازروی سد قبل ازرسیدن به پنجه سد مستهلک شود.وجود پله ها به عنوان زیری هد ازدست رفته درطول شسیب را افزایش میدهد،ازطرفی نقطه ورود هوا به نزدیکی تاج سد انتقال داده وازاین رو خطر کاویتاسیون راتاحد بسیاری کاهش میدهد.عامل مهم دیگر وزن بلوک های پله ای میباشد که برای پایداری شیب بسیار مفید وموثر است.مجموعه عوام فوق افزایش نقش شوت ها وسرریزهای پلکانی درسازه های آبی را سبب شده است.

فهرست مطالب

فصل اول:اهمیت ونقش سرریزها

مقدمه

پیشرفتهای اخیردرتکنولوژی امکانات گسترده ای رابرای ساخت سدهای بزرگ،مخازن و کانالهای به وجود آورده ست.این پیشرفت های لزوم توسعه طراحی وروشهای ساخت را بخصوص برای سیستم هایی که بتوانند سیلاب کافی راتخلیه کنند ایجاب مینمایند.سرریزها برای عبور دادن دبی های زیاد ازروی یک سازه هیدرولیکی مانند سد به گونه ای طراحی میشوند که هیچگونه صدمه عمده ای به خود سازه وهمچنین محیط اطراف آن وار دنشود.تاکید بسیار براهمیت یک سرریز مطمئن بی دلیل نیست.شکست سدهای بسیاری در دنیا حاصل طراحی نادرست سرریز ویامجهز بودن به سرریزی بوده که دارای ظرفیت کافی نبوده است.طرح سرریز علاوه برتامین ظرفیت کافی،از نظر هیدرولیکی وسازه ای نیزباید کافی باشد و درمحلی پیش بینی شود که تخلیه آب سرریز سبب فرسایش وشسته شدن پائین دست پنجه سدنشود.جریان ازروی سرریز نظیرجریان سریع درمیان کانال ویاجریان جت باسقوط آزاد به سرعت جاری میشود ولازم است که مقداری ازانرژی ان به خاطر جلوگیری از صدمه زدن به پنجه سد واطراف آن وهمینطور خود سد مستهلک شود.

1-1-انتخاب طرح اولیه سرریز   2

1-2-طبقه بندی سرریزها    3

1-3-استهلاک انرژی    4

1-4-مختصری درباره هیدرولیک جریان عبوری از روی سد     7

1-4-1-ناحیه1-تاج سد      7

1-4-2-ناحیه2-شیب پایین دست    9

1-4-3-ناحیه3-پنجه شوت      11

1-5-روش های محافظت ازروبه پایین دست سدهای خاکی 12

1-6-تکنولوژی RCCا    16

1-7-چکیده 17

تقسیم بندی نواحی مختلف برای عبور جریان

تقسیم بندی نواحی مختلف برای عبور جریان

فصل دوم:سرریزهای پلکانی

2-1-تاریخچه سرریزهای پلکانی

شوت های وسرریزهای پلکانی دارای سابقه ای طولانی معادل با 3500 سال هستند.قدیمی ترین سرریز پله ای جهان احتمالا سرریز پله ای آکارنانیا(akarnania) دریونان میباشد که حدود 1300 سال قبل ازمیلاد مسیح ساخته شده است.این سرریز که ارتفاع آن 5/10 متر وطول تاج آن 25متر است بامصالح خاک ساخته شده است .ارتفاع پله ها درمحدوده 6/0 تا 9/0 متر قراردارد.این سرریز هنوزهم پا برجاست.در پی آن رومیان نیزاقدام به ساخت این گونه سرریز ها کردند که آثار وبقایای آنها هنوز پابرجاست.مهندسین عمران مسلمان پس از سقوط امپراطوری روم تجربیات رومی ها را کسب کردند وسدهایی راباسرریزهای پله ای درعراق،ایران،عربستان سعودی اسپانیا احداث نمودند.مهندسین اسپانیایی بااستفاده از سازه های رومیان ومسلمانان این کار را ادامه دادند وسدهای جدیدی را احداث کردند.تخصص مهندسین اسپانیایی بین سالهای 1400و1850 میلادی درسد سازی درمقایسه با استانداردهای جهانی استثنائی وجالب بوده است.درخلال قرون هجدهم ونوزدهم سدهای سرریز شونده پله ای متعددی درمکزیک ساخته شد.

2-1-تاریخچه سرریزهای پلکانی  19

2-2-گسترش تخصص شوت پله ای 20

2-3-معیارهای طراحی 21

2-4-تشرذیح انواع جریان روی شوت های پلکانی   23

2-4-1-رژیم جریان ریزشی 23

2-4-2-رژیم جریان رویه ای  27

2-4-3-رژیم جریان تبدیلی     29

2-5-ورد هوا در سرریزهای پلکانی 32

2-5-1-موقعیت نقطه شروع   35

2-5-2-مختصات ناحیه یکنواخت جریان   27

2-5-3-روشهای آزمایشگاهی محاسبه میزان غلظت هوا درجریان    38

2-6-عمق جریان   38

2-6-1-روش مستقیم تعیین عمق    40

2-6-2-روش غیرمستقیم اندازه گیری     40

2-6-3-عمق جریان یکنواخت    42

2-7-استهلاک انرژِ    43

2-7-1-روشهای مستقیم  44

2-7-2-روشهای غیرمستقیم   50

2-7-3-مقایسه روشها 55

2-7-4-پارامرتهیا مهم وتاثیرگذار درفرآیند استهلاک انرژی 55

2-7-5-جاگذاری آستانه درانتهای پله 57

جام پرتابی

جام پرتابی

فصل سوم:مدل وتجهیزات آزمایش

مقدمه

درطراحی سازه های هیدرولیکی مسائلی مطرح هست که حل آنها صرفا به کمک تئوری و روابط تحلیلی امکان پذیر نبوده وناگریز باید از راه های تجربی وعملی برروی نمونه کوچک شده استفاده کنیم.به طور کلی راه حل های تحلیلی فقط برای حل تعداد محدودی ازمسائل جریان وجود دارد ودربسیاری از موار دبه علت شرایط پیچیده هندسه جدار،معادلات جریان فوق العاده مشکل بوده ونمیتوان بااستفاده از تئوری وروابط ریاضی رفتار نمونه اصلی را پیش بینی کرد.علی رغم رشد چشمگیر علم مهندسی درقرن اخیر وازآن جمله استفاده ازمدلهای محاسباتی ورایانه ای جهت حل معضلات مهندسی،هنوز بدون استفاده از مدلهای فیزیکی نمیتوان به طول کامل پیش بینی های لازم را درجهت بهینه سازی طرح های آبی انجام داد.درحقیقت تمام طرح های مهم صنعت آب،که باهزینه های بسیارسنگینی احداث میگردند قبل از اجرا،نیازمند مطالعات براساس قوانین تشابه میباشند.دراین صورت ضمن صرفه جویی در میزان هزینه ،گزینه هیا مختلف برروی مدل های فیزیکی مورد ارزیابی وآزمایش قرارگرفته ومناسب ترین آنها به عنوان گزینه نهایی انتخاب میشود.

مدل ابزار مناسبی است که از آن برای ارائه اره حل های فنی واقتصادی درمسائل مهندسی استفاده میشود ومیتوان به کمک آن اطلاعات کمی وکیفی زیادی را باهزینه کمتر نسبت به نمونه اصلی بدست آورد.اگرچه نتایج حاصل از مدل به کلیه مسائل مورد نظر پاسخ کامل نمیدهد،بااین وجود نتایج به دست آمده،طراح رادرفهم بیشتر پدیده وطراحی بهتر سازه راهنمایی خواهد کرد.در مهندسی هیدرولیک،اصطلاحا نمونه اصلی راپروتوتایپ ونمونه کوچک شده رامدل میگویند.اصطلاح مدل درهیدرولیک به معنی توصیف متشابه آن پرتوتایپ میباشد.به بیان دیگر مدل توصیف گر پرتوتایپ است که از آن به منظور پیش بینی رفتار پرتوتایپ استفاده میشود.

هرچند مدلها معمولا ازنمونه های اصلی خود کوچکتر هستند،ولی مواردی نیزوجود دارد که مدل باپرتوتایپ خودمساوی ویا ازآن بزرگتر میباشد.معمولا درمدلهای هیدرولیکی از آب به عنوان سیال مدل استفاده میشود.این امر به دلیل سهولت دسترسی،ارزانی وسادگی جاپذیری آن  ودرنتیجه مزایای قابل ملاحظه ای اقتصادی واجرایی آن درمقایسه با سایرسیال ها میباشد.

مقدمه       58

3-1-تاریخچه مدل 60

3-2-مقیاس مدل    61

3-3-تجهیزات اندازه گیری     67

3-3-1-اندازه گیری فشارهای استاتیکی  68

3-3-2-اندازه گیری نوسان های فشار استاتیکی 68

3-3-3-اندازه گیری سرعت      73

3-3-4-اندازه گیری تراز سطح آب    76

3-3-4-اندزاه گیری ترازسطح آب  76

3-3-5-اندازه گیری دبی جریان     76

3-4-دقت اندازه گیری   78

3-5-تعریف اصطلاحات 79

3-6-انتخاب رقم منحنی دار 81

3-7-خطاهای اندازه گیری درمدل   81

3-7-1-خطا درساخت مدل 81

3-7-2-خطا در قرائت تراز سطح آب وعمق جریان    82

3-7-3-خطای اندازه گیری سرعت     82

3-7-4-خطای اندازه گیری دبی     82

3-7-5-خطاهای اندازه گیری فشارهای استاتیکی لحظه ای     85

حوضچه آرامش

حوضچه آرامش

فصل چهارم:بررسی نتایج آزمایشگاهی واستفاده از آن نتایج دربهینه کردن رابطه استهلاک انرژی

مقدمه

همانطور که درفصل دوم اشاره شد پژوهش های محدودی درمورد پله های مجهز به استانه وتاثیر این آستانه ها برمیزان اسهتلاک انرژی انجام شده است.دراین پژوهش ها باانتخاب یک عرض ثابت برای آستانه،بلندی های متفاوتی برای آن عرض انتخاب واستهلاک انرژی محاسبه شده است.درتحقیق پیش رو،آنچه علاوه بربلندی لبه مورد توجه قرار گرفته تغییرات ابعادی وشکلی عرض لبه میباشد که مشخص  شود این تغییرات درروند میزان استهلاک انرژی جریان تاثیرگذار میباشد یاخیر ودرصورتیکه جواب مثبت باشد این تاثیرات به چه میزان است.

این تحقیق درآزمایشگاه هیدرولیک شرکت فن آوری ومحیط زیست انجام شده است.مدل مورد استفاده مدل سرریز سدخوانسار میباشد که سرریزی باشوت پله ای بوده وبا مقیاس(20/1) ساخته شده است.فلوم مورد اسفتاده برای این سرریز دارای اسکلت فلزی و دیواره هایی ازجنس پلکسی گلاس باضخامت 10 میلیمتر میباشد.سرریز مدل شده شامل 23 پله به ابعاد 3 سانتی متر ارتفاع 17 سانتیمتر طول و55 سانتیمتر عرض درمدل بوده وارتفاع تاج سرریز ازاولین پله نیز 3 سانتیمتر است.آزمایشها برای 2 دبی(6/3 لیتر برثانیه-جریان ریزشی) و (25لیتر برثانیه-جریان رویه ای) انجام شده است.این آزمایشها شامل اندازه گیری فشاراستاتیکی وارد برکف،نوسان های فشاراستاتیکی،سرعت وعمق جریان میباشد.نتایج آزمایشگاهی نشان میدهد که دررژیم ریزشی علاوه برارتفاع،عرض لبه نیزعامل موثری برای استهلاک انرژی می باشد وتغییرات آن میزان انرژی مستهلک شده راتغییر میدهد.اما دررژیم رویه ای عرض لبه ها تاثیر بسیارناچیزی درمیزان استهلاک انرژی جریان دارند.

مقدمه    86

4-1-چریان ریزشی     87

4-1-1-رابطه چانسون        89

4-1-2-رابهط چمنی وراجاراتنام     89

4-1-3-رابطه ضریب افت انرژی   91

4-2-جریان رویه ای  102

سرریز پلکانی

سرریز پلکانی

فصل پنجم:نتیجه گیری وپیشنهادات

پیشنهادات

-حد افزایش ارتفاع وعرض لبه ها به منظور افزایش میزان استهلاک انرژی به چه میزان میباشد.به عبارتی آیا هرچه عرض وراتفاع راافزایش دهیم شاهد افزایش استهلاک انرژی خواهیم بود یا ازیک حد مشخص میزان استهلاک انرژی ثابت خواهد ماند.

-مقایسه ای میان پله های لبه دار وپله های شیب دار انجام شود وبا ارتفاع یکسان عرض های متفاوتی برای لبه انتخاب شود تا مشخص شود دریک بلندی ثابت پله لبه دار انرژی بیشتری راستهلک میکند یا پله شیب دار درواقع ازچه عرضی برای لبه انرژی بیشتری نسبت به پله شیب دار مستهلک میشود.

-اندازه بهینه ارتفاع پله ها که حداکثر میزان استهلاک انرژی راسبب شود،چه میزان میباشد(به عبارتی درهرسرریز پله ای مشخص چه ارتفاعی از پله حداکثر استهلاک انرژی راخواهد داشت)

نتایج   110

پیشنهادات       111

نتایج     110

پیشنهادات     111

شرایط جریان روی شیب پایین دست

شرایط جریان روی شیب پایین دست

فهرست جداول

4-1-استهلاک انرژی بدست آمده از آزمایش دررژیم ریزشی   90

4-2-نتایج نهایی استهلاک انرژی دررژیم ریزشی   92

4-3-استهلاک انرژی بدست آمده از آزمایش دررژیم رویه ای   103

4-4-نتایج نهایی استهلاک انرژی دررژیم رویه ای       104

فهرست نمودارها

4-1-مقیاسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های قائم با عرض 10 میلیمتر    93

4-2-مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های قائم باعرض 5 میلیمتر      93

4-3-مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه بازوایای مختلف با ارتفاع 6 میلیمتر     93

4-4- مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه بازوایای مختلف با ارتفاع 8 میلیمتر     94

4-5- مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه بازوایای مختلف با ارتفاع 10 میلیمتر   94

4-6-مقایسه درصد استهلاک انرژی برای لبه با ارتفاع 6 میلیمتر       94

4-7- مقایسه درصد استهلاک انرژی برای لبه با ارتفاع 8 میلیمتر       95

4-8- مقایسه درصد استهلاک انرژی برای لبه با ارتفاع 10 میلیمتر      95

4-9-مقایسه درصد استهلاک انرژی بین رابطه چمنی وداده های آزمایشگاهی برای پله معمولی     95

4-10-مقایسه درصد استهلاک  انرژی بین لبه های قائم      96

4-11-مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های زاویه دار 96

4-12-مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های با ارتفاع 6 میلیمتر        96

4-13- مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های با ارتفاع 8 میلیمتر        97

4-14- مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های با ارتفاع 10 میلیمتر      97

4-15-فشار استاتیک وارد برکف پله ها       97

4-16-مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های با ارتفاع مختلف      105

4-17-مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های باارتفاع 6 میلیمتر    105

4-18- مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های باارتفاع 8 میلیمتر     105

4-19- مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های باارتفاع 10 میلیمتر     106

4-20-مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های قائم 106

4-21-مقایسه درصد استهلاک انرژی بین لبه های زاویه دار 106

4-22-فشار استاتیک وارد برکف پله ها          107

فهرست شکلها

1-1-جام پرتابی 4

1-2-حوضچه آرامش 5

1-3-سرریز پلکانی  5

1-4-تقسیم بندی نواحی مختلف برای عبور جریان     7

1-5-شرایط جریان روی شیب پایین دست     9

1-6-محافظت شیب پایین دست باپوشش گیاهی   13

1-7-محافظت شیب پایین دست با بلوک پله ای 14

1-8-شوت پلکانی 14

2-1-سرریز پله ای آکارنانیا 19

2-2-انواع جریان روی سرریزهای پلکانی    23

2-3-رژیم فرعی1 NAا          26

2-4- رژیم فرعی2 NAا          26

2-5- رژیم فرعی3 NAا          26

2-6-رژیم جریان رویه ای     27

2-7-تقسیم بندی جریان رویه ای 29

2-8-رژیم جریا ن تبدیلی   30

2-9-موقعیت نقطه شروع   33

2-10-تقسیم بندی اعماق جریان رویه ای     39

2-11-روش برش هیدرولیکی درانتهای شوت    41

2-12-سرریز دریچه دار و بدون دریچه   45

2-13-پرش هیدرولیکی درپنچه شوت      51

2-14-a پرش هیدرولیکی باپله های مستغرق    53

2-14- c پرش هیدرولیکی باپله های مستغرق    53

2-14- b پرش هیدرولیکی باپله های مستغرق    53

3-1-نمایی از صفحه مانومتر مورد استفاده جهت اندازه گیری فشار استاتیکی 67

3-2-طرح شماتیک اندازه گیری نوسانات فشار 69

3-3-طرح شماتیک درپوش برنجی 73

3-4-نمایی ازدستگاه اندازه گیری نوسانات فشار  73

3-5-نمایی از میکرومولینه مورد استفاده جهت اندازه گیری سرعت جریان    74

3-6-لوله پتو استاندارد 75

3-7-نمایی از لوله پیتو مورد استفاده جهت اندازه گیری سرعت جریان  75

3-8-نماییز از لیمنیمتر جهت اندازه گیری ترازسطح جریان   76

3-9-نمایی از سرریز مستطیلی جهت اندازه گیری دبی جریان     77

4-1-شوت پله ای لبه دار  90

4-2-مختصات لبه های جاگذاری شده    92

4-3-عبور جریان از روی لبه مستطیل شکل   98

4-4-عبور جریان از روی لبه منحنی شکل   99

4-5-عبور جریان ازروی لبه منحنی شکل 99

4-6-پروفیل جریان ریزشی از روی پله با لبه قائم 100

4-7-پروفیل جریان ریزشی از روی پله با لبه قائم        100

4-8-پروفیل رجیان ریزشی از ریو پله با لبه منحنی   100

4-9- پروفیل رجیان ریزشی از ریو پله با لبه منحنی   100

4-10-حفره هوای موجود بین جت ورودی واستخرآب 101

4-11-پروفیل جریان رویه ای روی پله های معمولی 107

4-12-چرخش سیال درون پله  108

4-13-چرخش سیال درون پله 108

4-14-چرخش سیال درون پله 109

4-15-تفاوت حجم چرخش سیال درپله دوم وپله های بعدی 109


مقطع : کارشناسی ارشد

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


فایل pdf غیر قابل ویرایش

[purchase_link id=”104946″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”red”]

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

[purchase_link id=”104948″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”red”]

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید