انتخاب صفحه

مقدمه:

یکی از پدیده هایی که همواره جان انسان ها و منابع طبیعی و اقتصادی را مورد تهدید قرار داده است، حرکت مقادیر عظیم آب همراه با مواد رسوبی آب رفتی حوزه آبریز یا به عبارتی سیل همراه با مواد رسوبی اسحت ۔ جریان دائمی و غیر دائمی از یک سو از نظر میزان سرعت و دبی جریان و سطح آب در مسیری که سیلاب با جریان طبیعی در حرکت است ، حائز اهمیت بوده و از سوی دیگر انتقال رسوب خمراد جریان تعیین کننده تغییرشکل تدریجی بستر و نهایتا مورفولوژی آب راهه، مد حل های ورودی و خطوط ساحلی می باشد . این مساله به دلیل این که بر روی کار و طول عمر اکثر سازه خای خیدرولیکی تاثیر می گذارد، قابلی آخمایت می باشد . به طور کلی هرگونه تغییری که بر مسیر اصلی یک آب راهه صورت می گیرد، باعث تغییراتی در عطول آب راهه یا قسمت هایی از آن خواهد شد. به عنوان مثال وقتی سدی بر روی رودخانه آب رفتی ساخته شود، از یک سو انباشت رسوبات ، باعت کاحتی ظرفیت محرانی گردیده که این تغییر و تحولی می تواند برروی مقاصد کنترل سیلاب ، تولید برق آبی و کشتیرانی اثری ملغی بگذارد و از سوی دیگر کاخش میران رسوبات حمل شده در پائین دست باعیات فرسایش پایاب سد می گردد. دانستن میزان رسوب گذاری و چگونگی توزیع رسوب در محران از عواملی است که به طراح کمک میں کند که طرح مورد نظر را بااعظم ۔۔ان بیشتری یہی۔شیں بہ-ائی کرد، بدعنوان مثال :طراح میں نواسد محل دقیق آب گیر ها به طوریکه در طول عمر مفید مخرن سد ایجاد مساله نماید را مشخص کند. به طور کلی نتایج آزمایشگاهی در مدل های تجربی جهت پیش بینی انتقال رسوب و توزیع آن در مخازن زمان بر و پرخریسه است، بنابراین نیاز به یک مدل ریاضی جهت پیش ببینی انتقالی و توزیع رسوبا ضروری و حائز اهمیت است.

فهرست مطالب

چکیده   1

مقدمه  2

فصل اول:خصوصیات آب ورسوب

۱-۱) مقدمه :

علم انتقال رسوب در مورد ارتباط بین آبهای جاری و ذرات رسوب بحث می کند . به منظور مطالعه انتقال رسوب لازم است که خصوصیات فیزیکی آب و ذرات رسوب شناخته شود. لازم به ذکر است که پارامترهایی که برای این خصوصیات فیزیکی به کار می روند در معادلات انتقال رسوب نیز نقشی اساسی دارند. قبل از توضیح خصوصیات فیزیکی رسوب و آب ابتدا اصطلاحاتی که در علم انتقال رسوب – مطرح است. معرفی مجمی گردد

۲-۳-۱) خصوصیات فیزیکی رسوب :

در مهندسی هیدرولیک از جمله خواص مهم یک ذره رسوب . اندازه ۰ شکل . جرم حجمی . وزن مخصوص و سرعت سقوط می باشد که در نحوه مطالعه انتقال رسوب از اهمیت ویژه ای برخوردارند. به طور کلی رسوبات به دودسته تقسیم می شوند:

۱ – رسوبات چسبنده .

۲ – رسوبات غیر چسبنده .

واضح است که در نوع چسبندد . فرسایش بستگی به قدرت چسبندگی دارد و خاک غیر چسبنده معمولا درشت دانه تر از خاک چسبنده است و فرسایش و حرکت بستگی به خواص فیزیکی دانه یعنی اندازه ۰ شکل و وزن مخصوص دارد. در مورد خاک های چسبندد . فرسایش به استحکام بین دسته هایی که ذرات را به هم پیوند می دهند . مرتبط است و قدرت چسبندگی از درجه تاثیر خواص فیزیکی به مراتب موثرتر است . ولی زمانی که خاک چسبنده جدا شد . به صورت غیر چسبنده انتقال خواهد یافت. اما بالعکس در خاک های غیر چسبنده شروع انتقال به خاصیت فیزیکی و نیروی مایع بستگی دارد و معمولا ذرات . بزرگ تر از ذرات چسبنده هستند.

1-1-مقدمه 4

1-2-اصطلاحات 4

1-2-1-چگالی 4

1-2-2-وزن مخصوص 4

1-2-2-1-وزن مخصوص رسوب 5

1-2-2-2-وزن مخصوص خشک رسوب 5

1-2-2-3-وزن مخصوص ظاهری رسوب 5

1-2-2-4-وزن مخصوص متوسط 5

1-2-3-ثقل ویژه 7

1-2-4-قطرکره معادل 7

1-2-5-قطرعبوری از الک 7

1-2-6-قطر سقوط 7

1-2-7-سرعت سقوط 8

1-2-8-زاویه قرار 8

1-2-9-تخلخل 8

1-2-10-لزجت 8

1-2-10-1-لزجت دینامیکی 8

1-2-10-2-لزجت سینماتیکی 8

1-2-11-پارامتر رسوب 9

1-3-خصوصیات آب ورسوب 9

1-3-1-خصوصیات آب 9

1-3-2-خصوصیات فیزیکی رسوب 10

1-3-2-1-اندازه 10

1-3-2-2-دانه بندی 13

1-3-2-3-شکل 13

1-3-2-4-چگالی 14

1-3-2-5-سرعت متوسط     14

1-3-2-5-1-روشهای تعیین ضریب نیروی رانش وسرعت نهایی  15

1-3-2-5-2-عوامل موثر درسرعت سقوط      19

1-3-3-خصوصیات حجمی رسوب 19

1-4-آُتانه حرکت ومعلق شدن ذرات 23

1-4-1-روش تنش برشی 23

1-4-2-روش سرعت بحرانی 24

1-5-انتقال بار معلق 24

1-6-ضرائب انتشار رسوب 25

فصل دوم:مروری بر مباحث کلاسیک رسوب

۱-۱-۲) مقدمه :

بحث آستانه حرکت در مطالعات انتقال رسوب . طراحی کانال های غیر فرسایشی و مطالعد چگونگی رسوب گذاری و فرسایش در آبراهه ها و مخازن اهمیت فراوانی دارد. با توجه به تصادفی بودن طبیعت حرکت رسوب در طول یک بستر رسوبی تعیین این که در جه شرایطی از جریان ذرات رسوب شروع به حرکت می کنند دشوار است . در نتیجه معیار آستانه حرکت کم و بیش به دیدگاه محقق بستگی دارد. محققین مختلفی این معیار را با عناوین متعددی از قبیل حرکت اولیه . حرکت چند ذره ای. حرکت ضعیف و حرکت بحرانی ذکر کرده اند. در این قسمت مفاهیم عمومی تعیین معیار آستانه حرکت بیان می شود که در نحوه رسوب گذاری وفرسایش در آبراهه ها و مخازن تاثیر به سزایی دارد.

۵-۱-۲ ) سایر معیارهای استانه حرکت :

آستانه حرکت یک دانه رسوب در طول یک بستر رسوبی خصلتا یک پدیده احتمالاتی است. این حرکت بات وضعیت ذره رسوبی نسبت به سایر ذرات کد با اندازه های مختلف در همان مکان و روی بستر رودخانه قرار گرفته اند بستگی دارد و نیز به افزایش ناگهانی نیروی ناشی از آشفتگی جریان و نحوه استقرار ذرات رسوبی در کف رود خانه وابسته است. ۔ بال این دلیل معیارهای موجود بد سختی می توانند بیان گر وضعیت کلی حرکت رسول- باشند . باند بر معنا که احتمال پیش ببینی دقیق حرکت دانه ها در طبیعت با استفاده از معیارهای گفته شده تنها ۵۰٪ است . در این بخش علاود بر روش های توضیح داده لایه محافظ به کار رفته است ارائه می گردد.

2-1-معیار آستانه حرکت 29

2-1-1-مقدمه 29

2-1-2-ملاحظات کلی 29

2-1-3-روشهای تنش برشی جهت بدست آوردن معیار آستانه حرکت 3

2-1-3-1-روش وایت 30

2-1-3-2-نمودار شیلدز 31

2-1-4-روش های سرعت جهت به دست آوردن معیار آستانه حرکت 33

2-1-4-1-معیاربانک 34

2-1-5-سایرمعیارهای آستانه حرکت 38

2-1-5-1-معیار میرپیتر ومولر 38

2-1-5-2-معیار ماویس ولوشی 38

2-1-5-3-معیار U.S.B.Rا   38

2-2-فرسایش درآب راهه ها وایجاد لایه محافظ 39

2-2-1-روند پایدار شدن بستر 39

2-2-2-تعیین میزان عمق فرسایش 40

2-3-انتقال بار بستر 41

2-3-1-معادلات باربستر 42

2-4-انتقال بارمعلق 45

2-4-1-ملاحظات کلی 45

2-4-2-تئوری مبادله درحالت تعادل 46

2-4-2-1-معادله رویز 46

2-4-2-2-اثروجود ذرات معلق برضرائب k و z توزیع رسوب 49

2-4-3-معادلات بار معلق 52

2-5-انتقال بار کل 53

2-6-ارزیابی ومقایسه روشهای انتقال رسوب 55

فصل سوم:معادلات اساسی حاکم برجریان سیال ورسوب

۱-۳ – ۱) مقدمه :

استاتیک سیالات تقریبا یک علم دقیق می باشد . در مقابل استاتیک سیالات طبیعت جریان یک سیال حقیقی بسیار پیچیده است. از آن جایی که قوانین اساسی توصیف کننده حرکت کامل سیال را نمی توان به آسانی به روابط ریاضی تبدیل و مورد استفاده قرار داد، مراجعه به آزمایشات تجربی ضروری می باشد . در این بخش مغاهیم اساسی مورد نیاز برای تحلیل حرکت سیال بیان می شود و معادلات اساسی که ما را قادر به پیشبینی رفتار سیال می کند. به دست می آید. این معادلات عبارتند از: معادله پیوستگی ، اندازه حرکت و انرژی که بوسیله قانون بقای جرم – قانون دوم نیوتن در اندازه حرکت و قوانین  یا – اول و دوم ترمودینامیک به دست می ایند . در این بخش روش حجم معیار و قانون انتقال رینولدز نیز بررسی خواهد شد که برای یافتن معادلات فوق مورد استفاده قرار می گیرد.

۱-۳ – ۲-۶-۲) تئوری لایه مرزی :

در جریان تراکم ناپذیر غیر چرخشی دیدیم که از اثرات لزجت کاملا چشم پوشی نمودیم . متذکر شدیم که برای سیالاتی با ویسکوزیته کم مثل آب و هوا، در بعضی مواقع می توانیم با دقت بسیار زیادی جریان را، بجز در ناحیه باریکی از پیرامون جسم بدون اصطکاک فرض کنیم . در این ناحیه به دلیل وجود گرادیان های سرعت بزرگ ، نمی توانستیم از اثرات اصطکاک صرفه نظر کنیم . به همین دلیل آن را از جریان اصلی جدا کرده و لایه مرزی نامیدیم . بنابراین لایه ای از سیالی که در مجاورت مرزهای جامد جریان حقیقی قرار داشته باشد و سرعت در آن لایه نسبت به مرزها، تحت تاثیر برش ناشی از لزجت باشد را لایه مرزی می نامند.در جریان حول اجسام خط جریانی ، لایه مرزی اغلب بسیار باریک بوده و در محاسبات مربوط به جریان اصلی غیر چرخشی می توان آنرا به کلی نادیده گرفت . با برقرار شدن جریان غیر چرخشی می توانیم ضخامت لایه مرزی ، یروفیل سرعت در لایه و سایر پارامترهای مربوطه را حساب کنیم . بدین ترتیب که ابتدا از تئوری جریان های غیر چرخشی ، توزیع فشار را بدست آورده و سپس با استفاده از نتایج حاصله جریان لایه مرزی محاسبه میشود . دشواری جریان لایه مرزی از این جا روشن می شود که در جریان های غیر چرخشی کلا از اصطکاک صرفه نظر کرده و تنها اثرات اینرسی را در نظر گرفته ایم. در جریان های عمومی لزج، اثرات اصطکاک و اینرسی تواماً حائز اهمیت است و وضعیت دشوارتری داریم.بدین ترتیب جریان در لایه مرزی ممکن است آرام یا در هم باشد و نیز ضخامت لایه و پروفیل سرعت ان در امتداد جریان تغییر کنند . حال با توجه به شکل (۳ – ۱۰) جریان لایه مرزی روی صفحه مسطح را به لحاظ کیغی مورد توجه قرار می دهیم .

3-1-جریان سیال ومعادلات اساسی آن 58

3-1-1-مقدمه 58

3-1-2-خصوصیات جریان 58

3-1-2-1-جریان های دائم وغیردائم 58

3-1-2-2-جریان یکنواخت وغیریکنواخت 61

3-1-2-3-جریان های لایه ای وآشفته 62

3-2-1-3-1-تئوری های جریان مغشوش 63

3-1-2-4-جریان آدیاباتیک 66

3-1-2-5-جریان های بحرانی-زیربحرانی وفوق بحرانی 66

3-1-2-6-رابطه بین جریان چرخشی ولزجت 72

3-1-2-6-1-تئوری لایه مرزی 73

3-1-2-6-2-تئوری لایه مرزی 73

3-1-3-قضیه انتقال رینولدز 76

3-1-4-معادلات اساسی حاکم برجریان سیال 79

3-1-4-1-معادله یپوستگی 79

3-1-4-2-معادله اندازه حرکت 79

3-1-4-3-معادله انرژی 79

3-1-5-بررسی معادلات حاکم برجریان سیال 80

3-1-6-معادلات حاکم برجریان یک بعدی 85

3-1-6-1-معادلات سنت ونان  86

3-2-معادلات حاکم بر جریان رسوب 93

فصل چهارم:توزیع رسوب ورسوب گذاری درمخازن

۱-۴) مقدمه :

وقتی که یک سد جهت مقاصدی خاص . آب گیری می شود. رسوب نیز به وسیله جریان آب منتقل شده و در مخزن سد ذخیره می گردد. برخلاف آب . رسوب وارد شده در میان و داخل مخزن سد نمی تواند در مقاصد و بهره دهی سد تاثیرگذار باشد و اثر منغی دارد. در بسیاری از نمونه ها . ظرفیت مخزن یک سد در طول زمان بهره دهی به وسیله رسوب انباشته شده و تقلیل می یابد که این مساله اجتناب ناپذیر است . در بعضی از کشورها.مخازنی که در سال های گذشته ساخته شده اند کاملا با رسوب مجتمع در پشت ان پرشده و عملا بی فایده گشته اند. از آن جایی که بیشتر مخازن بزرگ در این کشورها نسبتا جدید است . فقط تعداد کمی از آنها ظرفیت شان بطور اصولی کاهش یافته است. به هرحال نسل های آینده در مخازن اصلی با مشکل جای گزینی و تخلیه ظرفیت به هدر رفته مخزن مواجه خواهند بود. جایگزینی در مخازن اغلب به سادگی صورت نمی پذیرد . چراکه اکثر مخازن اقتصادی در حال بهره برداری هستند. تخلیه رسوب از مخزن به وسیله ماشین آلات مکانیکی نیز در حال حاضر مقرون به صرفه نیست اما افزایش در مقدار حجم آب ممکن است موجب تغییراتی در این مسائل باشد . روش های مختلفی برای تخلیه و کاهش رسوب پیشنهاد و آزمایش گردیده است . اگرچه هیچ کدام از آن ها به خصوص در مخازن سدهای بزرگ راه حل مناسبی به ما نداده است . اما شاید روزی وقتی که نیاز بیشتری حس شود. شیوه ای نوین به کار بسته شود.

4-1-مقدمه 97

4-2-مکانیزم رسوب گذاری درمخازن 97

4-3-مسائل مربوط به مخزن 99

4-3-1-رسوب گذاری دربخش متاثر از فرآب دربالادست مخزن 100

4-3-1-1-مشکلاتی درکنترل سیلاب 100

4-3-1-2-بالارفتن سطح آب های زیرزمینی 100

4-3-2-کم کردن ظرفیت ذخیره 100

4-3-3-رسوبات وارده به دریچه های برق گیری وخروجی های کف 100

4-4-تخمین میزان وموقعیت رسوبات انباشته شده درمخازن 101

4-4-1-تخمین رسوب وارده به مخزن 101

4-4-1-1-تعیین رابطه ای بین مشخصات جریان وحمل رسوب واستفاده از روابط حمل رسوب 101

4-4-1-2-روش مساحی 102

4-4-1-3-روش نسبت رسوب و محل 102

4-4-2-رسوب باقی مانده درمخزن 102

4-4-2-1-مقدمه 102

4-4-2-2-محاسبه حجم رسوبات بااستفاده از آمار هیدرومتری 103

4-4-2-3-کاربرد ضریب رسوب گیری سد 103

4-4-2-3-1-تخمین عمر مفید سد 103

4-4-2-3-2-تهیه منحنی سطح وحجم سالیانه 104

4-4-2-4-عوامل موثر برضریب رسوب گیری سدها 104

4-4-2-5-روش های تخمین TEا 104

4-4-2-5-1-روش براون 104

4-4-2-5-2-روش برون 105

4-4-2-5-3-روش چرچیل 106

4-4-2-5-4-روش چرچیل اصلاح شده 108

4-4-2-6-نتیجه گیری 108

4-4-3-توزیع رسوبات درمخزن سد 110

فصل پنجم:بررسی مدلها وروشهای رسوب گذاری درمخازن سدها

۱-۵) مقدمه :

جذابیت علم مهندسی در رسوب گذاری مخزن در درجه اول به سه جنبه و دیدگا د فیزیکی بستگی دارد:

  • حجم کل رسوب گذاری (رسوب وارد شده به مخزن).
  • توزیع فضایی رسوب ته نشین شده در مخزن .
  • بار رسوبی که به وسیله جریان رو به بالای ذرات پخش شده رسوب . حمل می شود. حجم ته نشین شده . کاهش ظرفیت مخزنی را بیان می کند که این تقلیل به وسیله اثربخشی مخزن بر روی تنظیم جریان صورت می گیرد . توزیع رسوب گذاری . ضربه وارده از طرف رسوبات داخل مخزن قابل بهره برداری را چنان چه در آینده باعث شستگی مخزن شود را تعیین می کند و بار رسوب حمل شده به وسیله جریان رو به بالا پتانسیل منبع آب شستگی است که باعث وارد آوردن خسارت به توربین های نیرو و دریچه های خروجی می گردد . در مرحله طراحی مقدار بار رسوب رودخانه . بوسیله نسبت های توابع فصلی دبی جریان بدست می آید. بار ممکن است معیاری از واحد جرم در هر واحد زمانی و یا تمرکز در جریان باشد. پس از بدست آوردن توابع نسبی و جریان هیدروگراف. هیدروگراف جریان ورودی رسوب به داخل مخزن محاسبه می گردد. بخشی از رسوب ورودی که در مخزن سد به تله خواهد افتاد. با یک تخمین بر روی جرم مخصوص رسوب ته نشین شده . محاسبه می گردد. این مساله به حجم رسوب گذاری وابسته است . در این فرآیند تخمین دانسیته گام مهمی بوده چراکه بدون شک این مقادیر بطور مستقیم با یک تطابق غیر واقعی به داخل حجمی از رسوب ته نشین شده . انتقال می یابد. روش های مورد استغاده جهت پیش بینی توزیع رسوب گذاری در مخازن سد می تواند بطور گسترده به دو دسته تقسیم بندی شود:

۱- روش های تجربی که با دانسته های دقیق و کامل از فرآیندهای فیزیکی که بر مبنای تحلیل مقدماتی هستند. بدست می آیند. این روش ها براساس آنالیز اطلاعات بدست آمده از محل موردنظر می باشد.

 ۲ – مدل های ریاضی مبتنی بر معادلات جریان و حرکت رسوب که بر مبنای تحلیل دقیق هیدرولیکی بر فرآیندهای رسوب گذاری در مخزن سد می باشند. هیج یک از مدل های فوق ابزاری جهت کامل کردن سه دیدگاه فیزیکی علم مهندسی در رسوب گذاری مخزن نبوده و در آزمایشات از ترکیب هردو استفاده می شود. مدل های ریاضی موجود نمی توانند جهت برآورد دانسیته رسوب ته نشین شده مورد استفاده قرار گرفته چراکه مدل های تئوری جهت این کار وجود ندارد . بطور مشابه روش های تجربی موجود نمی توانند تمرکز و اندازه دانه های پخش شده رسوب حمل شده توسط جریان بالا امده از مخزن را پیش گویی و پیش بینی کنند. این اطلاعات می بایست به وسیله مدل ریاضی مناسبی بدست اید.اکثر مدل های ریاضی بر مبنای کاربرد معادلات یک بعدی حرکت برای فاز آبی و معادلات بقاء برای رسوب می باشند . فقط تعداد کمی از موارد تحقیقاتی از مدل های دوبعدی استغاده گردیده که بر مبنای معادلات انتشار می باشند. در این بخش به بررسی مدل های تجربی (بطور خلاصه) و مدل های ریاضی ( به تغصیل ) می پردازیم.

5-1-مقدمه 114

5-2-مدلهای تجربی درروشهای تجربی 115

5-2-1-پیش بینی توزیع رسوب به وسیله ضریب تله اندازی 115

5-2-2-پیش بینی به وسیله توزیع مخصوص 115

5-2-2-1-روش افزایش سطح 116

5-2-2-2-روش کاهش سطح 116

5-3-مدل های ریاضی 122

5-3-1-مقدمه 122

5-3-2-تاریخچه ای ازمدلهای ریاضی 123

5-3-3-تحلیل مدلهای ریاضی 124

5-3-4-مشکلات مدل های ریاضی 126

فصل ششم:مدل ریاضی رسوب گذاری درمخزن سدبه روش Control Volume وعملکرد نیروهای حاصل به بدنه سد

۶- ۱) مقدمه :

عموماً مخازن سدها مهم ترین نقش را در سیستم های منابع آب دارند و از نظر اقتصادی و اجتماعی بهره برداری بهینه از آن ها ضروری است. در حالتی که سدی برروی رودخانه ای ساخته شود، به جا ماندن تمامی یا بخشی از رسوبات در مخزن سد غیرقابل اجتناب است . در نتیجه به تدریج از حجم اولیه مخزن کاسته می شود و اگر پیش بینی ها و روش های کنترل مناسب انجام نگیرد اغلب پیامدهای نامطلوبی در تحقق اهداف مورد نظر خواهد داشت . تعیین میزان و چگونگی تجمع رسوبات در مخازن سدها از جنبه های پایداری و بهره برداری حائز اهمیت است . در رابطه با مخازن سدهای در دست بهره برداری با اهداف مختلف تعیین حجم و چگونگی انباشت رسوبات را می توان به شرح زیر عنوان نمود:

– تعیین میزان رسوبات انباشته شده در مخزن .

– نعیین روند کاهش حجم مخزن و مقایسه آن با روند پیش بینی شده در مرحله طراحی .

– چگونگی توزیع رسوبات در مخزن سد و اثر آن روی تاسیسات سد .

– بررسی ضرورت لایروبی و رسوب زدائی مخزن

در رسوب گذاری مخازن یکی از عامل های مهم ذکر شده مقدار رسوب منتقل شده ( حمل شده ) توسط جریان به مخزن می باشد . این که از چه تابع انتقالی جهت این امر می بایست استغاده گردد کار بسیار مهم ودشواری است چراکه همان طوری که در فصل قبل ذکر گردید . هیج یک از توابع انتقال رسوب جواب کلی و دقیقی برای تعیین مقدار رسوب حمل شده نداشته و هریک از آن ها بسته به شرایط موجود در بستر و مورفولوژی رودخانه و نوع رسوب جواب های متفاوتی نسبت به یک دیگر می دهند و این یکی از مشکلاتی است که معمولا در مدل های ریاضی ارائه شده توسط محققین وجود دارد ( در اکثر مدل های یک بعدی ).در این بخش به معرفی مدل ریاضی یک بعدی پرداخته می شود که جهت محاسبات تغییرات بستر مخزن در نظر گرفته شده و برمبنای عمق متوسط جریان و معادلات حرکت طراحی گردیده است . به وسیله ظرفیت انتقال رسوب ، تمرکز رسوب معلق می تواند به طور مستقیم از حمل رسوب و معادلات حرکت شان حال گردد . معادلات دیفرانسیل نیز به وسیله فرمولاسیون حجم کنترل حل شدنی است . تغییرات بستر بوسیله کمیت های متفاوت رسوب در ورودی و خروجی تعیین می گردد . این تغییرات می تواند در مدت زمان تجمع متوسط رسوب محاسبه شده و بنابراین نیازی به شناختن و بررسی پروفیل قائم تمرکز رسوب نیست ، به وسیله انتگره کردن معادله رسوب و برقراری وابستگی بین پخش رسوب و ظرفیت انتقال آن ، هردو مشکل مدل های یک بعدی و دو بعدی ( انتخاب تابع انتقال رسوب و تعیین محل دقیق تمرکز رسوب ) برطرف می گردد. بنابراین با این مدل می توان مقدار رسوب ته نشین شده در مخزن را بدست اورد . روابط این مدل بطور کامل در قسمت های بعدی آورده شده است. در نهایت این مدل نسبت به نمونه های تجربی  مطابقت و ارزیابی گردیده است . در انتهای فصل نیز توزیع رسوبات انباشته شده در مخزن و عمل کرد نیروهای وارده از طرف این رسوبات به بدنه سد توضیح داده شده است .

6-1- مقدمه 129

6-2- توسعه مدل ومعادلات حاکم 130

6-2-1- معادلات جریان متوسط 130

6-2-2-معادله انتقال رسوب معلق 131

6-2-3-معادله پیوستگی رسوب 134

6-3-فرضیات به کاررفته درمدل 135

6-3-1-تنش برشی بستر 135

6-3-2-تنش برشی عمق متوسط 135

6-3-3-ضریب پخشیدگی   135

6-3-4-ظرفیت انتقال رسوب 136

6-4-طرح عددی 136

6-4-1-معادله عمومی 136

6-4-2-شبکه محاسباتی 137

6-4-3-تجزیه کردن معادلات 138

6-5-روش محاسباتی 140

6-5-1-ماتریس های سه قطری 140

6-5-2-روش حل ماتریس های سه قطری معادلات 141

6-6-برنماه کامپوتری 143

6-7-مطاقبت مدل باداده های تجربی 145

6-7-1-فرآیند فرسایش درحوزه آب گیر سد سفیدرود 145

6-7-2-بیان مواد رسوبی دریاچه سد سفید رود 146

6-7-3-برآورد حجم رسوبات مخزن سد سفیدرود 148

6-7-4-روند رسوب گذاری درمخزن سد سفید رود 148

6-7-5-مقداررسوبات قابل تخلیه 149

6-7-6-آثار تخلیه رسوبات 149

6-7-6-1-افزایش قدرت فرسایش رودخانه 149

6-7-6-2-رسوب گذاری درشبکه آبیاری پایاب سد 149

6-7-6-3-فرسایش مجاری ودریچه ها 149

6-7-6-4-اختلال درمحیط حیاتی آبزیان 150

6-7-6-5-مشکل حرکت یخ آبه ها 150

6-7-7-رسوب زدایی سد سفیدرود 150

6-7-7-1-سابقه رسوب زدایی رسوبات 150

6-7-7-2-رسوب زدایی ادواری سد سفیدرود 150

6-7-7-3-بیلان راه ورودی وخروجی مخزن سد سفیدرود 151

6-8-مطابقت مدل با داده های تجربی 151

6-9-عملکرد نیروهای وارده از طرف رسوب به بدنه سد 155

6-9-1-مقدمه 155

6-9-2-مشخصات سدسفید رود 155

6-9-3-سدهای پایه دار 157

6-9-3-1-سدهای پایه دار ساده 157

6-9-3-2-سدهای پایه دار باقوس های متعدد 158

6-9-4-محاسبه نیروهای وارده ازطرف رسوب 158

6-9-4-1-نیروهای قائم وارد شده به پایه های سد 159

6-9-4-2-نیروهای افقی وارد شده به پایه های سد 160

فصل هفتم:نتیجه گیری وپیشنهادات وپیوست

نتیجه گیری وپیشنهادات 164

پیوست    165

منابع وماخذ 174

فهرست منابع فارسی     174

فهرست منابع لاتین 175

چکیده انگلیسی 176

فهرست جداول

1-1-خصوصیات آب 9

1-2-سری الک های استاندارد آمریکا 11

1-3-طبقه بندی ذرات رسوبی 12

4-1-نتایج مربوط به ضریب رسوب گیری سدهای مخزنی ایران به روشهای مختلف 108

4-2-حالت های مختلف بهره برداری ازمخزن 109

4-3-وزن مخصوص دانه های رس،لای وماسه درحالت های مختلف بهره برداری ازمخزن 109

4-4-مقادیرضریب K براساس حالت های بهره برداری ازمخزن 110

5-1-طبقه بندی مخازن به روش کاهش سطح 118

5-2-تعیین مقادیرعددی c و m و n باتوجه به نوع مخزن 119

5-3-مقادیر تصحیح شده c و m و n وتوسط لارا 119

6-1-شرح معادله 137

6-2-فرسایش مخصوص تعدادی از رودخانه های مهم آسیا 145

6-3-فرسایش مخصوص تعداید ازحوزه های مهم ایران 146

6-4-مقادیر ضریب k براساس حالت های بهره برداری از مخزن 147

6-5-توزیع مواد ورودی وخروجی وترسیب شده درسد سفید رود 148

6-6-شاخص های مهم جریان ومواد رسوبی دردوره 23 ساله 151

6-7-خلاصه جدول شماره 6-4     152

6-8-درصد خطای مدل 152

فهرست نمودارها

2-1-نمودار شیلدز برای آستانه حرکت  32

4-1-منحنی ضریب گیرش Brownا  105

4-2-منحنی ضریب گیرش Bruneا 106

4-3-منحنی ضریب گیرش چرچیل 107

5-1-نمودارهای رابطه عمق نسبی مخزن ودرصد رسوبات ته نشست شده 120

5-2-رابطه عمق نسبی وسطح نسبی رسوب درمخازن 121

5-3-مقادیر hp برحسب pا  122

6-1-ارتفاع رسوب باقیمانده طی دوره ده ساله 153

6-2-ارتفاع رسوب باقیمانده طی دوره ده ساله از مدل 153

6-3-مطابقت مدل بانمونه مشاهداتی 154

فهرست شکلها

1-1-رابطه بین ضریب نیروی رانش وعدد رینولدز 17

1-2-تغیرات ضریب نیروی رانش برحسب عدد رینولدز 18

1-3-رابطه بین قطرعبوری از الک وسرعت سقوط دانه های رسوبی  19

1-4-الف:منحنی توزیع اندازه-فراوانی 21

1-4-ب:منحنی فراوانی تجمعی توزیع نرمال 21

1-4-ج:رسم منحنی فراوانی تجمعی درتوزیع نرمال وغیرنرمال برروی کاغذ احتمالاتی نرمال 22

1-5-ضرایب اختلاط سیال 26

2-1-نیروهیا وارد بریک ذره رسوبی واقع درکف یک کانال باز 29

2-2-معیار فرسایش ورسوب گذاری دانه های رسوبی متحدالشکل 34

2-3-رابطه بین متوسط سرعت بحرانی بی بعد وعدد رینولدز متناظر با سرعت برشی 37

2-4-طرح شماتیک لایه محافظ 39

2-5-پروفیل طولی رودخانه پس از فرسایش 41

2-6-طرح شماتیک مدل باربستر دوبویز 43

2-7-رابطه بین خصوصیات رسوب وتنش برشی بحرانی درمعادلی دوبویز 45

2-8-مقادیر تجربی ضرائب 48

2-9-چگونگی توزیع مدل معلق درآب ومقایسه نتایج تجربی ونتایج حاصل ازفرمول رویز بایکدیگر 49

2-10-رابطه بین z وz1ا  50

2-11-اثربار معلق بر پارامترKا 51

2-12-توزیع سرعت درآب زلال وآب دارای ذرات معلق 51

2-13-رابطه بین سرعت سقوط نسبی وضریب PLا 53

3-1-سرعت دریک نقطه درجریان آشفته دائم 59

3-2-طول ودامنه موج  59

3-3-طول تداخل ذره 64

3-4-طول تداخل وپروفایل سرعت 65

3-5-ذرات مجاور A و Bا 68

3-6-ذرات مجاور روی محورهای مختصات 68

3-7-مولفه های سرعت نسبی ذرات Cاو D و Eا     69

3-8-پروفیل سرعت درنزدیکی ایرفویل 72

3-9-جدایی جریان روی یک ایرفویل 73

3-10-جزئیات لایه مرزی 74

3-11-ضخامت لایه مرزی 75

3-12-ضخامت جابجایی 75

3-13-سیستم باحجم معیار همانند درزمان N درون یک میدان سرعت 76

3-14-بردارAا 78

3-15-نمادگذاری برای معادله پیوستگی   81

3-16-حجم کنترل برای بدست آوردن معادله پیوستگی سه بعدی درمختصات دکارتی 82

3-17-نمادگذاری برای معادله اندازه حرکت 84

3-18-شکل توصیفی برای معادله پیوستگی 87

3-19-قانون بقای جرم 89

3-20-شکل توصیفی برای معادله اندازه حرکت 91

3-21-شکل توصیفی برای معادلات رسوب 94

4-1-مکانیزم رسوب گذاری درمخزن 98

4-2-نحوه تجمع رسوب درمخازن به صورت شماتیک 111

5-1-مراحل توزیع رسوب درمخزن به روشهای افزایش وکاهش سطح 115

6-1-تشریح خلاصه طرح 130

6-2-تشریح خلاصه توزیع سرعت وتمرکز رسوب 131

6-3-تجزیه کردن شبکه طرح 138

6-4-فلوچارت برنامه کامپیوتری مدل 144

6-5-الف وب : پروفیل وپلان سدسفید رود 155

6-6-سدبتنی پایه دار سفیدرود 156

6-7-مقاطع مختلف ازانواع سدهای پایه دار 157

6-8-نمایی ازسد پایه دار ساده 158

6-9-نیروهای وارده به سدهای پایه دار ساده 158

6-10-محاسبه زوایای   159

6-11-مقطعی ازسدپایه دار ساده ومحاسبه نیروی افقی رسوب 161

فهرست نقشه ها

8-1-مشخصات دریاچه سدسفیدرود 162


ABSTRACT

Sediment concentration in reservoir of dams caused a lot of problems in

designing and make of water resource systems . When sediment transport in flow to reservoir of dam , sedimentation causes the storage of the reservoir to decrease fast and in turn , this may affect on the benefits of flood control , hydropower generation and navigation unusable. In this paper we survey sediment mathematical models in reservoir of dams and are results lead us to 1D mathematical model that based on the depth – averaged and moment equation for unsteady flow and sediment transport to simulate bed variation . By introducing sediment – carrying capacity, suspended sediment concentration can be solved directly from sediment transport and its moment equations , Differential equations are then solved by using the control -volume formulation . Finally , the computed results are compared with available experimental sefidrood dam’s reservoir data and also calculated the forces applied on the body of dam


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 و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید