مقدمه:
رودخانه ها يكي از مهمترين منابع حياتي طبيعت هستند. رودخانه ها نه تنها در سيماي كلي سطح زمين نقش دارند، بلكه شكل زيستن انسان در كره زمين را تعيين مي كنند. همواره در طول تاريخ بشر، رودخانه ها كانون توسعه بوده و تمدنهاي كهن در كناره هاي آن شكل گرفته است (Morisw,1968).
از ديرباز مسئله انتقال آب از رودخانه ها براي مقاصد كشاورزي، شرب و بعدها به منظور استفاده در صنعت و نيز تأمين انرژي، معمول بوده است و مي توان ادعا نمود كه قدمت آن به قدمت تمدن بشر مي رسد. در كنار مسئله انتقال آب همواره مشكل رسوبات وارده به كانالها و سيستمهاي انتقال نيز وجود داشته كه مسائل و مشكلات بسياري به همراه دارد. بنابراين هدف طراحان، كاهش ميزان رسوبات انتقال يافته، تا حد امكان مي باشد. (صالحي نيشابوري و ايزدپناه 1375).
بنابراين جلوگيري از ورود رسوبات به داخل آبگير و رودخانه (جريان اصلي) از مواردي مي باشد كه اهميت بسزايي دارد و يكي از مواردي كه بايد توجه داشت كنترل جريان هاي ثانويه و جريان اصلي و كنترل حجم رسوب ورودي مي باشد به جهت كاهش ورود رسوبات به حداقل رساندن آلودگيهاي زيست محيطي مي بايست راهكاري مناسب تمهيدات ويژه اي اتخاذ كرد بنابراين استفاده از مدل فيزيكي و تحليلي و بررسي موارد ذكر شده انجام مي گيرد.

 

تحليل تغييرات بستر در محدوده آبگير هاي جانبي موجود در كانالهاي قوسي در حالت آب صاف

تحليل تغييرات بستر در محدوده آبگير هاي جانبي موجود در كانالهاي قوسي
در حالت آب صاف

فهرست مطالب

فصل اول-كليات وطرح موضوع

1- 1) هدف…………………………………………………………………………….. 1

1- 2) رفتار و ساماندهي رودخانه……………………………………………………. 2
1- 3) اهداف ساماندهي رودخانه ها …………………………………………………4
1-3- 1) طبقه بندي عمليات ساماندهي رودخانه…………………………………… 5
1-3- 2) انواع عمليات ساماندهي رودخانه…………………………………………… 5
1-4- مكانيزم فرسايش…………………………………………………………………. 6
1- 5) انواع آبشستگي…………………………………………………………………. 8
1- 6) روشهاي جلوگيري از فرسايش و آبشستگي………………………………… 9
1-7) كلياتي در ارتباط با انحراف رودخانه ها ………………………………………….10
1- 7- 1) مرفولوژي…………………………………………………………………….. 11
1- 8) شرايط احداث آبگيروانتقال آب از كانال اصلي …………………………………12
1- 8- 1) لزوم احداث آبگير و نكات مهم در طراحي آبگيرها………………………… 12
1- 9) آبگير جانبي………………………………………………………………………. 13
1- 10) مناسبترين محل جا نمايي آبگير جانبي……………………………………… 13
1- 11) الگوي جريان در كانال قوسي………………………………………………… 14
1- 12) تحليل و بررسي انتقال رسوب و عوامل تاثيرگذار در آبگير و رسوبات…….. 16
1- 13) مكانيزم نيروي بالا برنده ذرات در جربان ……………………………………..18
1- 14) كنترل ورود رسوبات………………………………………………………….. 19
1-15) هدف از انجام تحقيق………………………………………………………….. 20

فصل دوم : مروري بر مطالعات انجام شده

2- 1) مقدمه…………………………………………………………………………… 21
2- 2) مشخصات پروژه و حدود آن…………………………………………………… 21
2- 3) شاخصه هاي هيدروليكي حريان در انحراف آب از رودخانه ها……………. 22
2- 3- 1) جريانهاي ثانويه…………………………………………………………….. 22
2- 3- 1-1) تحقيقات انجام شده بر روي الگوي جريان در قوس واثر جريانهاي ثانويه…………………………………………………………………………………… 23
2- 3- 2) افزايش آشفتگي جريان………………………………………………….. 27
2- 4) پارامترهاي موثر بر الگوي ……………………………………………………..30
2- 5) تحقيقات انجام شده بر روي تنش برشي بستر…………………………… 31
2- 6) كلياتي در زمينه انحراف آب از رودخانه (Raudkivi,1993) ا………………..37
2- 7)پارامترهاي موثر بر الگوي جريان در آبگيري از قوس رودخانه از ديدگاه …….39
2- 7- 1) موقعيت آبگير………………………………………………………………… 39
2- 7- 2) زاويه انحراف…………………………………………………………………. 41
2- 8) بررسي الگوي جريان در محل آبگير جانبي………………………………….. 43
2- 9) تجريبات آزمايشگاهي 2 ديدگاه در خصوص الگوي جريان وحالت رسوب در …………………………………………………………………………………………….46
2-9-1) حركت رسوب در زمينه جريان……………………………………………….. 46
2- 9- 2) كنترل رسوب جذب شده در تغيير مسيرهاي جانبي……………………. 46
2- 10) نتيجه گيري و بيان لزوم انجام تحقيق……………………………………….. 48

فصل سوم-روش انجام تحقيق

3- 1) مقدمه………………………………………………………………………………. 51
3- 2)تجهيزات آزمايشگاهي و نرم افزاري و نحوه برداشت داده ها…………………. 51
3-2-1) مدل آزمايشگاهي استفاده شده ………………………………………………51
3- 2- 2) معرفي نرم افزار Ansys و هدف از انتخاب آن……………………………….. 55
3- 2- 3) معرفي نرم افزار Arc GIS ا………………………………………………………75
3- 2- 3-1) محاسبه تنش برشي بستر…………………………………………………. 76
3-2-3-2) مكان مناسب جانمايي آبگي…………………………………………………ر 79
3- 2- 3-3) زاويه آبگير…………………………………………………………………….. 79

فصل چهارم- تجزيه وتحليل داده هاي آزمايشگاهي

4- 1) مقدمه……………………………………………………………………………… 81

4- 2) بررسي اصول كلي حركت سيال در فلوم قوسي U شكل…………………. 81
4- 2- 1) سيال………………………………………………………………………….. 81
4- 2- 2) لزجت………………………………………………………………………….. 82
4- 2- 3) بررسي توزيع تنش برشي…………………………………………………. 82
4- 2- 4) تخمين ضريب زبري مانينگ (n) ا………………………………………………83
4- 2- 5) تعيين ضريب شزي…………………………………………………………….. 83
4-3-1) محل آبگيري……………………………………………………………………… 84
4-3-2) زاويه انحراف……………………………………………………………………… 84
4- 3- 3) رژيم جريان بر اساس عدد فرود………………………………………………. 85
4- 4) مراحل پردازش داده هاي آزمايشگاهي و بررسي اين داده ها به كمك ArcGISا…………………………………………………………………………………… 85
4- 4- 1) مراحل تعيين طول وعرض آبشستگي……………………………………… 90
4- 5) بررسي تغييرات طول و عرض آبشستگي و تأثير عدد فرود…………………. 99
4- 6) روابط تجربي به دست آمده از اندازه گيريهاي آزمايشگاهي با بستر متحرك…………………………………………………………………………………… 102
4- 8) تحليل هيدروليكي، هندسي فلوم قوسي U شكل با استفاده از Ansys ا……………………………………………………………………………………………113
4- 9) مراحل شبيه سازي وپردازش فلوم قوسي U شكل به كمك نرم افزار Ansys ا……………………………………………………………………………………………115
4- 10) بررسي تغييرات تنش برشي در محدوده آبگير جانبي و كف بستر كانال اصلي…………………………………………………………………………………… 116
4- 11) محدوده هاي فرسايش ورسوبگذاري………………………………………. 118
4- 11- 1) محدوده احتمال فرسايش در بالا دست دهانه………………………… 118
4- 11- 2) محدوده احتمال فرسايش در پايين دست دهانه……………………… 119
4- 11- 3) محدوده احتمال رسوبگذاري قوس داخلي در پايين دست دهانه…… 119

فصل پنجم : نتيجه گيري و پيشنهادات

5- 1- نتيجه گيري ………………………………………………………………….  126
5- 2- پيشنهادات  …………………………………………………………………. 127
پيوست  ……………………………………………………………………………. 131

فهرست منابع فارسي ………………………………………………………….. 128
فهرست منابع لاتين …………………………………………………………….. 129
چكيده انگليسي………………………………………………………………… 132

فهرست جدول ها

2- 1 : جدول تحقيقات محققين در ارتباط باموضوع پديده آبشستگي …………………  22
2- 2 : جدول تحقيقات محققين در ارتباط با پديده آبشستگي …………………………  49
2- 3 : جدول تحقيقات محققين در ارتباط با پديده آبشستگي ورابطه آن با تنش برشي  …………………………………………………………………………………………………. 50
4- 1 : جدول تغييرات طول وعرض حفر آبشستگي با توجه به زواياي آبگيري ………..  100
4- 2 : جدول مقادير اندازه گيري شده عرض حفره آبشستگي با دبي و اعماق مختلف جريان………………………………………………………………………………………….   103
4- 3 : جدول مقادير اندازه گيري شده عرض حفره آبشستگي با دبي و اعماق مختلف …………………………………………………………………………………………………  105
4- 4 : جدول مقادير اندازه گيري شده طول حفره آبشستگي در كليه آزمايشات…….. 107
4- 5 : جدول مقادير اندازه گيري شده طول حفره آبشستگي با دبي و اعماق مختلف………………………………………………………………………………………….. 109
4- 6 : جدول تغييرات حجم حفره آبشستگي باتوجه زاواياي آبگيري 45، 60، 75، 90 …………………………………………………………………………………………………  112

فهرست نمودارها

4- 1 : نمودار پروفيل طولي وعرضي حفره آبشستگي درزاويه آبگيري 45 درجه ……….91
4- 2 : نمودار پروفيل طولي وعرضي حفره آبشستگي درزاويه آبگيري 45 درجه ………92
4- 3 :نمودار پروفيل طولي وعرضي حفره آبشستگي درزاويه آبگيري60 درجه………… 93
4- 4: نمودار پروفيل طولي وعرضي حفره آبشستگي درزاويه آبگيري60 درجه……….. 94
4- 5: نمودار پروفيل طولي وعرضي حفره آبشستگي درزاويه آبگيري75 درجه……….. 95
4- 6: نمودار پروفيل طولي وعرضي حفره آبشستگي درزاويه آبگيري75 درجه………… 96
4- 7 : نمودار پروفيل طولي وعرضي حفره آبشستگي درزاويه آبگيري90 درجه……….. 97
4- 8 : نمودار پروفيل طولي وعرضي حفره آبشستگي درزاويه آبگيري90 درجه……….. 98
4- 9 -الف: نمودار تاثير عدد فرود با طول آبشستگي……………………………………. 101
4- 9 -ب: نمودار تاثير عدد فرود با عرض آبشستگي…………………………………… 101
4- 10: نمودار حاصل از عرض آبشستگي محاسبه شده واندازه گيري شده………… 106
4- 11: نمودارترسيمي حاصل از طول آبشستگي محاسبه شده واندازه گيري شده………………………………………………………………………………………….. 110
4- 12: نمودار تغيرات حجم حفره آبشستگي نسبت به تغيرا ت عمق جريان……….. 113

فهرست شكل ها
شكل 1-1 :اجزاي سيستم آبرساني(Razvan,1989)ا…………………………………. 4
شكل 1-2 : جريان حلزوني در قوس رودخانه (Razvan,1989)ا…………………………6
شكل 1-3: جريان حلزوني در قوس رودخانه (Razvan,1989)ا…………………………7
شكل 1-4: نمايشي از جريان ثانويه و اصلي :الف)توزيع در ارتفاع ب) برش در مقطع ………………………………………………………………………………………………15
شكل 1-5: نمايشي از جريان حلزوني :الف)الگوي جريان (DHI , 2004), ب) بردار ……………………………………………………………………………………………..16
شكل 1-6: بردار سرعت جريان در كف وسطح آب(Dietrich,1987)..ا……………..16
شكل 1-7: نحوه شكل گيري و تقسيم جريان آب به سمت آبگير…………………17
شكل 1-8: نحوه شكل گيري و تقسيم جريان آب به سمت آبگير……………….18
شكل 1-9: الگوي جريان ثانويه در قوس (Dietrich.1987).ا………………………19
شكل 2-1: نحوه جريان در خم رودخانه (جريان مارپيچي)………………………. 23
شكل 2-2: مشخصات جريان در قوس رودخانه (Kinori and Mavorach,1984) ا…………………………………………………………………………………………25
شكل 2-3- الف: جريان حلزوني در قوس رودخانه(Kinori and Mavorach,1984 ا…………………………………………………………………………………………25
شكل 2-3-ب: مشخصات سطح مقطع جريان در قوس(Kinori an Mavorach,1984) ا………………………………………………………………………………………25
شكل 2-4: نحوه شكل گيري رسوب وفرسايش در قوس رودخانه ها. …….. 29
شكل2- 5: پارامتر هاي موثر بر الگوي جريان…………………………………… 30
شكل2- 8: الگوي 3بعدي جريان باركدل (١٩٩٧)………………………………..36

شكل2- 9-الف: محل تقريبي حداكثر آبشستگي در قوس رودخانه (Raudkivi,1993).ا…………………………………………………………………. 41

شكل 2-9-ب: موقعيت ورودي آبگير(Razvan,1989) ا……………………………41

شكل2- 10- الف: الگوي سه بعدي جريان در آبگير جانبي ((Neary, 1995.ا……………………………………………………………………………… 44

فصل اول-كليات وطرح موضوع
1- 1) هدف
يكي از قديمي ترين و در عين حال ارزانترين روشهاي انتقال آب رودخانه براي مصارف گوناگون، ساخت آبگيرهاي ثقلي مي باشد. آبگيري از رودخانه با استفاده از نيروي ثقل كه در گذشته به شكل شق نهر صورت گرفته است اكنون به يك سازه هيدروليكي تكامل يافته با معيارهاي طراحي تبديل شده است.
با توجه به اينكه جريان رودخانه شامل رسوبات ريز و درشت دانه بوده و در مواقع سيلابي، دهانه ورودي مي بايست دو وظيفه مهم زير را انجام دهد (صفرزاده، 1383):
• جذب و كنترل جريان منحرف شده از رودخانه و هدايت آن به داخل كانال آبگيري
• جلوگيري از ورود رسوبات و اجسام شناور به داخل آبگير
با توجه به مشكلات ورود رسوب به آبگير، لازم است تا شرايطي فراهم شود تا جريان انحرافي به سمت آبگير، داراي حداكثر دبي انحرافي با حداقل دبي رسوب باشد. مهمترين اقدام در اين زمينه جانمايي مناسب آبگير بر روي رودخانه مي باشد. انتخاب صحيح محل انحراف در طرحهاي آبرساني از ملزومات است. يك محل مناسب خسارات مخرب ناشي از ورود رسوبات را به حداقل مي رساند. همچنين يك انتخاب اشتباه در جانمايي به سختي مي تواند پس از اجراي پروژه قابل جبران باشد. بنابراين اولين اقدام در طراحي، انتخاب محل مناسب براي انحراف است (پيرستاني، 1383).
آبشستگي گاهي به صورت غير طبيعي و به دليل تغييرات ايجاد شده توسط بشر ايجاد ميشود ، مثل ايجاد سازه هاي هيدروليكي مختلف در مسير رودخانه ، گودال هاي ايجاد شده در اثر آبشستگي در اطراف اين سازه ممكن است خطرات جدي را به همراه داشته باشد.
تجربه نشان داده كه شكست هاي برشي ، پديده تراش ايجاد شده در اثر آبشستگي باعث خرابي در انتهاي بستر محافظت شده گرديده است از اين رو بررسي مكانيزم آبشستگي و روشهاي جلوگيري از فرسايش در كانال رودخانه و مخصوصاً آبشستگي در پايين دست سازه هاي هيدروليكي مانند دريچه هاي آبگير ، و كانال هاي آبگير و حوضچه هاي آرامش ، پايه هاي پل و … اهميت زيادي برخوردار است .
بنابراين مساله اصلي كه همان بررسي آبشستگي و تاثير آن بر روي بستر كه به دنبال انتقال آب از رودخانه معذل رسوب در مدخل آبگير و آبسشتگي و تجمع رسوب در كانال مي باشد .
از جمله جنبههاي مجهول طرح ميتوان به عدد فرود و زاويه انحراف اشاره كرد كه خود عدد فرود شامل Q (دبي) و عمق (Y) مي باشد و نظر به اينكه هدف اصلي اين تحقيق تاثيرگذاري پارامترهاي هيدروليكي و هندسي بر روي تغييرات بستر در محدوده آبگيرهاي جانبي موجود در كانالهاي قوسي است و كاهش رسوبات و احتمال وقوع آبشستگي است و بنابراين قابل ذكر است كه تمامي مطالعات و كاركردها بر اين اساس مي باشد .
.برخي از پارامترهاي موثر در انتقال رسوب با توجه به جريان موجود در آبگيرهاعبارتتند از :
● دبي ورودي رودخانه ● محل مناسب آبگير ● زاويه انحراف آبگير● عرض آبگير ● شعاع انحناي رودخانه
● ميزان بار رسوبي (اندازه و وزن مخصوص) ● سازه هاي پايين دست ابگير و شرايط جريان بالا دست.
● ميزان زبري كف رودخانه ● هندسه ورودي آبگير عرض كانال انحرافي BD
1- 2) رفتار و ساماندهي رودخانه
رودخانه ها آبراهه هاي طبيعي هستند كه مقدار بسيار زيادي از اب را از حوضه آبريز به صورت رواناب جمعآوري كرده و انتقال ميدهند. آنها از كوه ها شروع شده ، پس از عبور از دشت ها در نهايت به درياها يا اقيانوس ها تخليه مي شوند. دبي رودخانه در طول مسير آن از كوه تا دريا به دليل افزايش مساحت حوضه آبريز و پيوستن تعداد زيادي از شاخه هاي فرعي به آن، افزايش مييابد. رودخانه ها آب را براي منظورهاي مختلف تامين ميكنند. از اين رو جاي تعجب نيست كه تمدن هاي اوليه در مجاورت سواحل رودخانهها توسعه يافتهاند. حتي جوامع شهري مدرن كوچك و بزرگ نيز عموماً در مجاورت سواحل رودخانه ها يا در جايي كه آب به مقدار كافي وجود داشته است، ساخته شده اند.
رودخانه ها بسته به وضعيت توپوگرافي منطقه به صورت مجاري كاملاً مشخص يا نسبتاً مشخص در طول مسير شكل مي گيرند. آنها آب حاصل از بارندگي و ذوب برف را از حوضههاي آبريز زهكشي كرده و به درياها تخليه ميكنند. بنابراين رودخانهها بخش مهمي از سيكل هيدرولوژي را تشكيل مي دهند. رودخانه ها علاوه بر آب مقداري سيلت يا رسوباتي كه از حوضه آبريز شسته مي شوند، با خود حمل مي كنند . همچنين اين رسوبات در اثر فرسايش بستر و سواحل رودخانه ها نيز به وجود مي آيند. رسوبات نقش مهمي در رفتار رودخانهها در مناطق آبرفتي به عهده دارند.
رودخانه ها همانطور كه براي بشر فوايد زيادي دارند ممكن است در مواقع طغيان ايجاد خطر كنند. سيل در رودخانه ها باعث ويراني و بدبختي زيادي براي بشر شده است. در زمان هاي قديم به طور مطلق هيچگونه كنترلي روي رودخانهها نبوده است. با پيشرفت علم و تكنولوژي رفتار رودخانه ها بهتر شناخته شده و روش هاي گوناگون ساماندهي رودخانهها بكار گرفته شده است. به منظور ايجاد مخازن بزرگ آبي براي مصارف شرب ، كشاورزي ، برق آبي و غيره، بر روي رودخانهها سدها احداث مي شوند. اين مخازن براي كنترل سيل نيز مفيد هستند . براي منحرف كردن آب از رودخانه ها به كانالها (براي مصارف كشاورزي، شرب ، برق آبي و كشتيراني ) از سدها و سرريزها استفاده مي شود.
به منظور كاهش خسارت حاصله از رودخانهها، روشهاي مختلف كنترل و ساماندهي رودخانهها ابداع شده اند. براي انجام يك طراحي خوب لازم است كه رفتار رودخانهها شناخته شود. اين فصل به توضيح رفتار كنترل و ساماندهي رودخانه ها مي پردازد.

تحليل تغييرات بستر در محدوده آبگير هاي جانبي موجود در كانالهاي قوسي در حالت آب صاف

تحليل تغييرات بستر در محدوده آبگير هاي جانبي موجود در كانالهاي قوسي
در حالت آب صاف

فصل دوم-مروري بر مطالعات انجام شده 2- 1) مقدمه
از جمله مباحث بسيار پيچيده و مهم در مهندسي رودخانه مبحث فرسايش است اين موضوع از زمان گذشته تا حال نظر بسياري از محققين در زمينه هيدروليك رودخانه را به خود جلب كرده است. فرسايش يه صورت كلي در رودخانه باعث حمل مواد جامد و ذرات معلق و انتقال آن به پايين دست مي شود كه باعث رسوبگذاري در پايين دست و تغيير مقاطع رودخانه را در بالا دست ايجاد مي كند. اگر چه آبشستگي (Scouring) بستر و ديواره رودخانه ها پديده اي است طبيعي و به عنوان بخشي از تغييرات مورفولوژيكي (Morphological) رودخانه شناخته مي شود ولي آبشستگي گاهي به صورت غير طبيعي و به دليل تغييرات ايراد شده توسط بشر نيز ايجاد مي شود مثل ايجاد سازههاي هيدروليكي مختلف در مسير رودخانه گودالهاي ايجاد شده در اثر آبشستگي در اطراف اين سازه ها ممكن است خطرات جدي را به همراه داشته باشد .
تجربه نشان داده شده كه شكست هاي برشي (Shear falares) و پديده تراوش (Seepage) ايجاد شده در اثر پديده آبشستگي باعث خرابي در انتهاي بستر محافظت شده گرديده است.
بر اساس موضوعيت اين پروژه كه در خصوص بحث پديده آبشستگي در دهانه آبگير مي باشد لازم است در اين فصل جهت شناخت و تحليل و بررسي و اثرات پديده آبشتگي ، تاثير رژيم جريان و همچنين محل و زاويه انحراف و تاثير آن در روند حمل رسوب با توجه به مطالعات محقق مورد بررسي و تحليل قرار گيرد.
2- 2) مشخصات پروژه و حدود آن
بر اساس موضوع پروژه كه بررسي نحوه آبشستگي در دهانه آبگير جانبي در قوس خارجي با توجه به مدل فيزيكي و داده هاي آزمايشگاهي كه توسط (1383، پيرستاني) انجام گرفته به بحث و بررسي موضوع پيرامون مسايل مختلف آن پرداخته مي شود.
بر اساس تحقيقات محققين بر روي جريان در قوس رودخانه ها، چنين مي توان ادا كرد كه به دليل نوع الگوي جريان در قوس رودخانه ها و توسعه يافتگي جريان ثانويه در اين محلها، محل قرار گيري آبگيرهاي جانبي ساحل خارجي قوس رودخانهها پيشنهاد مي شودو بسياري از محققين ديگر، عموماً مكان مناسب جهت احداثآبگير جانبي ساحل خارجي مي دانند از جمله چون :

2- 3) شاخصه هاي هيدروليكي حريان در انحراف آب از رودخانه ها
اصولاً براي حداقل نمودن رسوبات منحرف شده هنگام انحراف آب دو مشخصه هيدروليكي عمده با يستي مورد توجه قرار گيرند. اين مشخصه ها عبارتند از:
2- 3- 1)جريانهاي ثانويه
2- 3- 2)افزايش آشفتگي جريان
2-3-1) جريانهاي ثانويه
اين جريانها در خم رودخانه ها تحتق تاثير جريانهاي منحني دار به علت تغيير مسير جريان بوجود آمده ، همچنين در مسيرهاي مستقيم رودخانهها و كانالهاي انحرافي ، اين جريانها به علت همگرايي و واگرايي مقاطع
ايجاد مي شود. (Brakdoll)
جريانهاي ثانويه به خصوص در نزديكي بستر رودخانه سبب مي شود كه رسوبات از اين قسمت جريان كه غلظت بالايي است به لايه هاي سطحي جريان كه غلظت رسوبات نسبتاً كم است ، رانده مي شود لذا بايد دقت شود كه آبگيرها در محلي احداث شوند كه جريانهاي بستري وارد آنها نگردد . اين شرايط در بخشي خارجي خمرودخانه ها ايجاد مي شود. (شكل 2- 1 نمايش جريان ، مارپيچي در خم رودخانه). (ايزدپناه – زهرا – 1375)

2- 3-1-1) تحقيقات انجام شده بر روي الگوي جريان در قوس واثر جريانهاي ثانويه
بستر اغلب رودخانه ها، به ندرت به صورت مسيرهاي مستقيم بوده، بلكه در مسير خود داراي پيچ و خمهاي فراواني مي باشد كه بوسيله مسيرهاي كوتاه مستقيم به هم متصل شده اند (Razvzn,1989) از جمله مشخصات بارز جريان در قوسها وجود جريان حلزوني است كه از اندر كنش جريان ثانويه و جريان اصلي بوجود مي آيد (Booij,2003). مرفولوژي رودخانه هاي مئاندري همانند فرسايش بستر و كناره و انتقال رسوب به خواص جريان به خصوص حركت حلزوني ناشي از جريان ثانويه مربوط است. سرعت عرضي ناشي از حركت حلزوني در قوس باعث حركت عرضي رسوبات از سواحل خارجي قوس به سمت ساحل داخلي مي شود. بنابراين گراديان عرضي باعث ايجاد يك شيب رو به بالا نزديك ساحل داخلي رودخانه مي شود. به مرور زمان مقاومتي در برابر حركترسوبات به سمت سواحل داخلي ايجاد شده و حالت تعادل ايجاد مي گردد (Fares,2000). فرسايش كناره و مئاندري شدن رودخانه نياز به مدلهايي كه الگوي جريان و توپوگرافي بستر را در كانالهاي قوس نشان مي دهند, افزايش داده است. پيش بيني الگوي جريان و توپوگرافي بستر در كانالهاي قوسي اساسي طراحي منطقي سازه هاي كنترل جريان و رسوب مي باشد. (Bergs,1190)..
Werner,1951)) و )Anderson,1967)) با يكسري بررسي هاي آزمايشگاهي و صحرايي نوع جريان در قوس رودخانه ها را ناشي از اثر متقابل اصطكاك, مثل نيروي ثقل، نيروي جانب مركز و نيروهاي فشاري و اينرسي مي دانند. سرعت آب نزديك كف بستر به دليل مقاومت و اصطكاك خيلي كم مي شود. ولي در سطح آب، سرعت زيادتر و ذرات مايع داراي اينرسي بيشتري مي باشند. ضمناً هر ذره آب در حال حركت در قوس، علاوه بر نيروي ثقل، تحت تأثير نيروي گريز از مركز نيز مي باشد كه مي خواهد آن را از مسير حركت مستقيم و محور جريان دور نمايد. طبق شكل (2- 2) جريان اصلي و نيروي گريز از مركز سعي دارند ذره آب را به ترتيب در جهت هاي x و y هدايت كنند كه منجر به بر هم خوردن تعادل ديناميكي د ر مقطع جريان مي گردد. براي بازگرداندن اين تعادل شيبي در سطح آب بوجود مي آيد كه ناشي از عكس العمل نيروي گريز از مركز است و موجب بالا رفتن سطح آب در قوس خارجي و پايين آمدن آن در قوس داخلي مي گردد. ضمناً با توجه به توزيع نامتقارن سرعت در عمق، سرعت در سطح بيشتر از سرعت متوسط و در كف كمتر از سرعت متوسط بوده و چون نيروي گريز از مركز متناسب با سرعت جريان در جهت x ايجاد مي گردد، به اين ترتيب ذرات نزديك سطح با نيروي بيشتري به طرف قوس خارجي و ذرات در كف بستر تحت تأثير نيروي عكس العمل گريز از مركز به طرف قوس داخلي كشيده مي شوند و به اين ترتيب در جهت y هم سرعت ثانويه داراي توزيعي مانند شكل مي گردد. برآيند اين دو توزيع سرعت در جهات x و y ، علاون بر شيب سطح آب در جهت y يك جريان حلزوني سه بعدي با شرايط ماندگار و زيربحراني مطابق شكل (2-2) ايجاد مي كند


مقطع : کارشناسی ارشد

فایل pdf
قیمت 25000تومان

فایل word
قیمت 35000تومان

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید