انتخاب صفحه

مقدمه

پایان نامه حاضر به منظور بررسی عملکرد هیدرولیکی سرریز کنگره ای وارائه مدلی جهت طرح بهینه این نوع سرریزها تهیه شده است.باتوجه به ماهیت سازه های هیدرولیکی که محدوده نسبتا وسیعی از انتخاب های قابل قبول راپیش روی طراح قرار میدهد،تهیه وبکارگیری مدلهای بهینه میتواند بازدهی خوبی رابه همراه داشته باشد.سرریزهای کنگره ای درسالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته وباتوجه به قابلیت های آن درموارد متعددی استفاده شده است.خاصیت ریزشی آزاد وعدم نیاز به بهره برداری درکنار ظرفیت تخلیه خوب،این سرریزرا به عنوان گزینه ای اقتصادی مطرح ساخته است.دراین پایان نامه سعی شده تابا آخرین مراجع دردسترس قدمی درجهت بهبود طراحی سرریزهای کنگره ای برداشته شود.باوجود آنکه یقین داریم هیچ مجموعه علمی خالی از نقص واشتباه نیست ولی امیداوریم که این ناچیز مورد عنایت صاحب نظران قرارگرفته وزمینه راجهت ادامه کار فراهم آورد.دراینجا لازم میدانم از استاد گرانقدر جناب آقای دکتر صادقیان که همواره ازمساعدت وراهنمایی ایشان برخودار بوده ام تشکر وقدردانی نمایم.

فهرست مطالب

چکیده  14

مقدمه  15

فصل اول:کلیات

1-1-مقدمه

سرریزها دارای اثرات تعیین کننده ای درایمنی سدها بوده وهزینه قابل توجهی ازکل پروژه  رابه خود اختصاص میدهند.ازاین رو طرح آنها بایستی بامطالعه همه جانبه وپذیرش ریسک معقول،انجام پذیرد.در بعضی از طرح ها،پس از اجرا وهنگام بهره برداری ،اطلاعات وآمار هیدرولوژی یاهواشناسی تغییر می یابد.در نتیجه سیل طراحی که متاثر از این اطلاعات است افزایش ملاحظه ای پیدا میکند.دریک چنین حالتی،دو راه حل ویاترکیبی از دو روش افزایش حجم مخزن وافزایش ظرفیت سرریز مورد توجه قرار میگیرد.ازطرف دیگر ممکن است بابررسی پایداری سد،امکان افزایش سد به منظور استحصال حجم ذخیره مسیرباشد  دراین حالت نیز،بایستی تغییراتی درطرح سرریز انجام گیرد.یکی از روشهای که افزایش حجم مخزن وظرفیت سرریز را تامین می نماید،دریه دار کردن سرریزاست دریچه ها اعم از خودکار یا قطاعی غیرخودکار،ممکن است که کاهش قابل توجهی درهزینه ها نسبت به سرریزهای بدون کنترل داشته باشند،ولی بکارگیری آنها دارای معایبی است که کاربرد آنهارا به موارد مشخصی محدود می نماید.درموارد اضطراری،استفاده از سرریزهای بدون کنترل بسیارمورد توجه میباشد زیرا اگرچه ممکن است باتعبیه دریچه های اضافی بهره برداری ایمن ازاین نوع سرریزها راتاحدودی تضمین نمود،لکن درسرریزهای آزاد به هیچ وجه بااین نوع مسائل ایمنی مواجه نخواهیم بود.بخصوص که ،سرریز نمودن آب ازتاج سدهای خاکی،درسرریزهای دریچه دار،خط بالقوه قابل توجهی است.درضمن باز شدن تصادفی دریچه های کنترل،ممکن است سبب اتلاف حجم قابل توجهی ازآ ب شود ویا آنکه،جریان خروجی بسیار بزرگ سبب خسارات مالی وبعضا جانی درپایین دست گردد.

روشی که اخیرا به منظور بهسازی سرریزهای موجود،مورد استفاده قرار گرفته،سرریز کنگره ای است،که تحت شرایط خاصی انتخاب مناسبی جهت افزایش حجم مخزن وظرفیت سرریز است.این نوع سرریز در پلان به شکل یک چندوجهی است که درعرض سرریز میتواند چندین بار تکرار شود.دراین سرریزها ازیک سو طول آبریز به علت شکل کنگره ای آن،افزایش قابل توجهی پیدا مینماید وازسوی دیگر،ارتفاع لازم برای افزایش حجم مخزن تامین میگردد.محاسن مذکور به همراه راحتی اجرا وزمان مورد نیاز بهسازی سرریز،این روش را به عنوان یک راه حل قابل رقابت باروشهای دیگر،مطرح می سازد.درضمن بهره برداری از آن نیز،مسائل ایمنی موجود درسرریزهای دریچه دار را نخواهد داشت.

1-1-مقدمه    17

1-2-سرریزها   18

1-3-انواع سرریزها  20

1-4-هدف  26

1-5-دامنه ووسعت کار 26

1-6-برسی کارهای انجام شده    27

1-7-نمونه هایی از کاربرد سرریز کنگره ای   28

طرح اولیه سرریز کنگره ای سد ساوت هارت با سه کنگره

طرح اولیه سرریز کنگره ای سد ساوت هارت با سه کنگره

فصل دوم:روشهای گوناگون طرح سرریز کنگره ای

2-1-جریان آب برروی سرریز کنگره ای

تحت شرایط خاص نشان داده شده است که سرریز کنگره ای انتخاب مناسبی است وشاید درحالت ایده آل انتظار آن باشد که آبگذری این سرریز باافزایش طول تاج نسبت به مستقیم دارد،لکن ای نظر فقط هنگامیکه بارهیدرولیکی کم است صحت دارد.اصولا باافزایش هداب روی تاج سرریز،جریان ازچهار مرحله متفاوت خواهد گذشت.

2-1-جریان آب برروی سرریز کنگره ای  37

2-2-روش هی وتیلور  40

2-2-1-نتایج آزمایشهای مدلی 40

2-2-2-توصیه های برای انتخاب متغیرهای طراحی 45

2-2-3-مراحل طرح سرریز کنگره ای  43

2-3-روش دارولس 51

2-4-روش هاستون 54

2-5-روش لاکس وهینچلیف 58

2-5-1-نتایج آزمایشهای مدلی 59

2-6-روش ماگالاس 66

2-6-1-نتایج آزمایش مدلی 66

2-7-ملاحظات طرح هیدرولیکی سرریز کنگره ای 71

2-7-1-شرایط تقرب جریان 71

2-7-2-شرایط مدخل سرریز 71

2-7-3-شرایط جریان درسراب وپایاب 72

2-7-4-تعداد کنگره ها   73

2-7-5-داخل سفره آب 74

2-7-6-مقطع تاج 75

مقطع تاج نوعWES

مقطع تاج نوعWES

فصل سوم:مقایسه مطالعات مدلهای هیدرولیکی بانتایج محاسباتی

سد یوت درسال 1963 کامل گردید این سد برروی رودخانه کانادایی درنیومکزیکو ساخته شده است.سد مزبور ازنوع خاکی باارتفاع ماکزیمم 37 متر میباشد که سرریز آن ازنوع بتنی آبریز آزاد وبا طول تاج 256 متر درجناح چپ سد قرار دارد.به منظور استفاده ازحداکثر حجم مخزن USBR مطالعاتی را به مظور اصلاح سرریز انجام داد.این مطالعات برروی طرح های بدون دریچه ودریچه دار نمودن سرریز انجام گردید ودرنهایت سرریز کنگره ای به عنوان اقتصادی ترین طرح برگزیده شد.هزینه گزینه سرریز کنگره ای درحدود 10 میلیون دلار،هزینه تاج بدون دریچه آبریز،15 میلیون دلار وگزینه سرریز دریچه دار،34 میلیون دلار تخمین زده شد.

3-1-سدیوت 77

3-3-3-معیارهای طراحی 77

3-1-2-طرح اولیه 79

3-1-3-مطالعه برروی مدل هیدرولیکی 80

3-1-4-محاسبه آبگذری سرریز،روش هاستون 82

3-1-5-محاسبه آبگذری سرریز،روش لاکس  84

3-1-6-محاسبه آبگذری سرریز،روش ماگالاس    86

3-1-7-آنالیز وطرح سازه ای سرریز یوت  87

3-1-8-اجرای سرریز سدیوت 96

3-2-سد ساوت هارت 97

3-2-1-مطالعات مدل هیدرولیکی ومقایسه بانتایج محاسباتی 99

3-3-سدبردمن 99

3-3-1-معیارهای طراحی 101

3-3-2-مطالعات مدل هیدرولیکی    12

3-3-3-محاسبه آبگذری سرریز ومقایسه بانتایج مدل 113

3-4-مقایسه روشهای طراحی 114

نمودار طراحی دارواس که توسط ماگالاس اصلاح گردید

نمودار طراحی دارواس که توسط ماگالاس اصلاح گردید

فصل چهارم:طرح بهینه سرریز کنگره ای

4-4-هدف

برای کامل شدن طرح هندسی سرریز کنگره ای احتیاج به انتخاب متغیرهای P,a,L,w,Wt میباشد.ولی همانطور که درقسمت قبل شرح داده شد،انتخاب این متغیرها به سادگی امکان پذیر نیست،چرا که محدوده نسبتا وسیع تصمیم گیری تاثیر بسزایی برهزینه ها دارد.برای مثال بافرض قرارداشتن تاج سرریز درتراز نرمال بهره برداری،اگرچه افزایش درارتفاع دیواره ها موجب بهبود آبگذری سرریز میشود،ولی ازطرف دیگر با بالا رفتن هزینه های حفاری مواجه خواهیم بود.بنابراین برای کاستن ازهزینه،مجبور به بهادادن به هریک از متغیرهای باتوجه به میزان آن هستیم.هدف ازاین مطالعه،تهیه وارائه مدل بهینه ای است که باتوجه به تاثیرهریک ازی متغرها درهزینه نهایی اقدام به تصمیم گیری شود،که درآن تعادل بین بازدهی هیدرولیکی سرریز واقتصاد طرح انجام گرفته ومنتهی به ارائه راه حلی به منظور انتخاب صحیح ابعاد سرریز گردد،به گونه ای که درکنار کمینه نمودن هزینه کل،بهترین طرح هیدرولیکی نیزبدست آید.علاوه برمتغیرهای اشاره شده پارامتر H،حداکثربارهیدرولیکی درحین عبور سیل طراحی،تاثیر بسیار مهمی را برطرح بهینه سرریز دارد.درواقع یکی ازدلایل انتخاب این نوع سرریز،عبور سیل طراحی درارتفاع کم میباشد وعملا نیز بازدهی مناسب درهدهای کوچک حاصل میشود.

4-1-تعیین نوع وظرفیت سرریز    120

4-2-شرح صورت مسئله  124

4-3-موارد کاربرد سرریز کنگره ای  126

4-4-هدف 127

4-5-مدل بهینه سازی سرریزکنگره ای 128

4-5-1-متغیرهای تصمیم گیری 128

4-5-2-تابع هدف 129

4-5-3-محدودیت های سیستم 130

4-5-4-خلاصه مدل بهینه طرح سرریز کنگره ای 132

4-5-5- روابط هندسی متغیرهای طراحی 132

4-5-6-محاسبه هزینه اجرای سرریز 133

4-5-7-محاسبه هزینه اجرای سد 139

4-6-روش حل مدل بهینه 139

فصل پنجم:کاربرد مدل

5-2-2-محدودیت های سیستم

محدودیت های سیستم باتوجه به مطالب عنوان شده درقسمت 4-5-3 شامل محدودیت های هیدرولیکی توپوگرافی وسازه ای میگردد.باتوجه به شرایط توپوگرافی منطقه وپرهیز ازهزینه های غیرقابل توجیه،عرض دال کف سرریز را به 35 متر محدود می نماییم.درمورد محدودیت سازه ای ارتفاع دیواره را به 9 متر محدود می نماییم چرا که تجربیات طراحی سرریز کنگره ای نشانگر این امر است که ارتفاع دیواره اغلب درحدود 4 متر انتخاب گردیده ودرمورد سد یوت ارتفاع دیواره 9.14 مترنیز طراحی شده است.باتوجه به نیروهایی که برسازه اعمال میگردد طراحی سازه بارارتفاعی بیشتراز 9 متر مزایای اقتصادی سرریز کنگره ای راخنثی خواهد نمود.بنابراین محدود نمودن این ارتفاع به 9 متر منطقی به نظر میرسد.

5-1-طرح افزایش ارتفاع سد زرینه رود 142

5-2-مدل بهینه سرریز کنگره ای سد زرینه رود 146

5-2-1-برآورد هزینه ها 146

5-2-2-محدودیت های سیستم 152

5-2-3-مدل بهینه طراحی 152

5-2-4-حل مدل 155

5-2-5-حساسیت مدل نسبت به Hا  159

5-2-6-حساسیت مدل نسبت به هزینه افزایش ارتفاع سد  170

فصل ششم:نتیجه گیری وپیشنهادات

6-2-پیشنهادات

1-مدل ارائه شده دراین پایان نامه بااستفاده از مقاطع تیپ دیواره ودال کف تهیه شده است .به دلیل آنکه طرح سرریز کنگره ای وابسته به شرایط سازه ای وتامین پایداری آن میباشد لذا توصیه میگردد مطالعات جامعی برروی سازه این سرریز انجام گردیده وهزینه مروبط به اجرای سرریز باتوجه به مقاطع واقعی محاسبه گردد.

2-پیشنهاد میشود بهترین شکل،ابعاد ومحل قرارگیری پایه های هواده مورد تحقیق قرار گیرد.

6-1-نتیجه گیری 178

6-2-پیشنهادات 179

پیوستA- تعیین رابطه ضریب آبگذری سرریز کنگره ای بااستفاده از نتایج ماگالاس 181

پیوستB-تحلیل حساسیت مدل بهینه سرریز کنگره ای سد زرینه رود 190

منابع 204

Abstractا  206

فهرست جداول

1-1-مشخصات سرریزهای کنگره ای تاسال 1989    35

3-1-مقایسه ابعاد سرریز کنگره ای سدیوت باسرریزهای دیگر 79

3-2-محاسبه آبگذری سرریز سد یوت بااستفاده از روش هاستون 84

3-3-محاسبه آبگذری سرریز یوت بااستفاده از روش لاکس 86

3-4-محاسبه آبگذری سرریز سریوت بااستفاده از روش ماگالاس 87

3-5-مقایسه نتایج مدل k ونتایج محاسبات،سد ساوت هارت   104

3-6- مقایسه نتایج مدل L ونتایج محاسبات،سد ساوت هارت    105

3-7-محاسبه آبگذری بااستفاده از روش هاستون 113

3-8-محاسبه آبگذری بااستفاده از روش لاکس 114

3-9-مقایسه نتایج مدل ونتایج محاسبات سد بردمن   114

3-10-محدودیت نمودارهای طراحی درروش های مختلف 116

4-1-مقایسه آبگذری سرریز A و Bا 126

5-1-حجم حفاری نسبت به Pا 147

5-2-هزینه افزایش ارتفاع سدنسبت به Hا 150

5-3-نتایج مدل بهینه سد رزینه رود 158

5-4-حساسیت مدل نسبت به ا   161

5-5- حساسیت مدل نسبت به ا      162

5-6- حساسیت مدل نسبت به ا      163

5-7- حساسیت مدل نسبت به ا      164

5-8- حساسیت مدل نسبت به ا      165

5-9- حساسیت مدل نسبت به ا       166

فهرست شکلها

1-1-پلان ومقطع سرریز کنگره ای سد آوان 34

2-1-متغیرهای طراحی سرریز کنگره ای 39

2-2-نودار کنگره ای برای کنگره مثلثی 49

2-3-نمودار کنگره ای برای کنگره ذوزنقه ای 50

2-4-نمودار طراحی دارواس ومقایسه بانمودار تیلور 52

2-5-نمودار طراحی دارواس که توسط ماگالاس اصلاح گردید 53

2-6-نمودار طراحی هاستون 56

2-7-نمودار ضریب آبگذری لبه آبریز خطی 57

2-8-نمودار اثرات نسبت به ضریب آبگذری 63

2-9-ضریب آبگذری برای تاج لبه تیز 64

2-10-ضریب آبگذری برای تاج ربع دایره ای 65

2-11-مقطع تاج نوع 68

2-12-نمودار طراحی ماگالاس 69

2-13-مقایسه نتایج دارواس وماگالاس 70

3-1-پلان ومقطع سرریز کنگره ای یوت 78

3-2-مقایسه نتایج روشهای گوناگون محاسباتی،سد یوت 78

3-3-مدل اجزاء محدود دیوار سرریز کنگره ای سد یوت 81

3-4-مدل اجزاء محدود دال کف سرریز کنگره ای سد یوت 81

3-5-طرح درزهای سرریز کنگره ای سدیوت 95

3-6-طرح اولیه سرری کنگره ای سدساوت هارت باسه کنگره 98

3-7-مشخصات مدلهای هیدرولیکی سدساوت هارت 102

3-7-مشخصات مدلهای هیدرولیکی سدساوت هارت 103

3-8-طرح نهایی سرریز کنگره ای سد ساوت هارت بادوکنگره 106

3-9-مقایسه بین مطالعات مدلی ونتایج محاسباتی(آزمایش سری)  107

3-10-مقایسه بین مطالعات مدلی ونتایج محاسباتی(آزمایش سری) 108

3-11-پلان ومقطع سرریز کنگره ای سد بردمن 110

3-12-مقایسه بین مطالعات مدلی ونتایج روشهای گوناگون محاسباتی 115

4-1-رابطه گنجایش مازاد وظرفیت سرریز 123

4-2-مقایسه هزینه ترکیب های مختلف سدو سرریز     144

5-1-هیدروگراف سیل ورودی به مخزن سد زرینه رود 144

5-2-منحنی سطح-حجم-ارتفاع سد زرینه رود 145

5-3-نمودار هزینه حفاری 148

5-4-نمودار هزینه افزایش ارتفاع سد 151

5-5-نتایج حساسیت مدل نسبت به Hا 167

5-6-تاثیر حساسیت مدل نسبت به H برروی H/Pا 168

5-7-تاثیر حساسیت مدل نسبت به H برروی L/Wا 169

5-8-تاثیرافزایش هزینه سد برروی هزینه کل    171

5-8- تاثیرافزایش هزینه سد برروی هزینه کل    173

5-9-تاثیر افزایش هزینه سد برروی بارهیدرولیکی   174

5-10-تاثیر افزایش هزینه سد برروی نسبت L/Wا     175

5-11- تاثیر افزایش هزینه سد برروی نسبت H/P  ا    176


Abstract

Spillway have important effects on the safety of the dams. Also anoticeable portion of the total expenses is allotted to them. Engineers are planning to decrease the dimensions of the spillway and simplify the execution, without endangering the safety, and thus decrease the expense there with. Under certain conditions, the employment of labyrinth, which is a special kind of spillway, could lead to a decrease in expenses. Labyrinth spillways usually consist of thin walls and have got the characteristics of free-flowing spillwas. It can take different forms in plans, but the trapezoidal labyrinth is usually the one mostly used. For a correct and suitable design of a labyrinth, it is necessary to know the correct values of the coefficient, therefore at the beginning part of this dissertation, well compare the different types of design curvatures and once the best curvature is defermined, we’ll express and describe it in terms of equation. The various geometrical forms of the labyrinths have important effects on the expenses which are worthy of note. The proposed model for determining the optimal dimensions of the labyrinth, is quite useble. This model, while considers the hydraulic functions, chooses the least amount of expense for the project. In order to control its efficiency, the data from the Zarine-Rood dam project has been utilized. This model can be applied in the initial design of the labyrinth and since the hydraulic model of the spillway will be examind , therefore by using this optimal model, the expenses for constructing different hydraulic models will diminich as a result.


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