ه آبشکن
4) عدد فرود ذره
5) عدد فرود آستانهای
6) عدد رینولدز
7) نسبت طول آبشکن به عمق جریان
8) نسبت عمق جریان به دانهبندی رسوبات
9) نسبت عمق جریان به ضخامت ریپرپ
10) نسبت سرعت بحرانی به سرعت برشی بحرانی جریان
11) نسبت شعاع به زاویه آبشکن
12) فاکتور بالا آمدگی هیدرولیکی
13) فاکتور بالا آمدگی هیدرولیکی آبشکن
14) شعاع هیدرولیکی جریان آستانهای
15) فاکتور هندسی آبشکن
16) فاکتور ریپرپ
17) نسبت رسوبات
بررسیهای به عمل آمده نشان میدهد که:
همانگونه که در بخش مروری بر منابع بیان خواهدگردید بر اساس نظرات هاگر و الیوتو (2002) تمام اثراتی که از جریان سیال و رسوبات منشا می گیرند در ضابطه شیلدز دیده شده اند و اضافه کردن هرگونه پایه و یا دیواره ای تنها باعث تاثیرات هندسی می گردد.
بنابراین می توان از نسبت شکل آبشکن که حاصلضرب نسبت انسداد و ارتفاع نسبی آبشکن میباشد و نیز تعداد ردیف های ریپ رپ و قطر ریپ رپ به عنوان تاثیر آبشکن بر آستانه حرکت ذرات استفاده نمود. که این مورد از دیگر اهاف این تحقیق می باشد.
شیلدز در سال 1936 دیاگرامی ارائه داد که در آن عدد رینولدز ذره را به مربوط میکرد. در این رابطه u*= سرعت برشی، i?= تنش برشی آستانه میباشد. این رابطه نقدهای زیادی را به همراه داشته ولی تا امروز به عنوان بهترین رابطه جهت آستانه حرکت رسوبات به حساب میآید. امروزه معادلات متعددی جهت منحنی آستانه حرکت شیلدز معرفی شده ولی اغلب آنها پیچیده میباشند. یکی از این معادلات توسط هاگر و دلجودس (2000) براساس عدد بیبعد اندازه ذره محدوده مورد نظر را به سه قسمت تقسیم کردند. در رابطه فوق میباشد. بر این اساس دیاگرام شیلدز را میتوان به صورت زیر نشان داد:
در این معادلات که به عنوان تنش برشی بیبعد آستانه حرکت شناخته میشود. از آنجا که تخمین S0 کار بسیار مشکلی است میتوان با استفاده از معادله مانینگ- استریکلر آن را حذف کرد.
که در آن V= سرعت متوسط مقطع، S0= شیب سطح آزاد و Rh= شعاع هیدرولیکی میباشد. با توجه به رابطه استریکلر میتوان ضریب زبری مانینگ را بر حسب اندازه متوسط ذره نوشت:
حال میتوان نوشت که
پس از آن عدد فرود آستانه حرکت ذره بصورت زیر خواهد بود:
براین اساس برای سه محدوده D* که قبلا معرفی شد معادلاتی بر اساس دینامیک سیال، مشخصات رسوب و عمق جریان نسبی وجود خواهد داشت.
از دیگر مسائل مورد بررسی در این تحقیق بررسی هیدرولیک جریان میباشد. همان گونه که اشاره گردید در آزمایشات این تحقیق از سرعت سنج سه بعدی به منظور اندازه گیری سرعت استفاده خواهد گردید. لذا با داشتن مولفههای سه بعدی جریان خواهیم توانست مقادیر تنش برشی را در نقاط مختلف قوس تعیین کنیم. بررسیهای اولیه حاکی از آن است که:
(ضمیمه ج)
پیشینه موضوع در ایران و جهان با ذکر منابع معتبر:
از آنجا که در زمینه هیدرولیک جریان و پایداری ریپ رپ در اطراف آبشکن در قوس مطالعات محدودی صورت گرفته در این قسمت علاوه بر این مطالعات، تحقیقات صورت گرفته در زمینه هیدرولیک جریان و رسوب در قوسها و نیز مطالعات مربوط به هیدرولیک جریان در اطراف آبشکنها ارائه میگردد.
تحقیقات محققین داخلی
در ایران به خصوص در سالهای اخیر مطالعات گستردهای در زمینه هیدرولیک جریان و رسوب در قوس و نیز پایداری ریپ رپ اطراف آبشکن صورت گرفته که از جمله مهمترین این تحقیقات میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
فتحی (1371) با استفاده از فلوم آزمایشگاهی با طول 15 متر و عرض و عمق 60 سانتیمتر با کف و دیواره بتنی به انجام آزمایشاتی به منظور بررسی اثر نسبت بدون بعد S/L (فاصله دو آبشکن به طول آبشکن) بر روی عمق آبشستگی پرداخت. آزمایشات بر روی دو اندازه آبشکن به طول 18 و 12 سانتیمتر، 3 شیب و 3 دبی انجام شد. قطر متوسط رسوبات بستر 2 میلیمتر بوده است. براساس آزمایشات این محقق اگر این نسبت کمتر از 2 باشد جریانهای ثانویه تشکیل نشده و رسوبگذاری بین دو آبشکن بندرت صورت
میگیرد و در صورتی که این نسبت بیش از 4 باشد جریان بین دو آبشکن باعث افزایش فرسایش موضعی دماغه آبشکن و کاهش میزان رسوبگذاری میشود و فرسایش ساحل کناری بیشتر میگردد. پیشنهاد این محقق برای این نسبت بین 2 تا 4 میباشد که باعث افزایش رسوبگذاری و کاهش فرسایش موضعی
میشود.
شریفی منش (1374) با استفاده از مدل فیزیکی به انجام آزمایشاتی به منظور مطالعه حداکثر عمق آبشستگی اطراف آبشکن پرداخت. این آزمایشات در یک فلوم ازمایشگاهی به طول 14 متر، عرض 2 متر و عمق 5/0 متر که در مرکز تحقیقات آب وزارت نیرو به همین منظور طراحی و ساخته شده بود انجام گرفت. در طی انجام آزمایشات عمق جریان، دبی جریان و نسبت بازشدگی آبشکنها به عنوان پارامترهای متغیر درنظر گرفته شده و تاثیر هریک از این عوامل بر روی آبشستگی اطراف آبشکنها مورد بررسی قرار گرفت. در هر آزمایش تعداد 4 آبشکن به طول 5/0 متر مورد استفاده قرار گرفت، همچنین فاصله آبشکنها 5/1 متر درنظر گرفته شده بود. نتایج حاصل از این آزمایشات نشان داد که: (1) هرچه درصد بازشدگی آبشکن بیشتر باشد از میزان حداکثر عمق آبشستگی اطراف آن کاسته میشود. (2) در آبشکن بسته حفره آبشستگی اطراف دماغه آبشکن می‌باشد در حالیکه در آبشکن باز آبشستگی در سرتاسر آبشکن اتفاق می‌افتد.
قدسیان و همکاران (1379 ) با استفاده از فلوم آزمایشگاهی با طول 12 متر و عرض 2 متر و عمق 60 سانتیمتر به بررسی خصوصیات چاله فرسایش اطراف آبشکن پرداختند. این محققین از 3 اندازه دانهبندی ذرات بستر و آبشکنهای نیمه تراوا با طول نیمهتراوایی 0، 50، 75 و 100 درصد طول آبشکن استفاده کردند و درنهایت روابطی برای تخمین حداکثر عمق آبشستگی، میزان گسترش آبشستگی به سمت بالادست، در جهت پایین دست و در جهت محور آبشکن ارائه دادند.
(3)
(4)
(5)
(6)
که در این روابط: V : سرعت متوسط جریان، R : نسبت طول ناحیه نیمه تراوا به طول آبشکن، Lus : گسترش آبشستگی به سمت بالادست، Lds : گسترش آبشستگی به سمت پایین دست و Lf : گسترش آبشستگی در جهت محور آبشکن میباشد.
صالحی نیشابوری و اقبالزاده (1381) تحقیقاتی را بر روی تغییرات کف در فلومی با زاویه 180 انجام دادند. نتایج حاصله نشان می دهد که حفره فرسایشی حداکثر در زاویه 165 درجه و حفره فرسایشی با عمق کمتر در زاویه 120 درجه ایجاد میشود و از زاویه 90 درجه به بعد، خط القعر به نزدیک جدار خارجی منتقل میشود.
پیرستانی و صالحی نیشابوری (1381) آزمایشاتی را جهت بررسی الگوی جریان در یک قوس کامل 180 درجه با دبیهای 30، 45 و60 لیتر بر ثانیه و عمق جریان ثابت 15 سانتیمتر انجام دادند. جهت انجام این آزمایشات از یک فلوم قوسی180 درجه U شکل با مقطع مستطیلی به ابعاد، عرض 6/0 متر، ارتفاع 6/0 متر، شعاع انحنا 6/2 متر و ضریب پیچشی (نسبت شعاع انحنا به عرض) 33/4 استفاده گردید. برای جلوگیری از ورود جریان متلاطم به فلوم قوسی و جلوگیری از تاثیر حوضچه ورودی مدل بر روی جریان داخل فلوم، کانالی مستقیم با مقطع مستطسلی به ابعاد عرضی 6/0 متر با ارتفاع 6/0 متر و طول 2/7 متر در بالادست فلوم 180 درجه ساخته شد. به همین ترتیب برای جلوگیری از تاثیر دریچه انتهایی فلوم بر روی سطح آب داخل مدل، یک کانال مستقیم با مقطع مستطیلی با همان ابعاد ولی طول 5/3 متر در پایین دست کانال U شکل احداث شد. همچنین از کانالی با مقطع مستطیلی به عرض 25/0 متر و ارتفاع 3/0 متر با طول 1/1 متر به عنوان کانال انحراف استفاده شد. شیب طولی در کلیه آزمایشات صفر در نظر گرفته شد. همچنین جنس بستر و دیوارههای فلوم به صورت ثابت و از جنس پلکسیگلاس ساخته شد. برای اندازهگیری و تنظیم دبی کل ورودی از یک دستگاه اندازهگیری پیشرفته دیجیتالی از نوع اولتراسونیک به نام فلکسیم1 استفاده گردید. با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق خطوط جریان در نزدیکی کف کانال به سمت قوس داخلی بوده که با نزدیک شدن به سطح آب این خطوط به سمت قوس خارجی متمایل میشود. با توجه به خطوط همسرعت ترسیم شده (شکل (11)) مقدار سرعت در قوس داخلی کمتر از قوس خارجی است. حداکثر سرعت در نزدیک کف کانال، در نیمه دوم قوس از زاویه در حدود 115 درجه تا پاییندست امتداد یافته که مقدار آن با افزایش عدد فرود افزایش مییابد.
شکل (11) مقادیر سرعت برآیند ترسیم شده بر حسب متر بر ثانیه در نزدیک کف کانال و سطح آب پیرستانی و صالحی نیشابوری (1381)
حبیبی و عباسی(1381) از یک فلوم آزمایشگاهی با بستر متحرک با طول 18 متر، عرض 5/1 متر و عمق 8/0 متر جهت تعیین مناسبترین نسبت فاصله به طول برای اپیهای گابیونی استفاده کردند. اپیهای مورد استفاده در آزمایشات از جنس سنگ و تور سیمی و از نوع سرکج بوده و به صورت غیر مستغرق و عمود بر دیواره فلوم ساخته شدند. به منظور بررسی تاثیر طول و فاصله اپی بر آبشستگی دماغه دو نسبت 20 و 30 درصد تنگشدگی کانال (دو طول اپی) و چهار نسبت فاصله به طول اپیها مورد آزمایش قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده عمق آبشستگی برای اپیهای کوتاه کمتر از عمق آبشستگی برای اپیهای بلند بوده است. از طرف دیگر بهترین نسبت فاصله به طول اپی با توجه به کمترین آبشستگی ایجاد شده، 3 تعیین شد.
کمانبدست و بینا (1381) با مطالعه و بررسی 22 سازه آبشکن که بر روی رودخانههای کرخه، کشکان و زهره احداث شده بودند به نتایج زیر دست یافتند: چنانچه جنس آبشکن از مصالح رودخانهای همراه با لایهای از فیلتر مناسب و پوشش ریپ رپ ساخته شود از نظر پایداری رضایت بخش خواهد بود، استفاده از رابطه میلر در تعیین زاویه انسداد میتواند نتایج مطلوبی به همراه داشته باشد، فرمول گیل ماکزیمم عمق آبشستگی را بیشتر از مقدار واقعی برآورد کرده که در جهت اطمینان میتواند مورد استفاده قرار گیرد، آبشکنهای مورد مطالعه با زاویه 110 تا 120 درجه نسبت به کرانه بالادست از حیث اصلاح جریان و حفاظت ساحل عملکرد خوبی داشتهاند.
اردشیر و همکاران (1384) آزمایشاتی در یک فلوم آزمایشگاهی به طول 25 متر، عرض 5/1 متر و عمق 5/0 متر انجام دادند تا به بررسی تاثیر آبشکن محافظ که به صورت عمود بر جریان در بالادست اولین آبشکن قرار می‌گیرد بر روی آبشستگی اولین آبشکن بپردازند. براساس نتایج این محققان با افزایش نسبت طول آبشکن فرعی به آبشکن اول میزان آبشستگی آبشکن اول کاهش می‌یابد. همچنین طول مناسب برای آبشکن فرعی 5/0 تا 58/0 طول آبشکن اول و فاصله مناسب بین آبشکن اول و آبشکن فرعی برابر5/1 تا 2 برابر طول آبشکن اول توصیه شده است. دیگر نتایج این محققان به صورت زیر میباشد: عمق آبشستگی تابعی از زمان می باشد، مقدار آبشستگی در زمانهای اولیه به سرعت افزایش می‌یابد ولی با گذشت زمان نرخ افزایش عمق آبشستگی کاهش می‌یابد، بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که این تابع بصورت نمایی می‌باشد، عمق آبشستگی علاوه‌ بر زمان تابعی از نسبت سرعت جریان به سرعت آستانه حرکت نیز می‌باشد، نسبت تنگشدگی آبشکن اول تاثیر زیادی بر روی الگوی آبشستگی آبشکنهای بعدی دارد، در یک دسته آبشکن بیشترین عمق آبشستگی، بعد از آبشکن اول

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد رایگان دربارهدانشگاه تهران، امام صادق، طلاق
دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید