ج- مشخصات اساتید مشاور :
نام و نام‌خانوادگی: دکتر مهدی قمشی مرتبه علمی: استاد
رشته تخصصی: هیدرولیک
گروه آموزشی: سازه های آبی دانشکده: مهندسی علوم آب
آدرس: دانشگاه شهید چمران اهواز – دانشکده مهندسی علوم آب
تلفن:
د- هزینه های پیش بینی شده (با ذکر مورد):
جنس
تعداد
فی (ریال)
جمع (ریال)
ساخت فلوم آزمایشگاهی و ماسه بادی
000 /500/82
تایپ، کپی و صحافی
000/500/2
جمع کل
00/000/85
نام و نام‌خانوادگی استاد راهنما : دکتر سید محمود کاشفی پور
تاریخ:
امضا
(ضمیمه الف)
تعریف مسأله، فرضیه‌ها و اهداف
یکی از بالاترین خسارات ناشی از حوادث غیر مترقبه، پدیده فرسایش سواحل می باشد. یکی از وظایف دولتها کاهش اثرات بلایای طبیعی بوده است . همین امر به روشنی لزوم یافتن راه حل اصولی برای کنترل و پیشگیری وکاهش خسارت ناشی از آنها را به اثبات می رساند.
مکانیزم رودخانهها به گونهای است که مقطع یک رودخانه به مرور زمان دچار تغییرات شدید میگردد. این تغییرات بویژه در قوس رودخانهها مشهودتر است. فرآیندهای فرسایش ساحل به طور مستقیم به مهاجرت جانبی آبراهههای آبرفتی مربوط میشود. اندرکنش نیروهای فعال حاصل از جریان آب و نیروهای مقاوم به جریان ناشی از مواد بستر باعث فرسایش ساحل میشود.
در قوس رودخانه، نیروهای هیدرودینامیکی جریانهای ثانوی را بوجود میآورند که خطوط جریان سطحی را به سمت ساحل بیرونی و خطوط جریان نزدیک به بستر را به سمت ساحل داخلی منحرف
میسازند. در مقطع جریان درامتداد قائم، خطوط جریان مجاور ساحل بیرونی بطرف پایین و خطوط جریان پشته متمرکز داخلی به طرف بالا هستند در نتیجه پایداری ذره در نزدیکی ساحل خارجی بهم
میخورد و بستر رودخانه گود میشود و از طرف دیگر در مجاورت پشته متمرکز داخلی به پایداری ذره اضلافه میشود و تراز بستر افزایش پدا میکند. آبشستگی در پنجه ساحل خارجی، خطالقعر را به سمت ساحل بیرونی قوس جابجا میکند و شیب ساحل را افزایش میدهد که در نهایت به شکست ساحل منتهی میشود.
شکل (1) الگوی جریان در قوس رودخانه]7[
با توجه به مطالب بیان شده در خصوص هیدرولیک جریان در خم رودخانهها، قوس خارجی همواره تحت تاثیر بردارهای شدید سرعت بوده و دچار فرسایش میگردد و در قوس داخلی رسوبگذاری ایجاد میگردد همچنین از آنجا که تخریب ساحل در قوس خارجی میتواند ضررهای زیادی را به همراه داشته باشد، حفاظت از این قسمت از ساحل بخش مهمی از مهندسی رودخانه را تشکیل میدهد. جهت محافظت ساحل در قوس بیرونی روشهای متعددی وجود دارد که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
1- حفاظت ساحل بوسیله احداث آبشکن
2- حفاظت ساحل بوسیله احداث Bendway
3-حفاظت ساحل بوسیله احداث دایک
4- حفاظت ساحل بوسیله پوشش گیاهی
5- حفاظت ساحل بوسیله پوشش سنگ چین (Riprap)
6- حفاظت ساحل بوسیله پوشش خاک و سیمان
7- حفاظت ساحل بوسیله پوشش توری سنگ ها و روکش ها
8- حفاظت ساحل بوسیله پوشش با کیسه های مخصوص مخلوط سیمان و خاک
9- حفاظت ساحل با استفاده از مصنوعات ژئوسنتتیک
10- حفاظت ساحل بوسیله اجرای دیوار حائل
استفاده از آبشکن یا اپی از جمله بهترین و اقتصادیترین روش جهت محافظت سواحل در اغلب شرایط بوده و در اکثر نقاط دنیا مورد استفاده قرار میگیرد.
است. ” Bankheed ،Groin ،Groyne” کلمهای فرانسوی است. معادل آن در زبان انگلیسی “Epi”
که در زیان فارسی آب شکن ترجمه شده است. نقش آن این است که جریان آب کناره رودخانه را به طرف وسط رودخانه هدایت میکند و سرعت آب درکناره ها را کاهش میدهد و نیز قسمتی از آب رودخانه را بین اپیها به حالت سکون باقی میگذارد. در نتیجه، مواد محموله آب ته نشین میشود و رودخانه حالت پس رفتگی پیدا میکند و کناره بتدریج تثبیت میشود.
انواع آبشکن:
آبشکنها از نظر نوع استفاده به موارد زیر تقسیم میشوند:
الف: آبشکنهای طویل غیر مستغرق )قابل استفاده در آبخیزداری(
ب: آبشکنهای کوتاه غیر مستغرق )قابل استفاده در آبخیزداری(
ج: آبشکنهای طویل مستغرق (قابل استفاده در کشتیرانی)
د: آبشکنهای کوتاه مستغرق (قابل استفاده در کشتیرانی(
الگوی جریان برای دو آبشکن مستغرق و غیر مستغرق در شکل (2) ارائه شده است.
شکل(2) الگوی جریان در اطراف آبشکن مستغرق (چپ) و آبشکن غیر مستغرق(راست) ]13[
آبشکنها، نسبت به زاویه استقرار با جهت جریان آب، نیز به شرح زیر تقسیمبندی میشوند:
-1 آبشکنهای برگردان یا منحرف کننده: نسبت به جریان آب بین 10 تا 15 درجه درجهت جریان آب ) به سمت پایاب)
-2 آبشکن های بازدارنده: نسبت به مسیر جریان آب بین 10 تا 15 درجه در جهت عکس جریان آب ) به سمت سراب(
-3 آبشکن های عمودی :زاویه معادل 90 درجه نسبت به مسیر جریان آب به سمت محور رودخانه.
در شکل (3) وضعیت قرار گرفتن آبشکن نسبت به راستای جریان نشان داده شده است.
شکل (3) وضعیت قرار گرفتن آبشکن نسبت به راستای جریان ]13[
آبشکن‌های جذبی که در آن محور آبشکن به سمت پائین تمایل دارد و این امر موجب می‌گردد تا جریان آب به میدان آبشکن متمایل گردد. بعلاوه در این نوع آبشکن ساحل مقابل از انحراف جریان حاصله از سازه متأثر نمی‌گردد.
آبشکن‌های دفعی که در آن محور آبشکن به سمت بالا تمایل دارد. در این حالت غالباً جریان آب از محدوده آبشکن به سمت ساحل مقابل رانده شده و آنرا تحت تأثیر قرار می‌دهد.
آبشکن‌های برگردان که در آن فقط مسیر جریان بصورت محدود از اطراف سازه منحرف می‌گردد.
شکل (4) حالت کلی آبشکن‌های سه گانه مورد استفاده در رودخانه‌ها از نظر انحراف جریان ]13[
آبشکنها بر اساس نفوذپذیری به سه دسته زیر تقسیم بندی میشوند :
1- آبشکنهای تاخیری
2- آبشکنهای تاخیری- منحرف کننده
3- آبشکنهای منحرف کننده
از نظر ساختاری سازه آبشکن عموماً از پنج جزء مشخص شامل دماغه، بازو، ریشه، پیش‌بند و روکش تشکیل شده است. در شکل (5) اجزای پنجگانه مزبور نشان داده شده است.
شکل (5) نمایش اجزاء مختلف سازه آبشکن ]13[
مشخصات عمومی آبشکن‌ها
عملکرد آبشکن‌ها از نظر فرسایش و رسوبگذاری عموماً تابعی از فاصله، طول، راستا و شکل آنها می‌باشد. چنانچه فاصله آبشکن‌ها بیش از حد لازم انتخاب شد این احتمال وجود دارد که جریان رودخانه وارد میدان آبشکن گردیده و موجبات فرسایش کناره‌ها را فراهم آورد. بعلاوه این امر ایمنی آبشکن پایین دست را نیز به مخاطره می‌اندازد و مانع تشکیل لایه رسوبی یکپارچه در فضای بین آبشکن‌ها می‌شود. شکل (6) وضعیت جریان را در محدوده آبشکن در حالتی که فاصله سازه‌ها بیش از حد متعارف است نشان می‌دهد.
شکل (6) نمایش عملکرد نامطلوب آبشکن‌ها و وقوع پدیده فرسایش ناشی از افزایش بیش از حد فاصله سازه‌ها ]13[
طبق بررسی‌های انجام شده برای عملکرد مطلوب آبشکن‌ها (تشکیل لایه رسوبی و پایدارسازی کناره‌ها و برقراری جریان منظم در رودخانه) بهتر است رابطه ذیل رعایت شود:
(1)
در این رابطه L فاصله آبشکن‌ها (بر حسب متر)، C ضریب شزی و h عمق جریان (بر حسب متر) در رودخانه، ضریب اصلاحی و g شتاب ثقل می‌باشد، برقراری رابطه فوق موجب می‌گردد تا مطابق شکل (7) یک گرداب منفرد و فراگیر در میدان آبشکن تشکیل گردد. وقوع این حالت ترسیب یکنواخت‌تر مواد رسوبی در میدان آبشکن و عملکرد مطلوب آن را به دنبال دارد.
شکل (7) نمایش چگونگی تأثیر فاصله مناسب آبشکن‌ها در تشکیل گرداب منفرد و رسوبگذاری مطلوب و برقراری جریان منظم در رودخانه ]13[
علاوه بر فاصله، طول آبشکن‌ها نیز در عملکرد رفتاری آنها از نظر فرسایش و رسوبگذاری موثر است. براساس تحقیقات انجام شده در آزمایشگاه هیدرولیک دلفت هلند نسبت مناسب تشخیص داده شده است، و از این رو انتخاب آبشکن‌های کوتاه چندان مطلوب نمی‌باشد چه باعث افزایش نسبت مزبور می‌گردد. ممک و ولوسنی همچنین رابطه کلی ذیل را در انتخاب L و b پیشنهاد کرده‌اند :
(2)
در این رابطه B عرض کنترل شده رودخانه (شکل 7) و L و b به ترتیب فاصله و طول آبشکن‌ها می‌باشد. همانطوریکه از رابطه (2) بر می‌آید در انتخاب طول و فاصله آبشکن‌ها بعضی از محققین توجه به عرض رودخانه (B) را نیز توصیه نموده‌اند. در جدول (1) نسبت‌های پیشنهادی برای و توسط بعضی از منابع درج گردیده است.
جدول (1) نسبت‌های پیشنهادی برای تعیین فاصله و طول آبشکن‌ها توسط برخی از محققین ]13[
ردیف
نویسنده
نسبت پیشنهاد شده
نوع ساحل
ملاحظات
1
سازه ملل
1

قوس خارجی
کاربردهای عمومی
(گروه اقتصادی) (1953)
2-5/2

قوس داخلی
کاربردهای عمومی
2
جاگلکار (1971)
2-5/2


آبشکن دفعی
3
ممک (1956)
2-3
1


4
جانسن و همکاران (1979)

2-1


5
مزاآلوارز
1/5-3/6

مستقیم
آبشکن‌های شیب‌دار برای حفاظت ساحل
5/2-4

انحنادار
راستای آبشکن‌ها نسبت به مسیر جریان نیز تأثیر عمده‌ای در عملکرد آنها از نظر جابجایی و انتقال مواد رسوبی دارد. براساس تحقیقات انجام شده توسط آکانتیس و همکاران آبشکن‌هایی که رو به پایین ساخته می‌شوند (آبشکنهای جذبی) از نظر میزان رسوبگذاری در میدان آبشکن ومسئله فرسایش در محدوده سازه از عملکرد خوبی برخوردارند. در جدول (2) زاویه انحراف آبشکن‌ها نسبت به امتداد جریان براساس نظریه کارشناسان مختلف ارائه شده است. در این جدول مطابق شکل (8) علامت معرف زاویه انحراف آبشکن است.
شکل (8) زاویه انحراف آبشکن () نسبت به مسیر جریان ]13[
جدول (2) مقادیر پیشنهادی برای زاویه انحراف آبشکن ()]13[
شماره
مرجع
اندازه (درجه)
ملاحظات
1
سازمان ملل
100-120
آبشکن‌های دفعی
2
ممک
100-110
آبشکن‌های دفعی
3
جاگلکار
100-120
آبشکن‌های دفعی
4

30-60
آبشکن‌های جذبی
5
ماکورا
110
قوس خارجی
6

100
بازه مستقیم
7

90
قوس داخلی
8
کاپلند
90
قوس داخلی
9
آکانتیس و همکاران
65
آبشکن جذبی
10
مزاآلوارز
70
آبشکن جذبی
براساس بررسی‌های انجام گرفته آبشکن‌های دفعی موجب تشدید فرسایش در دماغه و ایجاد چاله فرسایشی عمیق‌تری می‌شوند. از آنجائیکه یکی از اهداف احداث آبشکن برقراری شرایط لازم برای ترسیب مواد رسوبی درمیدان آبشکن می‌باشد. لذا در طراحی آبشکن‌ها این مسئله مورد توجه قرار می‌گیرد. آبشکن‌های دفعی در مقایسه با آبشکن‌های قائم موجب افزایش رسوبگذاری(بخصوص در جناح پایین دست) میدان آبشکن می‌گردد. در این نوع آبشکن‌ها با تشکیل یک گرداب فعال (هسته چرخشی) مواد معلق موجود در آب در میدان آبشکن (و بویژه در محدوده بالادست) آبشکن) ترسیب می‌نماید (چگونگی رسوبگذاری در محدوده آبشکن‌های دفعی و جذبی در شکل (9) نشان داده شده است). آبشکن‌های جذبی برای حفاظت سواحل فرسایشی رودخانه چندان مناسب نمی‌باشند. در این نوع آبشکن‌ها جریان فعال نفوذی به میدان آبشکن اغلب موجب تخریب و فرسایش کناره‌ها گردیده و به نوبه خود سلامت سازه آبشکن را نیز به مخاطره می‌اندازد. آبشکن‌های قائم نیز محدوده حفاظتی کمتری را پوشش می‌دهند. از اینرو آبشکن‌های دفعی در مقایسه با سایر انواع آبشکن‌ها برای حفاظت کناره‌ها از خطر فرسایش و همچنین تحقق اهداف رسوبگذاری و تشکیل لایه رسوبی ضخیم در فضای بین سازه‌ای مناسب می‌باشند.در زمینه آبشستگی پای آبشکن تحقیقات زیادی صورت گرفته و روابطی را جهت تعیین حداکثر عمق آبشستگی در پای آبشکن ارائه کردهاند ولی همچنان به عنوان یکی از مسائل مورد

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه با کلمات کلیدیبحرانی، آئروژل، خشککردن
دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید