پایان نامه بررسی تأثیر پارامترهای هندسی آبشکن و عمق کارگذاری ریپ رپ جهت محافظت از آبشکن

دانشکده: مهندسی علوم آب

گرایش تحصیلی: سازه‌های آبی

عنوان پایان‌نامه :

بررسی تأثیر پارامترهای هندسی آبشکن و عمق کارگذاری ریپ رپ جهت محافظت از آبشکن در قوس ۹۰ درجه

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
تعریف مسأله، فرضیه ها 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. فرایندهای 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 می­ کند. آبشستگی در پنجه ساحل خارجی، خط­القعر را به سمت ساحل بیرونی قوس جابجا می­ کند و شیب ساحل را افزایش می­دهد که در نهایت به شکست ساحل منتهی می­شود.
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 می ­تواند 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 روش های متعددی وجود دارد که از آن جمله می­توان به موارد زیر اشاره نمود:
۱- حفاظت ساحل بوسیله احداث آبشکن
۲- حفاظت ساحل بوسیله احداث Bendway  
۳-حفاظت ساحل بوسیله احداث دایک
۴- حفاظت ساحل بوسیله پوشش گیاهی
۵- حفاظت ساحل بوسیله پوشش سنگ چین (Riprap)
۶- حفاظت ساحل بوسیله پوشش خاک و سیمان
۷- حفاظت ساحل بوسیله پوشش توری سنگ ها و روکش ها
۸- حفاظت ساحل بوسیله پوشش با کیسه های مخصوص مخلوط سیمان و خاک
۹- حفاظت ساحل با بهره گرفتن از مصنوعات ژئوسنتتیک
۱۰- 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 می­ گیرد.
 « Bankheed ،Groin ،Groyne» کلمه ­ای فرانسوی است. معادل آن در زبان انگلیسی «Epi» است.
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 می­ کند 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 (۲) ارائه شده است.
آبشکن­ها، نسبت به زاویه استقرار با جهت جریان آب، نیز به شرح زیر تقسیم­بندی می­شوند:
۱- آبشکنهای برگردان یا منحرف کننده: نسبت به جریان آب بین ۱۰ تا ۱۵ درجه درجهت جریان آب ) به سمت پایاب)
۲- آبشکن های بازدارنده: نسبت به مسیر جریان آب بین ۱۰ تا ۱۵ درجه در جهت عکس جریان آب ) به سمت سراب(
۳- آبشکن های عمودی :زاویه معادل ۹۰ درجه نسبت به مسیر جریان آب به سمت محور رودخانه.
در شکل (۳) وضعیت قرار گرفتن آبشکن نسبت به راستای جریان نشان داده شده است.
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.
 آبشکنها بر اساس نفوذپذیری به سه دسته زیر تقسیم بندی می­شوند :
۱- آبشکنهای تاخیری
۲- آبشکنهای تاخیری- منحرف کننده 
۳- 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 (۵) اجزای پنجگانه مزبور نشان داده شده است.
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 (۶) وضعیت جریان را در محدوده آبشکن در حالتی که فاصله سازه‌ها بیش از حد متعارف است نشان می‌دهد.
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.
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 (۷) 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.
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 :
در این رابطه B عرض کنترل شده رودخانه (شکل ۷) و L و b به ترتیب فاصله و طول آبشکن‌ها می‌باشد. همانطوریکه از رابطه (۲) بر می‌آید در انتخاب طول و فاصله آبشکن‌ها بعضی از محققین توجه به عرض رودخانه (B) را نیز توصیه نموده‌اند. در جدول (۱) نسبت‌های پیشنهادی برای  و  توسط بعضی از منابع درج گردیده است.
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 (۲) زاویه انحراف آبشکن‌ها نسبت به امتداد جریان براساس نظریه کارشناسان مختلف ارائه شده است. در این جدول مطابق شکل (۸) علامت  معرف زاویه انحراف آبشکن است.
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 می کند (چگونگی رسوبگذاری در محدوده آبشکن‌های دفعی و جذبی در شکل (۹) 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 توجه مهندسی رودخانه به حساب می­آید.
یکی از نواقص اکثر این تحقیقات استفاده از فلوم مستقیم در آزمایشگاه بوده است. همانطور که بیان گردید از آبشکنها جهت حفاظت سواحل در خم رودخانه­ها استفاده می­شود و با توجه به ماهیت پیچیده جریان در خم رودخانه نمی­توان اطلاعات مربوط به کانالهای مستقیم را برای رودخانه­های طبیعی بکار برد. بدلیل تشابه مکانیزم آبشکن و پایه پل، الگوی جریان و آبشستگی در اطراف این دو سازه شباهت زیادی به یکدیگر دارند.
تعداد صفحه : ۶۴
قیمت : ۱۴۷۰۰تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

[add_to_cart id=154068]

—-

پشتیبانی سایت :       

*