سیده صدیقه پزین

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

 

جلسه دفاعیه پايان‌نامه كارشناسي ارشد در رشته مهندسي عمران

گرايش مهندسی آب



عنوان :

مقایسه آزمایشگاهی تأثیر شمع­های دوردیفه زیگزاگی و در امتداد هم بر الگوی جریان و توپوگرافی بستر در کانال مستقیم با بستر متحرک


 

استاد راهنما :

دكتر مجيد فضلي

 

اساتید داور:

دکتر بهرام رضایی

دکتر جلال صادقیان

 

نگارنده :

سیده صدیقه پزین

 
زمان و مکان :

دوشنبه 3/3/94، ساعت 14، سالن آمفی تئاتر دانشکده مهندسی



چكيده:

یکی از روش­های ساماندهی رودخانه و کنترل فرسایش سواحل، استفاده از آبشکن می­باشد. آبشکن­ها با تعدیل شرایط هیدرولیکی و ایجاد جریان آرام، قدرت فرسایشی آب و توان حمل مواد رسوبی را کاهش داده و زمینه مساعدی برای رسوب­گذاری و تثبیت کناره­ها فراهم می­آوردند.

در پژوهش حاضر به بررسی آزمایشگاهی آبشستگی و الگوی جریان حول آبشکن­های بسته و باز (شمع­کوبی) یک­ردیفه و دوردیفه پرداخته شده است. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر عدد فرود جریان، زاویه اتصال آبشکن به ساحل مجاور، میزان نفودپذیری، آرایش و فاصله ردیف­ها در آبشکن­های دوردیفه بر الگوی جریان حول آبشکن و ابعاد حفره آبشستگی می­باشد. آزمایشات آبشستگی از طریق برداشت توپوگرافی بستر با استفاده از سیستم اندازه­گیری فاصله از کف دستگاه ADV انجام شده است. آزمایشات الگوی جریان شامل اندازه­گیری سرعت­ها در سه جهت x، y و z و با استفاده از دستگاه سرعت­سنج سه­بعدی ADV در حالت بستر انعطاف­پذیر انجام شده است.

نتایج آزمایشات بررسی توپوگرافی بستر حاکی از آن است که افزایش عدد فرود جریان، باعث افزایش ابعاد حفره آبشستگی و پشته رسوبی می­شود. مقادیر حداکثر آبشستگی در آبشکن­های جاذب و دافع بسیار نزدیک به هم و با برتری اندک آبشکن دافع نسبت به جاذب همراه است. ناحیه آبشستگی در این آبشکن­ها محدود به دماغه بوده و مقادیر آن نسبت به آبشکن قائم کمتر می­باشد. اثر افزایش درصد بازشدگی آبشکن بر مقدار حداکثر آبشستگی حول آبشکن­ها، کاهشی است. هم­چنین بررسی­های انجام شده نشان می­دهد که در آبشکن­های دوردیفه در امتداد هم، افزایش فاصله دو ردیف آبشکن منجر به کاهش مقادیر حداکثر عمق آبشستگی می­شود در حالی که در آبشکن­های زیگزاکی، افزایش آبشستگی را در پی دارد.

نتایج آزمایشات الگوی جریان با تغییرات توپوگرافی بستر تطابق داشته و نشان می­دهد که با کاهش میزان نفوذپذیری آبشکن، تأثیر این سازه بر الگوی جریان افزایش یافته و جریان­های ثانویه که عامل ایجاد آبشستگی در بستر هستند، شدت می­یابند. در بررسی اثر زاویه اتصال آبشکن به ساحل، مقادیر و محدوده جریان­های عرضی و پایین­رونده در آبشکن­های مایل نسبت به آبشکن قائم کاهش داشته است. نتایج مربوط به بررسی آرایش و فاصله آبشکن­های دوردیفه نشان­دهنده تأثیرگذاری عامل افت انرژی جریان عبوری از بین میله­ها، بر الگوی جریان و آبشستگی حول آبشکن می­باشد. در آبشکن­های زیگزاگی با افزایش فاصله دو ردیف، از استهلاک انرژی کاسته شده و جریان­های عرضی افزایش می­یابد و در آبشکن­های دوردیفه با آرایش در امتداد هم، با افزایش فاصله دو ردیف، افت انرژی ایجاد شده افزایش و جریان­های پایین­رونده کاهش پیدا کرده است.

 

 

کلمات کلیدی: آبشکن باز، شمع­کوبی دوردیفه، الگوی جریان، آبشستگی، آرایش زیگزاگی و در امتداد هم



Abstract:

One of the methods of river training and banks erosions control is to use groyne. The groynes reduce water erosion strength and ability to carry sediment by adjusting hydraulic conditions and creating a laminar flow and provide a good ground for sedimentation and banks stabilization.

The present research is working on laboratory investigation of scour and flow pattern around one-row and two-row slotted and closed groynes (pile driving). The aim to do this research is to study the effect of Froude number of flow, connection angle of groyne to adjacent Bank, amount of permeability and arrangement and distance of rows in two-row groynes on flow pattern around groyne and dimensions of scour hole. The scour tests have been accomplished through bed topography survey by means of distance measurement system from ADV (Acoustic Doppler Velocity). The flow pattern tests include measurement of speeds in three directions (x, y and z) and have been accomplished by means of ADV 3-dimensional velocimeter in flexible substrate mode.

The results of bed topography investigation tests show that Froude Number increase causes increase of scour hole dimensions and sedimentary stack. The maximum scour values in repeling and attracting groynes are very close to each other only with a slight distinction of repeling groyne over attracting groyne. The scour area in such groynes is limited to headland and its values are less than vertical groyne. The effect of increase in percent groyne opening on maximum amount of scour around groynes is decreasing. Also, the accomplished surveys show that in two tandem rows of groyne, the increase of distance between two rows of groynes causes decrease of maximum values of scour depth while it has scour increase in two alternate rows of groyne.

Flow pattern tests results are conformed to the bed topography modifications and show that the decrease of groyne permeability amount increases the effect of this structure on flow pattern and secondary flows which cause scour in beds are intensified. By studying the effect of connection angle of groyne to Bank, the amounts and limit of transverse and down-flows in angled groynes have decreased over vertical groynes. The results related to studying arrangement and distance of two-row groynes show the effectiveness of energy loss factor of flow passing through bars on pattern flow and scour around groyne. The increase of two rows distance in two alternate rows of groyne decreases the energy depreciation and increases the transverse flows and in two tandem rows of groyne, increasing the distance between two rows cause increase of energy loss and decrease of down-flows.

 

Key Words: Slotted groyne, Two-row pile driving, Flow pattern, Scour, Tandem and alternating arrangement.