سیده صدیقه پزین
سیده صدیقه پزین
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.