بررسی مقایسه ای اصول طراحی سرریز شوت و ارزیابی کارکرد آنها بر اساس معیارهای طراحی

مهندسی عمران
دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران –سازه های هیدرولیکی بررسی مقایسه ای اصول طراحی سرریز شوت و ارزیابی کارکرد آنها بر اساس معیارهای طراحی مقدمه: یکی از سازه‌های مهمی که همزمان با ساخت سدها موردنیاز می‌باشد، سرریز نام دارد که وظیفه کنترل ارتفاع و حجم آب دریاچه پشت سد را بر عهده‌دارند. نوعی از سرریز که اغلب در دره‌های تنگ در سدها مورداستفاده قرار می‌گیرد، سرریز شوت نام دارد و معمولاً در بدنه سد قرار می‌گیرد. سرریز همان تخلیه کننده دریاچه سد در مواقع اضطراری است بدیهی است که این تخلیه باید تا ارتفاع قابل اطمینانی انجام گیرد که در ضمن رفع خطر سیل قادر به تامین احتیاجات اساسی پروژه سد سازی نیز باشد . این موضوع خود از کارهای اساسی مهندس طراحی سد سازی است که بتواند کلیه خواسته های یک طرح سد سازی (در زمان حال و آینده) را در یک چهار چوب فنی و اقتصادی بگنجاند . اصولا طرح و محاسبه سرریز سدها از کارهای اساسی یک پروژه سد سازی است چه طغیانی با احتمال وقوع بسیار کم ممکن است در هر زمانی مثلا یک هفته پس از اتمام ساختمان سد بوجود آید و ساختمان سد و کلیه تاسیسات و متعاقبا روستاهای بالادست و پایین دست را در معرض خطر جدی و حیاتی قرار دهد . پس می توان سرریز سدها را عامل بیمه کننده ساختمان سد و دریاچه مربوطه ، در مقابل آب زیاد (سیل) بدانیم ، البته باید اضافه نمود که در بعضی از سدها مانند سدهای بتنی سرریزی از روی تاج سد در صورتی که از نظر پایداری خطری برای آنها نداشته باشد ممکن است تا حدود کمی مجاز باشد در حالیکه این عمل برای سدهای خاکی خالی از خطر نخواهد بود (شستشوی پایین دست مقطع) . هنگامی كه ارتفاع سطح آب دریاچه پشت سد به حداكثر خود برسد و در همین لحظه سیل دیگری رخ دهد، بنابراین بایستی سیستم تخلیه سیلاب تعبیه شود كه بتواند این آب اضافی را از سد خارج كند، ساختمان سرریز و سایر تأسیسات تخلیه این وظیفه را انجام می دهد . پیشرفتهای اخیر در تكنولوژی امكانات گسترده ای را برای ساخت سدهای بزرگ ،‌ مخازن و كانالها بوجود آورده است . این پیشرفتها لزوم توسعه طراحی و روشهای ساخت را به خصوص برای سیستمهایی كه بتوانند سیلاب كافی را تخلیه كنند ایجاب می نماید . سرریزها برای عبور دادن دبی های زیاد به گونه ای طراحی می شوند كه هیچگونه صدمه عمده ای به خود سازه و همچنین محیط اطراف آن وارد نشود . جریان از روی سرریز نظیر جریان سریع در میان كانال یا جریان جت با سقوط آزاد به سرعت جاری می شود و لازم است كه مقداری از انرژی آن به خاطر جلوگیری از صدمه زدن به پنجه سد اطراف آن و نهایتا خود سد مستهلك شود . کلمات کلیدی: سرریز شوت طراحی سرریز شوت اصول طراحی سرریزهای شوت فهرست مطالب

فصل اول : مقدمه ، کلیات و تعاریف

چکیده مقدمه گروههای مورد نیاز دفتر فنی سدسازی گروههای مورد لزوم برای نظارت فنی کارگاهها سرریزها کلیات و تعاریف سیلابهای استثنایی اهمیت سازه سرریز انتخاب نوع و ظرفیت سرریز روشهای مستهلک کردن انرژی حاصل از جریان سرریز طبقه بندی سرریزها اجزاء سرریز ورودی سرریز پایه های روی سرریز تأسیسات کنترل دریچه ها عوامل موثر در تصمیم گیری اینکه سرریز دریچه دار باشد یا بدون دریچه انواع دریچه ها تنداب یا شوت یا آبگذر سرریز انواع انقباض مستهلک کننده ها حوضچه های آرامش باکتها فصل دوم : طراحی هیدرولیکی سرریز شوت طراحی هیدرولیکی سرریز اوجی سرریز الف مروری برتحقیقات دیگران ب معیارهای طراحی محاسبه میزان جریان عبوری از روی سرریز الف – معادله شماره یک تعیین هد طراحی (H) تعیین ضریب سرریز(C) الف عواملی که در ضریب (C) موثرند ب – انتخاب ضریب سرریز باتوجه به شکل و گرافهای مربوطه ب – معادله شماره دو تعیین شكل اوجی سرریز معیار USBR الف رسم انحنای سرریز قبل ازمركزمختصات ب رسم انحنای سرریز بعد ازمركزمختصات معیار ()Bazin – معیار USBR معیار WES ()Murphy () Hager پایه ها ی روی سرریز معیارهای طراحی الف معیار USCE ب معیار USBR تاثیر پایه ها روی ضریب دبی الف ضریب دبی در مقابل فشارهای نوک ب محل فشار کف از محور اوجی شیب جریان پایین دست پرفیل سطح آب . دریچه های روی اوجی – دریچه های قطاعی الف معیار USBR . ب –معیار WES() دریچه های کشویی الف – WES تنداب شوت الف مروری بر تحقیقات دیگران ب معیارهای طراحی محاسبه پروفیل سطح آب در كانال سرریز الف – معیارهای طراحی USBR() USACE() – Yen , Wenzel() انبساط و انقباض در شوت ها انقباض الف – انواع انقباض انقباض نوع قیفی انقباض پنکه ای – انبساط انحنا در شوت ها هواده تنداب مستهلک کننده ها حوضچه های آرامش باکتها حوضچه های آرامش باکت ها فصل سوم : مواد و روشها مواد و روشهاو تجزیه وتحلیل روش گردآوری اطلاعات پروژه سد مخزنی میرزای شیرازی معیارهای طراحی معیارهای استفاده شده مشخصات سد مشخصات سرریز بررسی شرایط هیدرولیکی هر یک از پایه ها هندسه پایه شرایط جریان با پایه های مختلف خلاصه نتایج پروژه سد مخزنی گدار لندر خسارت ناشی از کاویتاسیون در سرریز سد گدار لندر معیارهای طراحی معیارهای استفاده شده مشخصات سد گدار لندر مشخصات سرریز سد گدار لندر پروژه سدهای کشور هند و مقایسه چند پروفیل معیارهای استفاده شده پروژه های خسارت دیده از پدیده کاویتاسیون در جهان بررسی محققین جهان در مورد خسارت کاویتاسیون معیارهای طراحی معیارهای استفاده شده پروژه های خسارت دیده پروژه های خسارت دیده سدهای کشور هند خراش و کاویتاسیون ملاحظات زیست محیطی در حوضچه های آرامش دو مرحله اتلاف انرژی در سرریز سدهای جهان فصل چهارم : بحث و نتیجه گیری بحث نتایج منابع و مآخذ فهرست جداول فصل دوم محدوده عدد فرود و طول پرش اندازه گیری نوسانات فشار با پرش هیدرولیکی نیروهای هیدرودینامیک دیوارهای وزنی فصل سوم مشخصات سد میرزای شیرازی مشخصات سرریز سد میرزای شیرازی مشخصات سد گدار لندر مشخصات سرریز سد گدار لندر کاویتاسیون در دبی سد گدار لندر کاویتاسیون در دبی سد گدار لندر مقایسه دو Case study در خصوص اشکال اوجی خسارت ناشی از کاویتاسیون در سدهای جهان بررسی محققین هندی در خصوص خسارت کاویتاسیون بررسی محققین هندی در خصوص خسارت کاویتاسیون سدهای قاره آسیا که در آنها از دو سازه جهت استهلاک انرژی استفاده شده است فهرست اشکال فصل اول مقدمه ، کلیات ، تعاریف طبقه بندی انواع سرریزها که محققین ژاپنی انجام دادند. تاثیر دریچه بر روی گراف خروجی سیلاب دریچه قطاعی آزاد دریچه قطاعی روزنه ای دریچه کشویی دریچه یکطرفه دریچه نیمه مکانیکی دریچه های اتوماتیک نوع TOPS دریچه های اتوماتیک نوع FDS دریچه های اتوماتیک نوع Godbole دریچه STOP LOG انقباض در سرریز طبقه بندی کلاسیکی پرش حوضچه آرامش تیپ II حوضچه آرامش تیپ III حوضچه آرامش تیپ IV مشخصات حوضچه آرامش SAF عمق در حوضچه های آرامش بر حسب مشخصات هیدرولیکی جام ساده جام شیاردار پرش در جام ساده پرش در جام شیاردار تراز پایاب کمتر از حداقل فرار جریان تراز پایاب کمتر از متوسط ولی بیشتر از حداقل در محدوده نرمال بهره برداری تراز پایاب بیشتر از حداکثر جریانی که از کف بند شیرجه می رود و سبب فرسایش آبراهه می شود تراز پایاب مانند حالت C قسمتهای مختلف حوضچه پرتابی حوضچه پرتابی از نوع پرش اسکی حوضچه پرتابی از نوع فلیپ باکت فصل دوم – طراحی هیدرولیکی سرریز شوت سدها ضریب تخلیه برای اوجی با وجه قائم ضریب تخلیه برای ارتفاعات غیر از ارتفاع طراحی ضریب تخلیه برای تاج اوجی با وجه شیب بالادست اثر پایین دست جریان آب از روی تاج اثر کف بندی پایین دست بر روی ضریب تخلیه اثر عمق پایاب بر روی ضریب تخلیه محاسبه ضریب دبی با توجه به تئوری ریبوک اثر نسبت باتوجه به معیارهای WES و USBR جهت محاسبه ضریب c اثر عمق روی ضریب دبی USBR و WES اثر شیب وجه بالادست روی ضریب دبی WES پارامترهای مربوط به اوجی جهت ترسیم پروفیل طولی سرریر برای اوجی انتخاب ضریب k برای USBR ضریب n برای USBR انتخاب ضرایب برای محاسبه ، ، و تاج اوجی با منحنی های مرکب شکل مربوط به محاسبه شعاعهای انحنا در معیار USBR شکل مربوط به محاسبه شعاعهای انحنا در معیار WES محاسبه انحنا در بالادست و پایین دست مرکز مختصات در روش (Murphy( شکلهای نمونه جلوی پایه موقعیت دیوار بالادست پایه جریان ورودی به محدوده پایه های تعبیه شده در روی سرریز امواج ناشی از پایه ها امواج ناشی از پایه های پل تاثیر پایه ها روی ضریب دبی با توجه به نسبت های روی شکل در حالت غیر مستغرق تاثیر پایه ها روی ضریب دبی با توجه به نسبت های روی شکل در حالت مستغرق تاثیر ضریب دبی در مقابل فشارهای نوک سرریز در روش رائوس ضریب دبی در مقابل فشار روی سرریز (Rouse عمق حدی به صورت تابعی از عمق نسبی برای سرریز بدون پایه شکل مربوط به رابطه بین ضریب دریچه و زاویه بین مماسهای دریچه و سرریز ( ) را در معیار WES شکل مربوط به پارامترهای مربوط به فرمول جهت محاسبه دبی برای دریچه های کشویی پلان و پروفیل و جزئیات مربوط به سرریز شوت اجزای مختلف سرریز در پلان و پروفیل شکلهای مختلف شوت در پلان و پروفیل پلان مربوط به محل برخورد امواج به دیوارهای جانبی شکل نشان دهنده تفاوتهای نوعی به عنوان عملکردهای فاصله x و سرعت اصلی v است انواع مختلف تنگ شدگی از سمت چپ حالت قیفی ، پنکه ای و روزنه ای تنگ شدگی با دیواره مستقیم پلان و پروفیل مربوط به حالت انقباض بررسی امواج عرضی انقباض در شوتها اثرات انبساط و منحنی های شکل گرفته اثرات انحنا در شوت ها منحنی های مرکب در شوت ها انحنای مقعر در شوتها انحنای محدب در شوتها امواج ناشی از پایه های سرریز دریچه دار و جریان روی تنداب الف امواج ناشی از پایه که تا محل اولین هواده مشاهده می شود. ب) جریان آب و هوا با سرعت زیاد جریان روی تنداب از تاج سرریز تا مستهلک کننده انرژی قسمتهای مختلف جریان در نزدیکی هواده روی تنداب سیستم تامین هوا برای هوادهی تنداب پروفیل طولی تنداب با هواده های تعبیه شده در آن کاویتاسیون اولیه برای جریان روی برجستگی ها کاویتاسیون اولیه برای فرورفتگی های ناگهانی کاویتاسیون اولیه برای فرورفتگی های شیب دار کاویتاسیون اولیه برای برجستگی گرد گوشه کاویتاسیون اولیه برای بالا آمدگی شیب دار انواع امکانات هوادهی طبقه بندی کلاسیکی پرش انواع پرش هیدرولیکی تنوع نوسانات سرعت نسبت به میانگین سرعت اصلی نوسانات فشار نسبت به زمان تعیین ضریب و نسبت تعیین ضریب نسبت به زمان پروفیل طولی انواع پرش محاسبه ضرایب مربوط به نوسانات نیرو با توجه به نسبت رابطه ضریب غلظت هوا و نسبت انواع حوضچه آرامش حوضچه نوع شرما حوضچه نوع L حوضچه نوع George حوضچه گوه ای پیلای خسارت ناشی از فشار بالادهنده در سد کارنافیو لی واقع در کشور بنگلادش بررسی فشار بالادهنده در زیر حوضچه های USBR پارامترهای مربوط به نیروی فشار بالابرنده Hajdin بررسی نیروهای وارده به دیوار جانبی در مقابل دبی های مختلف در سد سردار سروار هند تعیین گشتاور خمشی دینامیک در دیواره های مقسم مدل سردار سروار هند بررسی نیروهای جانبی نوسان کننده روی پایه های بافل معیار USBR در خصوص باکتهای ساده و شیاردار جریان غلطاب زمینی در پایین دست باکت ساده باعث فرسایش خواهد شد معیار WES در مورد نسبت با عدد فرود توزیع فشار بر روی دیواره انتهای جام ساده اثرات عمق T.W بر عملکرد باکت ساده بررسی عمق شستشو در پایین دست جام ساده جام ساده و شیاردار در معیار USBR بررسی ابعاد دندانه ها در جام شیار دار بررسی USBR با توجه به مدلهای مطالعاتی و شرایط عمق T.W بررسی حدود T.W بعداز انتخاب شعاع و دبی مناسب فصل سوم – مواد و روشها حالت اول هندسه پایه حالت دوم هندسه پایه حالت سوم هندسه پایه حالت چهارم هندسه پایه نمودار کاویتاسیون برای دبی مربوط به سد گدارلندر نمودار کاویتاسیون برای دبی مربوط به سد گدارلندر ملاحظات زیست محیطی در حوضچه های آرامش