شكل 78-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 1 ، شیب %2- ……………..86
شكل 79-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s50، زبریmm 1 ، شیب صفر………………..86
شكل 80-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 1 ، شیب %6/0-…………..86
شكل81-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 1 ، شیب %3/1-……………87
شكل82-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 1 ، شیب %2- ………………87
شكل83-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s40 ، زبری mm 4 ، شیب صفر ……………..87
شكل84-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s40 ، زبری mm 4 ، شیب %3/1-…………..88
شكل 85-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm 4 ، شیب صفر……………..88
شكل 86-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm 4 ، شیب %6/0- ………..88
شكل 87-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 4 ، شیب %3/1- …………89
شكل 88-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm 4 ، شیب %2- ……………89
شكل 89-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 4 ، شیب صفر………………89
شكل90-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبیL/s50 ، زبری mm 4 ، شیب %6/0-…………….90
شكل 91-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 4 ، شیب %3/1-……………90
شكل 92-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 4 ، شیب %2-………………..90
شكل 93-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s40 ، زبریmm 10 ، شیب صفر……………91
شكل94-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s40 ، زبریmm 10 ، شیب %6/0-………….91
شكل 95-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبیL/s 40، زبریmm 10 ، شیب %3/1-………….91
شكل 96-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 10 ، شیب %2-……………..92
شكل 97-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 10 ، شیب صفر …………..92
شكل98-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 10 ، شیب%6/0-…………..92
شكل99-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 10 ، شیب%3/1-…………..93
شكل100-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm 10 ، شیب%2-……………93
شكل101-4- پروفیلهای عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 10 ، شیب صفر…………..93
شكل 102-4- پروفیل عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبریmm 10 و شیب %6/0-……………94
شكل103-4- پروفیل عمقی سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 10 و شیب %3/1-………………94
شكل 104-4- پروفیل عمقی سرعت در دبی L/s50 ، زبری mm 10 و شیب %2-………………94
شكل 105-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s 40 ، بدون زبری و شیب %6/0-……….95
شكل 106-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s40 ، بدون زبری و شیب %3/1-…………96
شكل 107-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s40 ، بدون زبری و شیب %2-…………….96
شكل 108-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s45 ، بدون زبری و شیب %6/0-…………96
شكل 109-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s45 ، بدون زبری و شیب %3/1-…………97
شكل110-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s45 ، بدون زبری و شیب %2-………………97
شكل111-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s50 ، بدون زبری و شیب %6/0-…………..97
شكل112-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s50 ، بدون زبری و شیب %3/1-………….98
شكل113-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s50 ، بدون زبری و شیب %2-………………98
شكل114-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبری mm 1 و شیب صفر…………….98
شكل115-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 1 و شیب %6/0-………….99
شكل116-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبری mm 1 و شیب %3/1-…………99
شكل117-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 1 و شیب %2-……………..99
شكل118-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 1 و شیب %6/0-……….100
شكل119-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 1 و شیب %3/1-……….100
شكل120-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 1 و شیب %2-………….100
شكل121-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 1 و شیب صفر…………..101
شكل122-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 1 و شیب %6/0-……….101
شكل123-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 1 و شیب %3/1-………101
شكل124-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 1 و شیب %2-…………..102
شكل125-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 4 و شیب صفر…………..102
شكل126-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 4 و شیب%3/1-…………102
شكل127-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm 4 و شیب%2-…………….103
شكل128-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 4 و شیب صفر…………..103
شكل129-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 4 و شیب %6/0………..103
شكل130-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 4 و شیب %3/1-………104
شكل131-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s45 ، زبریmm 4 و شیب %2-…………..104
شكل 132-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s50 ، زبری mm 4 و شیب صفر……….104
شكل133-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 4 و شیب %6/0-……….105
شكل134-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 4 و شیب %3/1-……….105
شكل135-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm 4 و شیب %2-…………..105
شكل136-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبری mm10 و شیب صفر…………106
شكل137-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm10 و شیب %6/0-………106
شكل138-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm10 و شیب %3/1-………106
شكل139-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s40 ، زبریmm10 و شیب %2-………….107
شكل 140-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm10 و شیب صفر………107
شكل141-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm10 و شیب %6/0-……..107
شكل142-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s45 ، زبریmm10 و شیب %3/1-…….108
شكل143-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s45 ، زبری mm10 و شیب %2-……….108
شكل144-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s50 ، زبری mm10 و شیب صفر……….108
شكل145-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبیL/s50 ، زبریmm10 و شیب %6/0-………109
شكل 146-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s50 ، زبری mm10و شیب %3/1-……109
شكل 147-4- پروفیلهای بیبعد سرعت در دبی L/s50، زبری mm10و شیب %2-…………109
شكل 148-4- پروفیلهای بیبعد شده سرعت برای تمامی دادههای آزمایش…………………….110
شکل 149-4- فراخوانی عکس در نرم افزار Grapher7 ………………………………………………………111
شکل 150-4- نمونه رقومی شده پرش در نرم افزار Grapher7………………………………………..111
شكل 151-4- پروفیل سطح آب در سطح بدون زبری و شیب صفر…………………………………….112
شكل 152-4- پروفیل سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %6/0-…………………………………112
شكل 153-4- پروفیل سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %3/1-………………………………..113
شكل 154-4- پروفیل سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %2-…………………………………….113
شكل 155-4- پروفیل سطح آب در زبری mm1 و شیب صفر…………………………………………….113
شكل 156-4- پروفیل سطح آب در زبری mm1 و شیب%6/0-…………………………………………..114
شكل 157-4- پروفیل سطح آب در زبری mm1 و شیب%3/1-………………………………………….114
شكل 158-4- پروفیل سطح آب در زبری mm1 و شیب%2-………………………………………………114
شكل 159-4- پروفیل سطح آب در زبری mm 4 و شیب صفر……………………………………………115
شكل 160-4- پروفیل سطح آب در زبری mm 4 و شیب %6/0-………………………………………..115
شكل 161-4- پروفیل سطح آب در زبری mm 4 و شیب %3/1-……………………………………….115
شكل 162-4- پروفیل سطح آب در زبری mm 4 و شیب %2-……………………………………………116
شكل 163-4- پروفیل سطح آب در زبری mm10 و شیب صفر………………………………………….116
شكل 164-4- پروفیل سطح آب در زبری mm10 و شیب %6/0-………………………………………116
شكل 165-4- پروفیل سطح آب در زبری mm10 و شیب %3/1-………………………………………117
شكل 166-4- پروفیل سطح آب در زبری mm10 و شیب %2-………………………………………….117
شکل 167-4- عکس پرش هیدرولیکی مربوط به بدون زبری و شیب صفر………………………..118
شکل 168-4- عکس پرش هیدرولیکی مربوط به زبری cm1 و شیب صفر…………………………118
شكل 169-4- پروفیل بیبعد سطح آب در سطح بدون زبری و شیب صفر………………………….119
شكل 170-4- پروفیل بیبعد سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %6/0-……………………..119
این مطلب را هم بخوانید :
شكل 171-4- پروفیل بیبعد سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %3/1-……………………..119
شكل 172-4- پروفیل بیبعد سطح آب در سطح بدون زبری و شیب %2-…………………………120
شكل 173-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm1 و شیب صفر………………………………….120
شكل 174-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm1 و شیب %6/0-………………………………120
شكل 175-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm1 و شیب %3/1-………………………………121
شكل 176-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm1 و شیب %2-………………………………….121
شكل 177-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm 4 و شیب صفر………………………………..121
شكل 178-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm 4 و شیب %6/0-…………………………….122
شكل 179-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm 4 و شیب %3/1-…………………………….122
شكل 180-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm 4 و شیب %2-………………………………..122
شكل 181-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm10 و شیب صفر……………………………….123
شكل 182-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm10 و شیب %6/0-……………………………123
شكل 183-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm10 و شیب %3/1-……………………………123
شكل 184-4- پروفیل بیبعد سطح آب در زبری mm10 و شیب %2- ……………………………..124
شکل 185-4- خط برازش داده شده برای پروفیل سطح آب در نرم افزارCurve Expert…..124
شکل186-4- ضرایب بدست آمده نرم افزار Curve Expertبرای ترسیم پروفیل سطح آب..125
شكل187-4- نمونه برای مقایسه پروفیل سطح آب و معادله بدست آمده ………………………….126
شكل 188-4- تغییرات افت نسبی پرش در بستر صاف و انواع شیب منفی……………………….127
شكل 189-4- تغییرات افت نسبی پرش در زبری mm1 و انواع شیب منفی………………………127
شكل 190-4- تغییرات افت نسبی پرش در زبری mm 4 و انواع شیب منفی…………………….128
شكل 191-4- تغییرات افت نسبی پرش در زبری mm10 و انواع شیب منفی……………………128
شكل 192-4- مقادیر E2/E1 نسبت به برای بستر صاف با انواع شیب منفی……………..128
شكل 193-4- مقادیر E2/E1 نسبت به برای زبری mm1 با انواع شیب منفی……………129
شكل 194-4- مقادیر E2/E1 نسبت به برای زبریmm4 با انواع شیب منفی…………….129
شكل 195-4- مقادیر E2/E1 نسبت به برای زبری mm10 با انواع شیب منفی…………129
شكل 196-4- مقایسه تغییرات εبرای انواع شیب و زبری …………………………………………………..130
شكل197-4- تغییرات مقیاس طولی b/D1 به ازای x/D1برای انواع شیب و زبری………………131
شكل 198-4- تغییرات Um/U1به ازای x/Ljبرایانواع شیب و زبری……………………………………..132
شكل 199-4- تغییرات Um/U1به ازای x/D1 برای انواع شیب و زبری…………………………………132
شكل 200-4- تغییرات ضخامت لایه مرزی بیبعد به ازای b/D1برای انواع شیب و زبری….133
شكل 201-4- تغییرات ضخامت لایه مرزی بیبعد به ازای x/D1 برای انواع شیب و زبری….133
شكل 202-4- مقادیرβ وα در برابر فاصله از پنجه پرش برای بدون زبری و انواع شیب………134
شكل 203-4- مقادیرβ وα در برابر فاصله از پنجه پرش برای زبری mm1 و انواع شیب…….134
شكل 204-4- مقادیرβ وα در برابر فاصله از پنجه پرش برای زبری mm4 و انواع شیب…….134
شكل 205-4- مقادیر βوα در برابر فاصله از پنجه پرش برای زبری mm10و انواع شیب……135
شكل 206-4- شماتیكی از سرریز و حوضچه آرامش …………………………………………………………..142
فهرست نشانه های اختصاری
: جرم مخصوص آب
g : شتاب ثقل
b: عرض كانال
Q: دبی جریان
V1: سرعت متوسط جریان در مقطع اولیه
V2: سرعت متوسط جریان در مقطع ثانویه
E1: انرژی مخصوص در مقطع اولیه پرش
E2: انرژی مخصوص در مقطع ثانویه پرش
E∆: افت انرژی در طول پرش
: عدد فرود اولیه
:عمق اولیه پرش
:عمق ثانویه پرش
: لزجت دینامیكی آب
: قطر زبری
ν : لزجت سینماتیکی
: شیب زاویه
: طول پرش هیدرولیكی
: طول غلتاب پرش هیدرولیكی
ε : تنش برشی بستر
: ضخامت لایه مرزی
: ضریب كاهش اعماق مزدوج
: ضریب تصحیح اندازه حركت
: ضریب تصحیح انرژی جنبشی
: ضریب دریچه
R1: شعاع هیدرولیکی در مقطع اولیه
Sf: شیب خط انرژی
M1: نیروی ممنتوم در مقطع اولیه
M2: نیروی ممنتوم در مقطع ثانویه
فصل اول
مقدمه
1-1-كلیات
آب به عنوان یكی از با ارزشترین مواد حیات همواره ذهن بشر را مشغول و معطوف خود داشته است. با توسعه تمدنها و تكنولوژی، بشر مبادرت به ساخت انواع سدها نمود تا بتواند آب را برای مواقع ضروری ذخیره نماید. انرژی پتانسیل ذخیره شده بالادست سدها در هنگام عبورآب از روی سرریز سدها به انرژی جنبشی تبدیل میگردد و نیروی هیدرودینامیكی زیادی را ایجاد می کند. چنانچه این جریان با همان شدت وارد رودخانه یا كانال شود موجب فرسایش پایین دست در تاسیسات مربوطه میگردد و نهایتا” انهدام و خرابی سازه پایین دست را ایجاد خواهد نمود. لذا میبایست انرژی اضافی آب قبل از ورود به رودخانه مستهلك گردد. راههای متعددی از جمله ایجاد پرش هیدرولیكی برای مقابله با این انرژی وجود دارد. در واقع پرش هیدرولیكی از پدیدههای مورد توجه در حیطه مهندسی هیدرولیک است كه بصورت یک جریان متغیر سریع ایجاد میگردد كه از تبدیل جریان فوق بحرانی به زیر بحرانی پدید میآید كه بعنوان یک پدیده اتلاف كننده انرژی نیز كاربرد دارد. تاكنون انواع حوضچههای آرامش توسط اداره عمران اراضی آمریكا طراحی و آزمایش شده كه عبارتند از حوضچه های تیپ I تا تیپ IV، لازم به ذكر است كه حوضچههای تیپ ارائه شده دارای كف افقی و یا شیب خیلی كم میباشند. از آنجاییکه موضوع پرش در مسیر كانالها و یا حوضچههای با شیب منفی هنوز در سطح وسیع مورد مطالعه و بررسی قرار نگرفته است. این موضوع میتواند در کاهش هزینههای اجرایی موثر باشد. از جمله محققینی كه روی اینگونه شیبها آزمایشهایی انجام دادند رویز(1938)[1] و استیونز(1944)[2] بودند كه رویز معتقد بود فقط بر روی شیبهای معكوس نزدیک به صفر تنها امكان تشكیل پرش پایدار وجود دارد در حالی كه استیونز با روابط و تحلیل تئوری نشان داد كه این امكان روی تمامی شیبها وجود دارد(ابریشمی و حسینی، 1385).بدلیل اینكه شیب منفی خود در مسیر به عنوان یک مانع عمل كرده و كاهش نسبت اعماق مزدوج و كاهش طول پرش و نیز افزایش راندمان اتلاف انرژی نسبت به حالت افقی گشته و نهایتا با توجه به نتایج حاصل امكان ساخت حوضچهای كوتاهتر و با ارتفاع دیوارههای كمتر را ممكن میسازد. مهمترین مسئله این است كه مولفه نیروی وزن همواره در خلاف جهت جریان بوده و موجب ناپایداری پرش روی شیب میشود. تثبیت پرش روی شیبهای منفی كارایی اینگونه كانالها یا حوضچهها را تا حد زیادی افزایش میدهد. لذا روشهای متعددی برای این منظور به نظر میرسد یک روش مناسب ایجاد زبری در مسیر جریان میباشد. این گونه زبری علاوه بر اینكه پرش را در موقعیت مورد نظر تثبیت می کند باعث كاهش طول پرش نیز میگردد. در واقع كاهش طول پرش موجب افت انرژی در طول كوتاهتری شده، لذا راندمان افت انرژی را تا حد قابل محسوسی افزایش میدهد.