سد انباشته شوند و علاوه بر آن تا کیلومترها پایین دست سد، بستر رودخانه به تدریج عمیق شود. احداث پل بر روی رودخانه باعث خواهد شد تا کف و سواحل رودخانه در اطراف محل پل شسته شود. معادن تولید شن و ماسه باعث می­شوند تا شرایط تعادلی به وجود آمده از بین بروند و در نتیجه فرسایش و رسوب­گذاری شدت یابد. از آنجا که خسارات وارد شده توسط رسوبات رودخانه­ای به طبیعت، کشاورزی و سازه­های آبی ساخته شده بر روی یا در کنار رودخانه­ها بسیار گسترده و وسیع و زیان آور است، شناخت دقیق این علم برای متخصصان و مهندسان آب ضروری می­باشد (شفاعی بجستان، 1390).
برای جلوگیری و یا به حداقل رساندن خسارات وارد شده باید سه فرایند فرسایش، انتقال و نهشته شدن مواد رسوبی را مورد مطالعه قرار داد. این فرایندها دارای پیچیدگی خاصی می­باشند، زیرا عوامل موثر در به وجود آوردن این فرایندها بسیار زیاد می­باشند. در فرایند فرسایش، ذرات رسوبی در اثر ضربه­ی قطره­های باران و یا در اثر حرکت آب از بستر خود جدا می­شوند. سپس ذرات جدا شده در آستانه­ی حرکت قرار می­گیرند و در صورتی که نیروهای وارد شده از سوی جریان آب بیشتر از نیروهای مقاوم باشد، ذره همراه با جریان آب منتقل می­شود. شرایط شروع آستانه­ی حرکت ذرات و میزان انتقال آنها، به خصوصیات مواد رسوبی چون اندازه، شکل و چگالی ذره، به خصوصیات جریان، نظیر سرعت و عمق، به خصوصیات سیال نظیر لزجت و جرم واحد حجم سیال و نیز به خصوصیات شکل کانال یا رودخانه نظیر شعاع هیدرولیکی، شیب و غیره بستگی دارد. چنانچه در مسیر انتقال به هر دلیلی نیروهای وارد شده از طرف جریان آب کاهش یابد، ذرات رسوبی ترسیب (رسوب گذاری) خواهند شد (شفاعی بجستان، 1390).
هر یک از فرایندهای سه گانه­ی فرسایش، انتقال و رسوب گذاری می­توانند مشکلاتی را به وجود آورند. بطور مثال فرسایش باعث از بین بردن زمین­های کشاورزی، تخریب سازه­های کنار رودخانه­ها، تخریب پل­ها و سایر بناهای مجاور رودخانه­ها و همچنین موجب عمیق­تر شدن بستر رودخانه­ها می­شود.
برای مقابله با مشکلاتی از قبیل رسوب­گذاری در بستر رودخانه­ها و در نتیجه ایجاد جزایر، رسوب گذاری در محل ورود رودخانه به دریا و پی­آمد آن تشکیل دلتا، رسوب­گذاری در مخازن سدها و در نتیجه کاهش ظرفیت آن و مشکلات غیر مستقیم دیگری که توسط فرسایش، انتفال و نهشته شدن رسوبات به وجود می­آیند،

 در مرحله­ی اول باید طبیعت و چگونگی حرکت رسوب شناخته شود، در مرحله­ی دوم عوامل موثر در فرسایش شناسایی گردد و در مرحله­ی سوم مقدار و میزان مواد رسوبی منتقل شده را بتوان بطور دقیق تعیین و محاسبه کرد تا بتوان در طراحی سازه­های آبی مورد استفاده قرار داد (شفاعی بجستان، 1390).

اهداف و ضرورت­های انجام تحقیق
از جمله ضرورت­های موضوع برآورد بارمعلق و آثار انتقال رسوبات و همچنین اهمیت و پی­آمد استفاده از روش­های آماری، می­توان موارد زیر را یادآور شد:
فرسایش سطح حوضه، حمل ذرات رس[6] و لای[7] و فرسایش بستر و کناره­ها مهم ترین عوامل تشکیل دهنده­ی بار رسوبی رودخانه­ها به شمار می­آیند. چنانچه به هر دلیلی در مسیر، سرعت جریان و یا پتانسیل حمل رسوبات کاهش یابد، ذرات رسوبی که روش­های متعددی جهت برآورد بار رسوبی و در نتیجه دیگر امکان حمل آنها توسط جریان وجود ندارد در بستر رودخانه بر جای مانده و با تغییر در شیب، شکل مقطع عرضی و یا پلان، موجب تغییر مورفولوژی رودخانه می­شوند. در نتیجه در پیش بینی تغییر مورفولوژی رودخانه، تعیین بیلان رسوبی از اهمیت خاصی برخوردار است (جواهری و همکاران، 1384).

• ذرات معلق در آب رودخانه­ها که تبدیل به رسوب می­شوند از مشکلات اصلی مدیریت سدها می­باشند. لذا پیش از احداث سدها و سایر تأسیسات هیدرولیکی نیاز به مطالعه­ بارمعلق رودخانه­ها می­باشد. بدیهی است که با توجه به محدود بودن دوره­ های آماری و تغییرات گسترده­ی شرایط هیدرولوژیکی و حفاظتی حوزه­ آبریز و رودخانه، عموماً استفاده از روش­های درون یابی یا برون یابی ضروری می­شود که طبعاً احتمال خطا را افزایش می­دهد (پوراغنائی و همکاران، 1386).
• آب و خاک از منابع اصلی حیات بشر هستند و نقشی که این دو ماده­ی مهم در توسعه­ی اقتصادی و پیشرفت جوامع داشته اند بر کسی پوشیده نیست، لیکن از همان هنگامیکه دست بشر در اکوسیستم متعادل حیاتی وارد شد، پاره­هایی از همین طبیعت رو به فنا و نابودی گذاشت. رودخانه­های کشور ما در مقایسه با رودخانه­های جهان رسوب بالایی را حمل می­ کنند. این امر نشان دهنده­ی شدت فرسایش و وضعیت نامناسب منابع طبیعی (فشار بیش از حد به مراتع، تخریب اراضی جنگلی و بهره برداری نامناسب از اراضی کشاورزی) می­باشد. میزان رسوب بالا علاوه بر اینکه ما را به تفکری برای ارائه­ راه حل­هایی جهت کاهش فرسایش ویژه رهنمون می­ کند، شناخت وضعیت رسوبدهی حوزه و برآورد دقیق میزان رسوب خروجی را نیز ضروری می­سازد (مساعدی و همکاران، 1388).
• این مطلب را هم بخوانید :
• دانلود پایان نامه با موضوع جدول داده
• طول عمر سدها بیشتر تابع نرخ رسوب گذاری در مخزن آن می­باشد تا مسائل سازه­ای، اغلب سدهایی که تا کنون با مشکل رسوب و کاهش عمر مفید مواجه بوده ­اند به گونه­ای که در بعضی موارد مانند سد سفیدرود حجم مفید مخزن در کم­تر از 20 سال بهره ­برداری به میزان قابل ملاحظه­ای کاهش یافته است. از آنجایی که انباشته شدن رسوبات در مخازن سدها به دلیل عمق آب زیاد روی آن­ها با تراکم فوق­العاده زیاد و چسبندگی ذرات همراه می­باشند، لذا خارج نمودن رسوبات از مخزن جهت تجدید ظرفیت آن مستلزم صرف هزینه­ های زیاد است که در بعضی موارد هزینه­ بازیابی حجم از دست رفته برابر و یا حتی بیشتر از احداث سد جدید خواهد بود (شفاعی بجستان، 1390).
• از مطالعات و تحقیقات گذشته بدیهی است که هرچه دبی جریان بیشتر باشد، دبی رسوب نیز بیشتر خواهد بود، یعنی دبی رسوب به صورت یک رابطه­ مستقیم نسبت به دبی آب تغییر می­ کند، لذا در زمان­های سیلابی همواره شاهد افزایش بی رویه­ی انتقال رسوبات خواهیم بود که شناخت و آگاهی از روش­های مهار و انتقال رسوبات را به خصوص در مواقع سیلابی که می­توانند اثرات جبران ناپذیری به بار آورند را امری حیاتی و ضروری می­سازد. به گونه­ای که همانطور که از شکل (1-1) پیداست، گاهی شاهد خواهیم بود در مواقع طغیان سیل، با رسم شکل دبی آب و دبی رسوب، منحنی دبی رسوب از دبی آب نیز پیشی گرفته که

دلیل قاطع بر وقوع تغییر اقلیم در یک منطقه باشد، بلکه فرض رخداد آن را تقویت می کند(سیرانو و همکاران 1999، 86).
همانند بسیاری از پدیده های طبیعت، آب و هوا نیز متغیر است. اقلیم تأثیر مستقیم در شدت و توزیع بارش‌ها دارد، که این به نوبه خود اثر زیادی برروی فرسایس خاک، نوسانهای سطح سفره‌های آب زیرزمینی و وقوع سیل بجا می‌گذارد، انجام پژوهش‌های مرتبط باتغییر اقلیم برای آمادگی هرچه بیشتر جهت مقابله با هزینه‌های خسارت بار ناشی از این تغییر بسیار ضروری می‌باشد.
ایران با مساحتی در حدود 1648000 کیلومتر مربع در جنوب غرب آسیا قرار گرفته و تقریبا از 25 تا 40 درجه شمالی و 24 تا 64 درجه شرقی گسترش دارد.
رشته کوههای اصلی ایران، البرز و زاگرس می‌باشند که به ترتیب از غرب به شرق و از شمال به جنوب شرق امتداد دارند. این رشته کوهها نقش بسیار مهمی در توزیع ناهمگون زمانی و مکانی بارندگی در کل کشور ایفا می‌کند.
آگاهی ازروند تغییرات بارش یک مکان می‌تواند بسیاری از مدیران و دست‌اندرکاران مرتبط با آب را نسبت به تصمیم‌گیری‌های آینده خود در ارتباط با اجرای پروژه‌های عمرانی یاری دهد. اقلیم ایران به استثنای سواحل شمالی و منطقه کوهستانی غرب کشور، خشک و نیمه خشک است.
قرارگیری بخش‌های زیادی از ایران در کمربند خشک و نیمه‌خشک جهان ازیک سو و داشتن نقش تعیین کننده‌ای که نزولات جوی در تأمین آب کشور برعهده درند از سوی دیگر، باعث شده که آگاهی بیشتر نسبت به روند تغییرات بارش ایران از اهمیت چشم‌گیری برخوردار باشد.
آب و هوای ایران با تابستان‌های گرم و خشک و زمستان های سرد به ویژه در قسمتهای داخلی کشور، بی‌نهایت قاره‌ای است. دامنه تغییرات دمای هوا در ایران در حدود 22 تا 26 درجه سانتی‌گراد است. دوره بارندگی در بخش‌های عمده ایران از آبان تا اردیبهشت به طول می‌انجامد و در پی آن دوره خشک و گرم فرا می‌رسدکه از اردیبهشت تا آخر مهرماه ادامه دارد. میانگین بارندگی در ایران در حدود 240 میلی‌متر است که بیشترین میزان آن در دشتهای حاشیه دریای‌خزر و دامنه‌های البرز و زاگرس به ترتیب با 1800 و 480 میلی‌متر روی می‌دهد. با وارد شدن به دشتهای داخلی شرق و مرکز ایران مقدار بارندگی با پیروی از توپوگرافی محل به کمتر از 100 میلی‌متر کاهش می‌یابد.
از نظر سینوپتیکی اب و هوای بیشتر بخش‌های ایران به ویژه در دوره گرم سال، تحت تأثیر سامانه پرفشار جنب حاره قرار دارد. این پدیده باعث به وجود آمدن تابستانهای بسیار گرم و خشک در این مناطق می‌شود.
قسمت عمده بارندگی در گستره ایران به وسیله سامانه‌های مدیترانه‌ای تولید می‌شوند که از غرب به شرق در بستر بادهای غربی به ایران وارد می‌شوند. تغییرات سامانه‌های سینوپتیکی و تغییرات سال به سال در تعداد سامانه‌های که به ایران وارد می‌شوند، عامل اصلی ضریب تغییرات بزرگی سالانه در کشور به شمار می‌رود.

سامانه‌های جبهه مدیترانه‌ای که در ارتباط با جریانهای هوای غربی وارد کشور می‌شوند، بخش اصلی بارندگی‌های کل کشور را در آخر پاییز و فصل زمستان تأمین می‌کنند. علاوه بر سامانه‌های جبهه‌ای مدیترانه‌ای، سامانه‌های باران‌آور سودانی نیز که از جنوب‌غرب وارد ایران می‌شوند، سهم عمده‌ای از بارندگی‌های غرب و جنوب‌غرب 

ایران را تشکیل می‌دهند. در منطقه کوهستانی شمال‌غرب کشور رگبارهای تندری و همرفتی از فرایندهای اصلی جوی هستند که موجب بروز بارندگی در فصل بهار و ابتدای تابستان می‌شوند. این سامانه‌های باران‌آور تنها در بخش‌های غربی کشور فعال هستند و زمانی که به مرکز و شرق کشور می‌رسند، رطوبت کافی برای تولید ابر و بارش ندارند، از این رو منطقه مرکزی و شرقی کشور مستعدترین منطقه برای بروز خشکسالی است. زیرا تغییرپذیری درون سالی و بین سالی بارندگی در این منطقه بسیار زیاد است و مقدار بارندگی سالانه و ماهانه از ضریب تغییرات بزرگی برخورداراست. این منطقه که بیش از نیمی از کشور را در بر می گیرد، به وسیله کوههای البرز و زاگرس احاطه شده است.

کوههای زاگرس همانند یک دیوار، رطوبت سامانه‌های باران‌آور را می‌گیرد؛ در نتیجه هوایی که به این منطقه می‌رسد، پتانسیل لازم را برای ایجاد بارندگی ندارد. این پدیده موجب بی‌نظمی بسیار زیادی، در بارندگی این منطقه می‌شود. نبود بارندگی از اردیبهشت تا مهر ماه به همراه دمای زیاد موجب تبخیر و تعرق شدید و در نتیجه کمبود شدید آب می‌شود.
نوسانات بارندگی عموماً بیشترین تأثیر را بر اقتصاد کشورهای غنی و فقیر داشته و خواهد داشت. اهمیت و دامنه این تغییرات به حدی است که می‌تواند موجبات بحران‌های سیاسی اجتماعی را فراهم نموده و حتی سقوط یا دوام دولت ها را موجب می‌گردد.

بیشتر انرژی مصرفی بشر سوخت‌های فسیلی از جمله روغن، بنزین و موارد مشابه می‌باشد. مصرف این سوخت‌ها سبب می‌شود غلظت گاز دی‌اکسیدکربن که از گازهای گلخانه‌ای اصلی محسوب می‌شود در اتمسفر افزایش یابد. این گازها اتمسفر و فضای اطراف زمین را به صورت یک محفظه درآورده به طوری که طول موجهای بلند منعکس شده از زمین نمی‌توانند از آن خارج شوند و این عمر باعث گرم شدن لایه سطحی زمین و لایه‌های زیرین اتمسفر و در نهایت گرم شدن زمین و اتمسفر می‌شود. تغییر در زمان و مقدار بارش موثر، به نحوی که در زمستان بارش بیشتر و در تابستان بارش کمتر می‌شود، تغییر مقدار بیشینه ،کمینه و میانگین بارش، تغییر در بیشینه و کمینه درجه حرارت، به طوری که تابستان‌ها گرمترو زمستان‌ها سردتر می‌شوند، که این مسئله موجب می‌شود اقلیم منطقه تحت تأثیر این پدیده، به سمت اقلیم خشک حرکت کند. تغییر در زمان ذوب برف، تغییر طول دوره رشد و زمان برداشت گیاهان، افزایش ارتفاع از سطح آب دریاها و اقیانوس‌ها، نازک شدن و کاهش مساحت یخ ها در قطب 

این مطلب را هم بخوانید :

دانلود پایان نامه رشته روانشناسی با موضوع: تمایل به ترک خدمت - خلاقیت و نوآوری تحول آفرین

شمال، تغییر در میزان و کیفیت منابع آبی را می‌توان به عنوان اثرات مهم این پدیده ذکر نمود.

از طرفی افزایش گازهای گلخانه‌ای در هر منطقه اثر یکسانی ندارد و در برخی نواحی سبب افزایش و در بعضی نواحی موجب کاهش بارش می‌شود. تغییر الگوی دمایی و نوسان‌های محسوس در میزان بارندگی که از علائم قابل توجه پدیده تغییر اقلیم می‌باشد، اثرات نامطلوبی همچون کاهش منابع آب، افزایش سطح دریا، تخریب جنگل‌ها، تناوب و تشدید خشکسالی و تهدید سلامت انسان‌ها را به دنبال خواهد داشت و این امر به صورت غیر مستقیم منجر به آسیب‌های اقتصادی به کشورها در اثر مقابله با این اثرات خواهد گردید.
دو نوع اسیب‌پذیری به خاطر افزایش بارش مورد توجه می‌باشد:1-تغییراتی در نرخ بارش میانگین در مناطقی که کشاورزی دیم دارند. 2-تغییراتی در فراوانی وقایع غیرمترقبه  بارش در مناطقی که مساعد سیل و طوفان می‌باشند. در مورداول افزایش بارش در مناطق وابسته به بارش می تواند سودآور داشته باشد.
درحالی که کاهش بارش می تواند تأثیر منفی داشته باشد در مناطق خشک و نیمه خشک که فراهم نمودن آب شرب مشکل اساسی می‌باشد، تغییر اقلیم باعث مشکلات جدی در زمینه تأمین آب شرب در این مناطق خواهد شد. همچنین افزایش سیل و طوفان در مناطقی که مستعد این پدیده‌ها می‌باشد، باعث افزایش آلام مردم می‌گردد. اجرای طرح‌های کنترل سیلاب در این مناطق آسیب‌پذیری جامعه را کاهش می‌دهند. از آنجایی که این گونه طرح ها مستلزم صرف بودجه هنگفتی است، اطلاع در زمینه تغییر اقلیم در آینده در مناطق مورد نظر ضروری می‌باشد. غیر محتمل است که تمامی تغییرات هیدرولوژیکی ناشی از تغییر اقلیم سودمند باشد. برای مناطق مختلف تأثیر تغییر اقلیم و میزان خسارت و سودمندی آن متفاوت می‌باشد.

حوضچه‌های آرامش یکی تثبیت پرش هیدرولیکی است و دیگری کمک به ایجاد پرش هیدرولیکی است. کوتاه­تر شدن طول پرش فقط به کم شدن هزینه‌ها کمک خواهد کرد. بدین جهت حوضچه‌های آرامش مختلفی مورد آزمایش قرار گرقتند که هر کدام برای یک نوع پرش شرح داده شده مفید می‌باشد این حوضچه‌ها پس از آزمایش بسیار و قطعی شدن آنها بصورت تیپ در آمده اند و در حال حاضر برای طراحی هر کدام از آنها می‌توان به تیپ اصلی آنها مراجعه کرد. بطور کلی دو نوع کلی حوضچه‌های آرامش وجود دارد یکی حوضچه‌های آرامش استاندارد USBR که خود به چندین نوع تقسیم می‌شود و یکی حوضچه آرامش استاندارد SAF که شرح آنها ذیلاٌ آورده می‌شود
در هفتاد سال گذشته، به دلیل اهمیت و کاربرد بسیار زیاد پرش هیدرولیکی مطالعات گسترده ای در این مورد انجام گردیده است.
پرش هیدرولیکی که در بستر‌های صاف، افقی و با شکل حوضچه منشوری اتفاق می‌افتد بنام پرش هیدرولیکی کلاسیک نام­گذاری شده است که دارای الگوی جریان دو بعدی می‌باشد این نوع پرش، پیش از این توسط محققین  بزرگ، مورد مطالعه قرار گرفته است. اهداف اصلی مطالعات ایشان، ایجاد روابط برای پیش بینی خصوصیات پرش نظیر طول پرش، عمق پایاب مورد نیاز. میزان استهلاک انرژی، توزیع سرعت جریان، نوسانات فشار، پروفیل سطح آب در طول پرش بوده است نتایج تحقیقات نشانگر آن است که زبری بستر در جهت کاهش طول پرش هیدرولیکی و عمق پایاب مؤثر است با توجه به اهمیت دو پارامتر طول پرش هیدرولیکی  و عمق پایاب در کم کردن هزینه‌های طراحی وساخت مستهلک کننده انرژی، همچنان نیاز به مطالعات در این مورد احساس می‌گردد. طی آخرین مطالعات انجام گرفته توسط ایدو راجاراتنام (2002) که از بستر مواج استفاده شده است نتایج آزمایشگاهی نشان داد که در صورت مواج بودن بستر، مقدار طول پرش و عمق پایاب بطور چشمگیری کاهش خواهد بافت همچنین به تحقیقات شفاعی و ایزدجو (2003) می‌توان اشاره کرد. آنها در تحقیقات خود با قرار دادن زبری‌های موجی شکل دربستر حوضچه آرامش نشان دادند که طول پرش هیدرولیکی تا 50% نسبت اعماق مزدوج نیز تا 30% کاهش یافته است مطالعات کارولو و همکاران (2007) نیز که روی بستر زبر شده توسط مصالح رودخانه‌ای نشان داد که طول پرش هیدرولیکی و عمق ثانویه کاهش چشمگیری داشته است.

1-2- ضرورت تحقیق
پرش هیدرولیکی متداول­ترین روش جهت استهلاک انرژی در پایین دست سازه‌هایی هیدرولیکی می‌باشد در مستهلک کننده‌هایی انرژی از نوع پرش معمولا ٌبا کمک بافل و در داخل حوضچه آرامش ایجاد می‌شود تاکنون مطالعات گسترده ای در زمینه انواع حوضچه‌های آرامش صورت گرفته است
هدف همه این  مطالعات  بوجود آوردن حوضچه‌های اقتصادی بوده است.
پارامترهایی چون طول حوضچه، ضخامت دال کف، عمق پایاب مورد نیاز از جمله پارامترهای مهمی‌هستند که بر اقتصاد کردن سازه حوضچه آرامش تأثیر فراوانی دارند اخیراٌمطالعه مقدماتی نشان داده که زبر بودن کف حوضچه‌های آرامش باعث کاهش طول حوضچه و کاهش عمق پایاب مورد نیاز می‌گردد.{اید وراجااتنام 2002}. این مطالعه امید زیادی برای ایجاد حوضچه‌های اقتصادی تررا فراهم کرده است.
1-3- فرضیه تحقیق
این تحقیق بر این فرضیه استوار است که ارتفاع و عرض‌هایی مختلف زبری در کف بستر از طریق افزایش تنش برشی و در نتیجه تلاطم بیشتر جریان می‌تواند باعث تغییراتی در خصوصیات پرش هیدرولیکی و کاهش طول پرش و عمق پایاب شود که نهایتاٌ می‌توان سازه‌های مستهلک کننده انرژی اقتصادی تری طراحی کرد.
1-4- اهداف مطالعه حاضر
بطور کلی با توجه به مطالعات ارائه شده  اهداف این مطالعات را می‌توان به شرح ذیل بیان کرد :

• بررسی و ضعیت هیدرولیکی پرش در بستر زبر و اندازه ­گیری مشخصات پرش نظیر طول پرش و عمق پایاب در پرش هیدرولیکی با ابعاد‌های متفاوت زبری بستر برای اعداد فرود متفاوت
• برآورد میزان تأثیر ابعاد متفاوت زبری بستر بر مشخصات پرش هیدرولیکی و مقایسه آن با پرش کلاسیک
• افت انرژی پرش در بستر و مقایسه آن با پرش کلاسیک
• برآورد تنش برش کف در پرش هیدرولیکی با ابعاد‌های مختلف زبری بستر و مقایسه آن با حالت کلاسیک
• ارتباطات ایجاد شده بین عوامل هیدرولیکی پرش در بستر زبر به صورت بدون بعد.

1-5- روش تحقیق
برای رسیدن به اهداف این تحقیق نیاز به انجام آزمایش‌های مختلف می‌باشد. ابتدا منابع مهم در زمینه پرش هیدرولیکی کلاسیک و پرش بر روی بستر‌های زبر جمع آوری و مورد بررسی قرار گرفته است سپس اقدام به ساخت یک دستگاه فلوم آزمایشگاهی شد . فلوم آزمایشگاهی به طول 8 متر عرض 35/0 متر و ارتفاع 4/0 متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی عمران دانشگاه آزاد واحد یاسوج مورد استفاده قرار گرفت.
1-6-  مطالب این پایان نامه
به منظور ارائه بهتر کارهای‌ انجام شده در این مطالعه سعی گردیده است، که موضوعات مورد و مطالعه در فصول جداگانه ارائه شود و در فصل ابتدا، مروری بر منابع و تحقیقات انجام شده قبلی، انجام گردد و سپس روش انجام آزمایشات و نتایج ارائه شود.

2-1- مقدمه

این مطلب را هم بخوانید :

با توجه به اینکه بررسی خصوصیات مربوط به پرش هیدرولیکی مستلزم آشنایی با مفاهیم هیدرولیکی بسیاری می­باشد که با دانستن آنها شناخت این پدیده عمیق­تر صورت خواهد گرفت، از این رو در بخش­های مختلف این فصل برخی از مفاهیم کلی مربوط به هیدرولیک مجاری باز بیان شده و در ادامه مبانی مربوط به جهش­های هیدرولیکی کلاسیک تشریح می­گردد. همچنین در انتها به روش های موجود برای کنترل پرش هیدرولیکی اشاره خواهد شد.
پرش هیدرولیکی می ­تواند روی کف­های نسبتاً افقی و یا کف­های شیب­دار با مانع و یا بدون مانع به وجود آید و بدیهی است بسته به این که در کدامیک از موقعیت­های مذکور پرش حاصل گردد دارای خصوصیات کاملاً متفاوتی خواهد بود.
با توجه به سادگی هندسه آبراهه پرش های کلاسیک و اهمیتی که این سادگی در طراحی حوضچه­های آرامش دارد، پرش هیدرولیکی کلاسیک طی هفتاد سال اخیر دارای اهمیت ویژه­ای بوده است. این پدیده در قرن 16 توسط لئوناردو داوینچی توصیف گردیده است اما از سال 1820 که بیدونه ایتالیایی نتایج اولین آزمایش را چاپ کرد، مورد توجه خاص قرار گرفت. (ماکاگنو 1967 بخش­های مهم آزمایشات بیدونه را ارائه داده است). بخش­های مهم و جالب آن شامل موارد (به نقل از هاگر 1992).

هنگامی که شرایط بهره برداری تغییر کند سطح و گسترش آسیب نیز تغییر می کند. سطح آسیب در هر ناحیه ای به خصوصیات مقاومت مصالح، روش های ساختمانی، عملکرد سرریز و به مهارتهای ساخت و اجرای سازه بستگی دارد که با نوع سرریز، زمان و جریانهای بهره برداری تغییر می کند و لازم است مطابق شرابط بهره برداری مختلف و دبی های طراحی با دوره بازگشت مختلف مدیریت شود. و بنابراین مشاهده می شود که برآورد ریسک کاویتاسیون در سرریزها با بهره گرفتن از مدلهای ریاضیات کلاسیک مشکل است و لازم است از مدلهای جدیدتر مبتنی بر داده کاوی استفاده شود (قوچانی، 1385).
لی و هوپس(1996) با بهره گرفتن از منطق فازی[17] مدلی برای بررسی رفتار سرریزها در شرایط بهره برداری مختلف ارائه نمودند. در تحقیق حاضر سعی می شود با بهره گرفتن از تکنیک جدید مدلسازی مبتنی بر نزدیکترین همسایگی[18] شاخص ریسک کاویتاسون در سرریزها براورد شده و مدلی بدین منظور تهیه شود.
به منظور توسعه مدل موردنظر با بررسی شرایط مختلف، تاثیر پارمترهای هیدرولیکی مختلفی همچون شاخص کاویتاسیون، سرعت، زمان و مقاومت و شرایط هیدرولیکی مختلف بررسی خواهد شد. روند کلی کار بر اساس نتایج گزارشات آسیب کاویتاسیون در سرریز سد شهید عباسپور است و قابلیت مدل مبتنی بر نزدیکترین همسایگی در این زمینه مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
1-3- اهمیت و لزوم انجام تحقیق
پیچیدگی آسیب کاویتاسون در سرریز سدها بدلیل شرایط متفاوت طرح، ساخت و بهره برداری، مشکل بودن پیش بینی، اشکالات اجرائی در زمان ساخت، تولید و نحوه گردآوری اطلاعات، خطاهای معمول مشاهداتی، تعاریف متفاوت از ریسک کاویتاسیون می باشد و این موارد از مهمترین پارامترهای متعدد دخیل در این پدیده است.
شاخص ریسک کاویتاسون، سرعت جریان، مقاومت سطحی مصالح، زمان بهره وری و محتوی هوای جریان نیز متغیرهای موثر قابل ذکر بر مسئله می باشند که باعث پیچیدگی آن

می شوند. در سرریزهای سدها بعلت بالا رفتن سرعت جریان، فشار پائین آمده و از فشار بخار سیال کمتر می شود که این مسئله باعث تولید حباب در جریان و خوردگی بدنه سرریز سدها شده و در مواردی باعث تخریب کامل سرریز و خسارت شدید به آن می شود که در مهندسی سد و بهره برداری از سرریزها اهمیت کاربردی ویژه ای دارد.
1-4- کاویتاسیون در سریز سد شهید عباسپور
زندی و همکاران (1389) به مطالعه کاویتاسیون با مدلسازی عددی در سرریز سد شهید عباسپور پرداخته اند که جزئیاتی در این قسمت ارائه شده است. ایشان با توجه به جریان دوفازی و شرایط فیزیکی مسئله و سرعت ناچیز آب پشت سد بصورت فشار هیدرواستاتیک و با دادن تابع (تابع منشور فشار) بعنوان فشار نسبی با توجه به ارتفاع هیدرولیکی آب در ورودی دامنه، معرفی نمودند. برای شبیه سازی اغتشاش در مرزهای ورودی، مقادیر واقعی و داده های مربوط به k و ε در دسترس نیست و در این برنامه با روابط تقریبی موجود اجرا شد. برای ورودی های فشار هیدرواستاتیکی جهت جریان با توجه به توسعه یافتگی جریان بصورت گرادیان صفر مشخص گردید. خروجی مسئله در این تحقیق بصورت فشار هیدرواستاتیکی معرفی شد.
شکل 1-1- دامنه حل و شرایط مرزی مسئله (زندی و همکاران، 1389)
برای سنجیدن توانایی مدلسازی در یافتن سطح آب، جریان عبوری در یک کانال افقی و بر روی یک مانع نیم دایره بررسی شد. این مانع از ترکیب سیمان-گچ که در کف فلومی مستطیل شکل افقی با عرض 250 میلیمتر و عمق 130 میلیمتر قرار دارد، ساخته شد.
شکل 1-2- نمای مش منتخب نهایی مسئله (زندی و همکاران، 1389)
 شکل1-3- جریان عبوری از مانع نیم استوانه با شعاع 30 میلیمتر مشاهده آزمایشگاهی (زندی و همکاران، 1389)
شکل 1-4- پروفیل سطح و منحنی میزان سرعت آب در جریان عبوری مدلسازی شده با α = 0.5 (زندی و همکاران، 1389)
شکل 5 بنابر انتظار فیزیکی از مسئله مدل شد. در شکل 6 نقاط کم فشار بر سرریز در قسمت ابتدای اوجی و قسمت تغییر شیب تنداب مشخص است. ناحیه پرفشار بر سرریز در قسمت جام پرتابی قرار دارد.

این مطلب را هم بخوانید :

در شکل 7 بیشترین فشار در کل دامنه حل، در کف مخزن سد بصورت هیدرواستاتیک و کمترین آن بعد از جام پرتابی و زیر پرتابه جریان آب قرار دارد. در شکل 8 سرعت جریان در مخزن سد برابر با صفر یا نزدیک به آن است. جریان با رسیدن به آغاز اوجی سرریز و تاج سرریز سرعت گرفته و به میزان حداکثر خود در قسمت انتهای تنداب، جام پرتابی و در پرتابه جریان می رسد. بعد از پرتابه و در پایاب سرعت به یک حالت یکنواخت اما زیاد می رسد.
شکل 1-5- سطح آب شبیه سازی شده برای دبی حداکثر محتمل (زندی و همکاران، 1389)

شکل 1-6- فشار دامنه حل در دبی محتمل حداکثر (زندی و همکاران، 1389)

5-3- پیشنهادها 137
مراجع ومنابع.. 139
منابع فارسی.. 139
منابع لاتین.. 140
چكیده
این تحقیق با شناخت شرایط حاكم بر رودخانه فهلیان به تعیین ضریب زبری مانینگ در محدوده مورد مطالعه با بهره گرفتن از روش های مختلف تجربی ، نیمه تجربی و جداول جهت استفاده در طراحی ها می پردازد . و بهترین و مطمئن ترین روش تعیین ضریب زبری را با بهره گرفتن از مطالعات صحرایی و تلفیق با روابط تجربی ارائه می نماید و در پایان نیز تعدادی روابط پیشنهادی ارائه می گردد . به همین منظور محدوده مورد مطالعه به طول 23 كیلومتر به 5 بازه تقسیم گردید ودر هر بازه آزمایش دانه بندی مصالح بستر صورت گرفته و با بهره گرفتن از روش های ذكر شده n مربوط به هر بازه بدست آمد. سپس جهت  بررسی نتایج مقدار n بدست آمده به نرم افزار HEC- RAS  وارد گردید ومنحنی های دبی اشل حاصل از نرم افزار با منحنی های دبی اشل واقعی ایستگاهای رودخانه  مورد مقایسه قرار گرفت . نتایج حاصل از این مطالعه نشان میدهد روش های تجربی ونیمه تجربی بری به دلیل شنی بودن بستر رودخانه از دقت بالاتری نسبت به سایر روشها برخوردار است . همچنین جهت صحت سنجی، پروفیل طولی رودخانه با بهره گرفتن از نرم افزار HEC-RAS وضریب n  روش منتخب ترسیم گردید و ارتفاع سطح آب حاصل از این پروفیل با ارتفاع اندازه گیری شده توسط دوایستگاه بالادست و پایین دست مقایسه ومقدار خطای 4 سانتی متر مشاهده گردید . ودر پایان مقدار ضریب زبری مانینگ 037/0 برای این رودخانه بدست آمد .
واژه های كلیدی : ضریب زبری مانینگ ، منحنی دبی اشل ، نرم افزار HEC-RAS ، آزمایش دانه بندی ، فهلیان
1-1- مقدمه
اهمیّت موضوع برآورد صحیح ضریب زبری مانینگ ، بیان مسئله ، اهداف و ضرورت­های انجام پژوهش حاضر و تشریح ساختار پایان نامه مواردی است كه دراین فصل بیان خواهدشد.
به­­منظور تحلیل شرایط حاکم بر جریان­های یکنواخت و نیز طراحی سازه­های هیدرولیکی و مهندسی رودخانه روابط متعددی وجود دارد که از این میان رابطۀ مانینگ از اهمیّت بیشتری برخوردار بوده و عمومیت بسیاری دارد. در این رابطه تخمین مقدار مناسب ضریب زبری مانینگ در برآورد میزان تراز آب نقش بسزایی داشته و از اهمیّت ویژه­ای برخوردار است. با توجه تحقیقاتی که تا کنون در این زمینه صورت گرفته می­توان نتیجه گرفت که تفاوت­های بسیار کوچک چند صدمی در تعیین مقادیر ضریب زبری مانینگ می ­تواند برآورد مساحت اراضی سیل­گیر را ده­ها هزار مترمربع تغییر داده و در نتیجه در برآورد میزان خسارات وارده تأثیر بسزایی داشته باشد. این امر نیز بر برنامه ­ریزی­های مدیریتی و ساماندهی رودخانه تأثیرگذار می­باشد. بنابراین چنین طرح­ها و اقداماتی که مستقیماً در ارتباط با مدیریت و سامان­دهی رودخانه­ها هستند، نیازمند دقّت زیاد در انتخاب روش تعیین ضریب زبری مانینگ می­باشند. ضریب زبری مانینگ کلیّه عوامل مؤثر در مقاومت بستر کانال در مقابل جریان را در خود مستتر دارد و همچنین این ضریب شدّت افت انرژی را در یک جریان نشان می دهد. راه مناسب در تخمین صحیح­تر ضریب مانینگ،

 شناخت عوامل مؤثر در این ضریب می­باشد. این عوامل عبارتند از زبری بستر کانال، جنس کانال، نامنظمی سطح مقطع، پوشش گیاهی(نوع و میزان تراکم آن)، شکل مسیر(مستقیم یا مارپیچی بودن مسیر)، وجود موانع در مسیر جریان و حتّی عمق و دبی جریان که علاوه بر تأثیر در افت طولی در مسیر جریان تا حدودی دربرگیرندۀ افت­های ناشی از تغییر شکل جریان(افت­های موضعی) نیز می­باشند.

1-2- بیان مسئله
در کلیّه مطالعات مهندسی رودخانه و طراحی سازه­های متقاطع رودخانه نظیر پل­ها، سدهای انحرافی و یا دهانه­های آبگیر، تعیین عوامل هیدرولیکی نظیر عمق و سرعت جریان، ضروری است. متداول­ترین رابطه در تعیین میزان سرعت، رابطۀ مانینگ بوده و برای استفاده از این رابطه، تعیین ضریب زبری مانینگ اجتناب­ناپذیر است. برای محاسبۀ ضریب زبری مانینگ، روش مطمئنی برای همۀ رودخانه­ها وجودندارد و برای هر رودخانه باید با توجه به شرایط همان رودخانه، بهترین روش تعیین شود.
مقدار زبری یکی از پارامترهای عمدۀ افت انرژی در کانال­ها و رودخانه­هاست که تغییرات آن حتی به اندازه چند صدم باعث ایجاد ده­ها هزار مترمربع تفاوت در سطح سیل­گیری اراضی می­شود. لذا با برآورد دقیق مقدار آن که متأثر از عوامل مختلفی نظیر جنس بستر، پوشش گیاهی، دانه­بندی و اندازه ذرات بستر، نحوۀ تغییر مقطع رودخانه و… است، می­توان علاوه بر پیشگیری غیرسازه ای از سیل، به­کمک پهنه­بندی خطر سیل، که از توجیه اقتصادی بیشتری برخوردار است، به نتایج محاسبات هیدرولیکی نیز اطمینان بیشتری داشت. از سوی دیگر از آنجا كه دقّت تعیین عمق جریان در تعیین دقیق مشخصه­های فنّی و حقوقی نظیر حدود بستر و حریم رودخانه­ها، مؤثر می­باشد ، برآورد دقیق ضریب زبری هیدرولیكی علاوه برارزش فنّی ، اهمیّت حقوقی نیز پیدا می­ کند. همچنین با علم به تأثیر ضریب زبری مانینگ بر فرسایش و انتقال رسوب، با انتخاب مناسب این ضریب می­توان شاهد تأثیرات مهم و مثبت آن بر حفاظت خاک و مدیریت آب­خیزداری بود.
رودخانۀ فهلیان یکی از رودخانه های بزرگ جنوب غرب کشور می باشدکه در شمال غرب استان فارس درشهرستان های ممسنی ورستم واقع شده است كه از به هم پیوستن رودخانه های شور وشیرین تشكیل می گردد و یکی از سرشاخه­های اصلی رودخانۀ زهره است که ازبه هم پیوستن رودخانه های شیو، کتی وخیرآباد تشکیل شده و به خلیج فارس می ریزد.بر روی این رودخانه­ ابنیه و سازه­های هیدرولیکی متعددی احداث شده ­اندوهم اکنون نیز سد پارسیان(گورک) نیز دربالادست رودخانه برروی یکی از سرشاخه های آن واقع دربخش دشمن زیاری ممسنی دردست اجرا می باشد. مدیریت سیلاب و همچنین پهنه­بندی جریان سیلاب می ­تواند در طراحی و حفاظت و سامان­دهی طرح­های مهندسی رودخانه و تعیین حریم ایمن این رودخانه مهم و مؤثر باشد. یکی از کلیدی­ترین پارامترهای مهم در مهندسی رودخانه، ضریب زبری مانینگ است که نتایج مدل­های هیدرولیکی رودخانه وابستگی زیادی به این پارامتر دارد.
لذا این تحقیق با هدف تعیین مناسب­ترین رابطه جهت محاسبۀ ضریب زبری مانینگ در رودخانه فهلیان، به­دلیل عبور از میان مناطق مسکونی ،زمین های کشاورزی وجود تأسیسات فراوان در اطرافش از اهمیّت ویژه­ای برخورداراست، به بررسی روابط موجود در این زمینه، در رودخانه­ مورد نظر خواهد پرداخت و باعث بهبود برنامه ­ریزی­های مدیریتی و ساماندهی محدوده­های مذکور خواهد شد.
1-3- اهداف و ضرورت­های انجام پژوهش

1. با توجه به اهمیّت و حساسیّت موجود در امر تخمین ضریب زبری مانینگ در رودخانه­ها و با توجه به این­که پیش از این مطالعاتی دراین خصوص بر روی رودخانه فهلیان صورت نگرفته است، محاسبۀ ضریب زبری مانینگ در این رودخانه با بهره گرفتن از روش­های مختلف، مقایسۀ این روش­ها و تخمین مقدار خطا در هر رابطه ضروری احساس شد.
2. مقایسۀ نتایج حاصل از روش­های مختلف و تحلیل آن­ها به انجام مطالعات بعدی در همین زمینه در رودخانه­های دیگر و نیز مطالعات در زمینه ­های مختلف
3. این مطلب را هم بخوانید :
4. منابع پایان نامه روانشناسی و مقاله با موضوع : رابطه بین ابعاد الگوهای ارتباطات دانشجو- استاد و گرایش‌های تفکر انتقادی - خوشفکری - مرجع ایده ها و آموزش های علمی
5.  هیدرولیکی کمک خواهد کرد.
6. در شرکت­های مشاوره تنها روش معمول در تخمین ضریب مانینگ در رودخانه­ها، روش کاون می­باشد. انجام این روش مستلزم تحقیقات وقت­گیر و هزینه­بر بوده و در عین حال در بسیاری از رودخانه­ها اعم از رودخانه­های دارای بستر ماسه­ای، با تخمین اعداد بزرگ­تر از حد واقعی موجود در این رودخانه­ها سبب تحمیل هزینه­ های اضافی خواهد شد. لذا با تعیین بهترین روش محاسبۀ ضریب زبری مانینگ برای رودخانه­ مورد مطالعه با بهره گرفتن از روش حل معکوس و نرم­افزار Hec-Rasدر این تحقیق به ساخت دقیق­تر سازه­های هیدرولیکی بر روی این رودخانه­ها و همین­طور صرفه­جویی در وقت و هزینه­ های ساخت این سازه­ها کمک خواهد شد. در این تحقیق خطای موجود در هر روش  به­کمک رابطۀ جذر میانگین مجموع مربعات خطاها محاسبه شده است.

1-4- ساختار پایان نامه
کلیۀ مطالب این پایان نامه در پنج فصل بصورت کلی ارائه خواهند شد که مباحث کلیدی هر یک از این پنج فصل به اختصار در زیر ارائه شده است:

• فصل اول: کلیّات

در این فصل اهمیّت و حساسیّت موجود در تخمین ضریب زبری مانینگ ونیز ضرورت پرداختن به این موضوع بیان شد. بیان مسئله و اهداف و ضرورت­های انجام پژوهش از دیگر بخش­های این فصل است.