سیویلیکا را در شبکه های اجتماعی دنبال نمایید.

Experimental investigation scouring around spur dike under unsteady Flow

نوع محتوی: طرح پژوهشی
Language: Persian
Document National Code: R-1283650
Publish: 7 October 2021
دسته بندی علمی: مهندسی آب و هیدرولوژی
View: 715
Pages: 184
Publish Year: 1395

This Research With 184 Page And PDF Format Ready To Download

  • I'm the author of the paper

Export:

Link to this Research:

Experimental investigation scouring around spur dike under unsteady Flow abstract

Estimation of maximum possible scour depth around spur dike is an important step in the design of spur dike foundations To determine the maximum scour depth in the design of spur dike foundations, the equilibrium scour depth, which is commonly estimated using peak-flow conditions for engineering design of spur dike foundations, are used.. In fluvial rivers, significant transport of bed materials often takes place during peak-flow discharge in a flood event. For large rivers, the duration of a flood event may last for a few months, but for others the unsteadiness of a flood can be pronounced. The general practice of employing peak-flow discharge to evaluate the maximum scour depth for design may be questioned because the maximum scour depth occurring under a flood hydrograph can be much smaller than the calculated value using peak-flow discharge. In other words, using the peak-flow discharge for design can greatly overestimate the maximum scour depth in comparison to the actual conditions under the flood hydrograph. Therefore, when the flow unsteadiness is pronounced, investigation of temporal variation of clear water scour at spur dike is important to estimate the possible extension of the scour hole. This would provide useful information for safe design of footing and the selection of scour counter-measure to be implemented. The degree of severity of the problem is dictated by the magnitude of this scour hole. In this experimental study, the scour around the single spur dike was investigated under unsteady flow. These tests have been done in terms of clear water and non cohesive sediments. In order to investigating the scour around the spur dike, experiments have been done by changing the properties of normal hydrograph such as peak discharge and durability time. In order to producing the hydrograph, we used a device for adjusting the speed of pump motor and generating the variable discharge according to actual discharge time series. In the inlet pipe of pump, a magnetic flow meter is located that Measures the discharge in per one tenth of a second. Thus, the system verifies of requested discharge at any time. The results show that one of the influential parameters that affect the scour around the spur dike is the durability time of hydrograph. We concluded that when the durability time increases 6-times, scour depth will increase 40 percent, because with increasing durability time, the time that spur dike exposes tensions increases. Also, the depth of scour has increased 35 percent, by increasing 25 percent of peak discharge of hydrograph that is caused by increasing stresses imposed on the bed. Finally, the resulted scour under unsteady flow was compared with the resulted scour under steady flow (With flood peak discharge), with a significant difference between the scour under steady and unsteady flow. Then, an imperial equation was proposed for calculating the scour depth under hydrograph. This equation was obtained by adding the unsteady coefficient of flow in the equation of equilibrium scour depth under steady flow. This unsteady coefficient of flow includes effective parameters of hydrograph such as peak flow of hydrograph, peak time, durability time of hydrograph and equilibrium time of scour.

فهرست مطالب Research

فصل ۱ ................................................................................................................................. ۱
کلیات ................................................................................................................................... ۱
۱ ۱ آبشکن - .............................................................................................................................. ۱
۲ ۱ تقسیم بندی انواع آبشکن - .......................................................................................................... ۳
۶ ۵ ۶ تقسیم بندی بر اساس شکل - - ......................................................................................... ۰
۵ ۵ ۶ تقسیم بندی بر اساس امکان عبور جریان از بدنه آبشکن - - ........................................................ ۴
۰ ۵ ۶ تقسیم بندی بر اساس استغراق آبشکن - - ............................................................................ ۴
۴ ۵ ۶ تقسیم بندی بر اساس زاویه اتصال آب شکن به ساحل - - ........................................................... ۴
۱ ۵ ۶ تقسیم بندی بر اساس انعطاف پذیری آب شکن - - .................................................................... ۴
۶ ۵ ۶ تقسیم بندی بر اساس طول آب شکن - - ............................................................................... ۱
۳ ۱ ضرروت انجام تحقیق - .............................................................................................................. ۵
۴ ۱ جنبه نوآوری - ....................................................................................................................... ۶
۵ ۱ اهداف - .............................................................................................................................. ۷
۶ ۱ محدودیتهای موجود در تحقیق - .................................................................................................... ۷
۷ ۱ معرفی ساختار کلی رساله - .......................................................................................................... ۸
فصل ۲ ................................................................................................................................. ۹
مروری بر تحقیقات گذشته ........................................................................................................ ۹
۱ ۲ مطالعات انجام - شده در زمینه آبشستگی پیرامون آبشکنها ........................................................................ ۹
جمع بندی .............................................................................................................................. ۱۶
۲ ۲ مروری بر مطالعات آبشستگی حول سازه - ها در جریان های غیردائمی ........................................................... ۱۷
فصل ۳ ............................................................................................................................... ۲۲
تجهیزات آزمایشگاهی و مشخصات آزمایشات ............................................................................ ۲۲
۱ ۳ تجهیزات آزمایشگاهی - ............................................................................................................ ۲۸
۶ ۶ ۰ کانال آزمایشگاهی - - .................................................................................................. ۵۲
۶ ۶ ۶ ۰ مخزن ورودی کانال - - - ......................................................................................... ۰۳
۵ ۶ ۶ ۰ مسیر مستقیم بالادست - - - .................................................................................... ۰۳
۰ ۶ ۶ ۰ مسیر قوسی و مسیر پائین - - - دست ......................................................................... ۰۶
۴ ۶ ۶ ۰ خروجی کانال - - - ............................................................................................... ۰۵
۵ ۶ ۰ پمپ مورد استفاده - - ................................................................................................. ۰۵
۰ ۶ ۰ دبی سنج آلتراسونیک - - ............................................................................................. ۰۰
۴ ۶ ۰ دستگاه تولید جریان غیردائمی - - ................................................................................... ۰۰
۱ ۶ ۰ آبشکن تیغه ای - - ..................................................................................................... ۰۶
۶ ۶ ۰ سیستم ثبت تصویر و فیلم نتایج آزمایشات - - ..................................................................... ۰۶
ب
۷-۶-۰ سیستم اندازه گیری توپوگرافی بستر ............................................................................ ۰۷
۲-۶-۰ دستگاه تسطیح کننده بستر ...................................................................................... ۰۲
۱-۶-۰ مصالح بستر ......................................................................................................... ۰۲
۶۳-۶-۰ مشاهدات کیفی ................................................................................................... ۰۱
۶-۶۳-۶-۰ تزریق جوهر رنگی ........................................................................................ ۰۱
۵-۶۳-۶-۰ استفاده از ربانهای رنگی .................................................................................. ۰۱
۰-۶۳-۶-۰ استفاده از نخ های رنگی ................................................................................. ۴۳
۲-۳ آنالیز ابعادی ....................................................................................................................... ۴۱
۶-۵-۰ معرفی پارامترهای موثر بر عمق آبشستگی حول آبشکن ...................................................... ۴۶
۶-۶-۵-۰ پارامترهای بیان کننده وضعیت هندسی رودخانه ....................................................... ۴۶
۵-۶-۵-۰ پارامترهای مشخصه ذرات بستر و شرایط سیال ........................................................ ۴۶
۰-۶-۵-۰ پارامترهای مربوط به آبشکن .............................................................................. ۴۵
۴-۶-۵-۰ پارامترهای مشخصه جریان ................................................................................ ۴۵
۶. برای جریان دائمی ............................................................................................. ۴۵
۵. برای هیدروگراف هایی با مشخصات مختلف................................................................. ۴۵
۵-۵-۰ انجام آنالیز ابعادی .................................................................................................. ۴۵
۰-۵-۰ شبیه سازی هیدروگراف ........................................................................................... ۴۴
و نسبت سرعت جریان به سرعت بحرانی در پیک هیدروگراف uc ۴-۵-۰ تعیین
c p u
u 




۴۱ ................. 
۱-۵-۰ تغییرات دبی و عمق جریان در هیدروگراف ها .................................................................. ۴۶
۳-۳ آزمایشات مقدماتی و نحوه برداشت ها و اندازه گیری ها ......................................................................... ۴۶
۶-۰-۰ توسعه یافتگی جریان در فلوم مورد آزمایش ..................................................................... ۴۷
۵-۰-۰ نحوه اشباع کردن بستر ............................................................................................ ۴۲
۰-۰-۰ اندازهگیری پارامترهای آبشستگی ............................................................................... ۴۱
۴-۰-۰ نحوه برداشت پروفیل بستر ناشی از آبشستگی ................................................................. ۱۳
۱-۰-۰ اندازهگیری عمق جریان ........................................................................................... ۱۶
۶-۰-۰ نحوه انجام آزمایش ................................................................................................. ۱۵
۶-۶-۰-۰ جریان دائمی ................................................................................................ ۱۵
۵-۶-۰-۰ جریان غیردائمی ............................................................................................ ۱۰
۴-۳ آزمایشات در شرایط جریان دائمی ................................................................................................ ۵۳
۵-۳ آزمایشات در شرایط جریان غیردائمی ............................................................................................ ۵۴
۶-۱-۰ آزمایشات بررسی شدت جریان در پیک هیدروگراف
c p u
u 


۱۱ ............................................ 
۰ - ۱ - تعادل زمان به تداوم زمان نسبت تاثیر ی بررس شات ی آزما ۵ 



e
d
t
t
۱۶ ........................................
۰ - ۱ - تداوم زمان به ک ی پ زمان نسبت ) دروگراف ی ه ی چولگ تاثیر ی بررس شات ی آزما ۰ 

 
d
p
t
t ۱۲ ................ )
۴-۱-۰ آزمایشات بررسی تاثیر هیدروگراف های متوالی ............................................................... ۶۳
۱-۱-۰ آزمایشات بررسی اثر حذف شاخه نزولی ........................................................................ ۶۶
ج
۶ ۱ ۰ آزمایشات بررسی اثر هیدروگراف مثلثی - - ......................................................................... ۶۰
۷ ۱ ۰ آزمایشات بررسی هیدروگراف هایی با شرایط متفاوت و حجم هیدروگراف یکسان - - ......................... ۶۴
فصل ۴ ............................................................................................................................... ۷۶
تحلیل آزمایشات آبشستگی حول آبشکن تحت جریان دائمی ......................................................... ۷۶
۱ ۴ الگوی جریان و آبشستگی حول آبشکن در حالت جریان دائمی - ................................................................. ۶۷
۲ ۴ نتایج پارامترهای آبشستگی - ....................................................................................................... ۷۲
۶ ۵ ۴ نتایج نهایی ابعاد حفره آبشستگی - - ................................................................................ ۷۰
۵ ۵ ۴ تغییرات زمانی پارامترهای آبشستگی - - ............................................................................ ۷۴
۳ ۴ ارائه رابطه تجربی برای محاسبه تغییرات زمانی عمق و ابعاد حفره - آبشستگی .................................................. ۷۸
۶ ۰ ۴ رابطه تجربی برای محاسبه تغییرات زمانی عمق آبشستگی - - .................................................. ۷۲
۵ ۰ ۴ رابطه ابعاد حفره با حداکثر عمق آبشستگی - - .................................................................... ۲۶
۴ ۴ ارزیابی روابط برآورد تغییرات زمانی عمق آبشستگی - ............................................................................. ۸۳
) الف( معادله کلمن و همکاران ) ۵۳۳۰ ............................................................................... ۲۰
) ب( معادله الیوتو و هگر ) ۵۳۳۵ ....................................................................................... ۲۱
فصل ۵ ............................................................................................................................... ۲۲
نتایج آبشستگی حول آبشکن در شرایط جریان غیردائمی .............................................................. ۲۲
۱ ۵ الگوی جریان و آبشستگی حول آبشکن تحت جریان غیردائمی - ................................................................. ۸۸
۲ ۵ بررسی تاثیر پارامترهای مختلف هیدروگراف بر پارامترهای آبشستگی - .......................................................... ۹۹
۶ ۵ ۱ بررسی تاثیر شدت جریان پیک هیدرورگراف بر پارامترهای آبشستگی - - ..................................... ۱۳
۵ ۵ ۱ بررسی تاثیر زمان تداوم هیدروگراف بر پارامترهای آبشستگی - - ............................................... ۱۰
۰ ۵ ۱ بررسی چولگی هیدروگراف بر پارامترهای آبشستگی - - .......................................................... ۱۱
۴ ۵ ۱ بررسی تاثیر هیدروگراف های متوالی بر پارامترهای آبشستگی - - ............................................. ۶۳۱
۱ ۵ ۱ بررسی تاثیر حذف شاخه - - نزولی هیدروگراف ها بر پارامترهای آبشستگی ................................. ۶۶۰
۶ ۵ ۱ بررسی اثر هیدروگراف مثلثی بر پارامترهای آبشستگی - - ..................................................... ۶۶۲
۷ ۵ ۱ بررسی اثر هیدروگراف هایی با حجم یکسان و شرایط متفاوت بر پارامترهای آبشستگی - - ............... ۶۵۴
۳ ۵ ارائه رابطه تجربی جهت محاسبه - ابعاد حفره آبشستگی در شرایط جریان غیردائمی ........................................... ۱۲۷
۶ ۰ ۱ روش اول جهت محاسبه - - ابعاد حفره آبشستگی در شرایط جریان غیردائمی ............................. ۶۵۷
۶ ۶ ۰ ۱ رابطه - - - تجربی جهت محاسبه عمق آبشستگی نهایی در شرایط جریان غیردائمی ................. ۶۰۳
محاسبه ضریب اصلاحیه برای اعمال هیدروگراف های متوالی .................................................... ۶۰۰
۵ ۶ ۰ ۱ رابطه - - - تجربی جهت محاسبه سایر ابعاد حفره آبشستگی نهایی در شرایط جریان غیردائمی .... ۶۰۴
۵ ۰ ۱ روش دوم جهت محاسبه - - ابعاد حفره آبشستگی در شرایط جریان غیردائمی ............................. ۶۴۳
۴ ۵ بررسی مدل هیدروگراف پله - ای در محاسبه تغییرات زمانی عمق آبشستگی .................................................. ۱۴۴
۶ ۴ ۱ پله - - ای کردن هیدروگراف سیل ................................................................................. ۶۴۱
۵ ۴ ۱ نحوه محاسبه - - تغییرات زمانی عمق آبشستگی با استفاده از مدل هیدروگراف پله ای ................... ۶۴۶
۰ ۴ ۱ نتایج محاسباتی تغییرات - - عمق آبشستگی با استفاده از معادلات تجربی جریان دائمی ................. ۶۴۷
۶ ۰ ۴ ۱ هیدروگراف با دبی پیک یکسان و زمان تداوم متفاوت - - - ............................................... ۶۴۲
۵ ۰ ۴ ۱ هیدروگراف با زمان تداوم و دبی پیک یکسان و نسبت زمان پیک به تداوم متفاوت - - - ............. ۶۱۳
۰ ۰ ۴ ۱ هیدروگراف - - - های متوالی با زمان تداوم و دبی پیک یکسان .......................................... ۶۱۶
د
جمع بندی نتایج محاسباتی عمق آبشستگی ناشی از هیدروگراف های مختلف .............................. ۶۱۰
فصل ۷ ............................................................................................................................ ۱۵۴
نتیجه گیری و پیشنهادات ..................................................................................................... ۱۵۴
پیشنهادات .............................................................................................................. ۶۶۳

نمایش کامل متن

Experimental investigation scouring around spur dike under unsteady Flow Keywords:

Experimental investigation scouring around spur dike under unsteady Flow authors