پایان نامه بررسی و مقایسه نرم افزارهای طراحی سدهای انحرافی و ارائه یک نرم افزار پیشنهادی به منظور طراحی سدها

دسته: عمران

فرمت فایل: doc

حجم فایل: 11729 کیلوبایت

تعداد صفحات فایل: 204

پایان نامه بررسی و مقایسه نرم افزارهای طراحی سدهای انحرافی و ارائه یک نرم افزار پیشنهادی به منظور طراحی سدها

چکیده

با توجه به محدودیت منابع آب ناشی از موقعیت جغرافیایی و وضع اقلیمی کشورمان، ناگزیر به استفاده بهینه از منابع آب موجود هستیم. یکی از روشهای اساسی و زیربنایی در بهره برداری از منابع آب، مهار آبهای سطحی می باشد.

مهار آبهای سطحی و احداث سدهای مخزنی و آببندها و بندهای انحرافی از زمانهای دور مورد توجه مردم کشورمان بوده است. در سالهای اخیر استفاده از جریانهای موجود رودخانه ها همزمان با استفاده از رودخانه ها بعنوان مجرای انتقال آبهای ذخیره شده در سدهای مخزنی، مجددًا مطرح گردیده و در این زمینه اقدامات و سرمایه گذاریهای بسیاری برای احداث سازه های آبگیری از رودخانه ها انجام شده است. هرچند سرمایه گذاریهای مذکور در این مدت کوتاه، بسیار ثمربخش بوده و نقش مؤثری در احداث و بهره برداری از تأسیسات آبگیری داشته است، ولی نسبت به سطح اراضی آبی که با انهار سنتی آبیاری می شوند و حجم آبی که بوسیله این انهارمنتقل می گردند، بسیار ناچیز می باشند.

با توجه به موارد فوق و ضرورت بهره برداری هرچه بیشتر از پتانسیل آبهای جاری در کشور، لزوم تبدیل سیستمهای نامطمئن سنتی به تأسیسات مدرن و مطمئن آبگیری (سدهای انحرافی) که با رعایت کلیه اصول و ضوابط فنی و اقتصادی طرح می شوند، احساس می گردید.

وابستگی شدید اجزاء مختلف سدهای انحرافی به یکدیگر و ضرورت انجام آزمونهای متفاوت و متعدد برای به انجام رساندن طرح سدهای انحرافی، موجب صرف هزینه و زمان زیادی می گردد. در عین حال عدم وجود استاندارد و شیوه مشخص محاسباتی، کنترل کارهای انجام شده را با دشواری روبرو می سازد.

تأسیسات آبگیری، تأسیسات انحراف، آبگیر

تأسیسات آبگیری 1: به مجموعه ساختمانها و تجهیزات هیدرومکانیکی که در ابتدای سیستم تأمین آب قرار گرفته و به منظور هدایت جریان مورد نیاز از رودخانه به سیستم انتقال آب طراحی شده اند، تأسیسات آبگیری می گویند. این تأسیسات شامل تأسیسات انحراف آب 2 و احتمالا’ بسته به مورد، ایستگاههای پمپاژ با ارتفاع کم 3 حوضچه های رسوبگیر ثقلی و وسایل اندازه گیری آب می باشد. (شکل 2-1-a)

وظایف سدهای انحرافی

وظیفه سدهای انحرافی مشابه سدهایی است که در سیستمهای انحراف کوچک بکار می روند، می باشد. برای تأمین NWL مورد نیاز و کنترل سیلاب عبوری مورد استفاده قرار می گیرد.

اما ساخت این سدهای انحرافی کاملا’ متفاوت با پروژه های کوچک معرفی شده می باشد. این سدها بجای سرریز آزاد و مجرای تخلیه رسوبات کم پهنا، شامل یک سد انحرافی دریچه دار با پایه های بتنی با شیب ملایم در بالادست می باشد. وظیفه مجرای تخلیه رسوبات می تواند به دهانه های سد دریچه ای واگذار گردد. یک سد دریچه ای بسیار گرانتر از یک سرریز آزاد می باشد. اینجا دلایل مختصری برای اتخاذ این راه حل ذکر می گردد:

بستن کانال رودخانه با یک سرریز آزاد تغییرات برگشت ناپذیری در ریخت شناسی کانال و شرایطجریان بوجود می آورد. بعضی از این تغییرات باعث شروع کف کنی می گردد.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

1- مقدمه 1

2- معیارهای عمومی طرحهای انحراف آب از رودخانه 5

2-1- تعاریف 6

2-1-1- تأسیسات آبگیری، تأسیسات انحراف، آبگیر 6

2-1-2- ترکیب بندی سیستم تأمین آب 7

2-2- وظایف تأسیسات آبگیری 9

2-3- هیدرولیک آبگیرها 9

2-4- ضرورت وجود سدانحرافی در طرح جانمایی آبگیرها 10

2-5- وظایف سدهای انحرافی 12

3- آشنایی با سدهای انحرافی 16

3-1- کلیات 17

3-2- تأسیسات انحراف 17

3-2-1- اجزاء تأسیسات انحراف 17

3-3- سدهای انحرافی 18

3-3-1- اجزاء اصلی سدهای انحرافی 18

3-3-2- انواع سدهای انحرافی 20

3-3-2-1- سد انحرافی با سرریز آزاد 20

3-3-2-2- سد انحرافی با سرریز دریچه ای 21

3-3-2-3- سدهای انحرافی مختلف 21

3-4- ضوابط کلی طراحی 23

3-4-1- محل سد انحرافی 23

3-4-2- شرایط محل سد انحرافی 23

3-4-3- نیروهای وارد به سدهای انحرافی 24

3-4-4- عوامل مؤثر در انتخاب نوع سد انحرافی 25

3-4-5- تعیین رقوم تاج سد 26

3-4-6- طول تاج 26

3-5- جمع بندی 27

4- روشهای طراحی اجزاء سدهای انحرافی 28

4-1- طراحی هیدرولیکی سرریز اوجی 29

4-1-1- مقدمه 29

4-1-2- انواع سرریزهای سدهای انحرافی 29

4-1-3- سرریزهای بدون کنترل 30

4-1-3-1- سرریز اوجی 31

4-2- طراحی هیدرولیکی حوضچه آرامش 32

4-2-1- مقدمه 32

4-2-2- پرش هیدرولیکی 34

4-2-3- مقایسه حوضچه های آرامش مستطیلی و ذوزنقه ای 35

4-2-4- عمق حوضچه آرامش براساس بلندای هیدرولیکی موجود 36

4-2-5- شرایط پایاب 38

4-3- طراحی تأسیسات در مقابل آبشستگی 40

4-3-1- عمل آبشستگی 40

4-3-2- روش مقابله با آبشستگی 42

4-3-3- محاسبه پارامترهای آبشستگی و طرح لایه حفاظتی سنگپوش 46

4-4- تراوش در بستر سدهای انحرافی و محاسبه زیرفشار و طراحی دیوار آببند 47

4-4-1- تشریح و مقایسه روشهای محاسبه زیرفشار در سدهای انحرافی 47

4-4-2- طرح سد انحرافی روی پی های نفوذپذیر 47

5- مقایسه نرم افزارهای موجود طراحی سدهای انحرافی 54

5-1- مقدمه 55

5-2- نرم افزار Ansys 56

5-3- نرم افزار 77 WS 57

5-4- نرم افزار 2 DAM 60

5-5- طراحی به کمک صفحات گسترده (نرم افزار Excel) 63

5-6- نرم افزار 3D Flow 67

6 – معرفی برنامه کامپیوتری طراحی اجزاء سد انحرافی 69

6-1- مقدمه 70

6-2- معرفی برنامه طراحی هیدرولیکی سد انحرافی (HD-Dam) 70

6-2-1- طراحی سرریز اوجی و حوضچه آرامش 71

6-2-2- استاندارد USBR جهت طرح سرریز اوجی 72

6-2-2-1- هیدرولیک سرریز اوجی بدون کنترل 72

6-2-2-2- دبی جریان از روی سرریز اوجی بدون کنترل 75

6-2-2-3- ضریب تخلیه برای سرریز اوجی بدون کنترل 77

6-2-2-4- سرریزهای اوجی کنترل شده 83

6-2-3- طراحی هیدرولیکی حوضچه آرامش 86

6-2-3-1- حوضچه آرامش برای اعداد فرود کمتر از 1.70 86

6-2-3-2- حوضچه آرامش برای اعداد فرود بین 1.70 تا 2.50 86

6-2-3-3- حوضچه آرامش برای اعداد فرود بین 2.50 تا 4.50 87

6-2-3-4- حوضچه آرامش برای اعداد فرود پائین (حوضچه نوع IV اصلاح شده) 90

6-2-3-5- حوضچه هایی با اعداد فرود بیشتر از 4.50 91

6-2-3-6- حوضچه آرامش SAF 94

6-2-4- محاسبه پارامترهای آبشستگی و طرح لایه حفاظتی سنگپوش 97

6-2-4-1- روشن نواک برای تعیین عمق گودال آبشستگی 98

6-2-4-2- روش نواک برای تعیین ابعاد و ضخامت طول سنگپوش و دیوار آببند 98

6-2-4-3- روش سازمان عمران آمریکا برای تعیین اندازه سنگهای سنگپوش حفاظتی 100

6-2-5- برنامه های فرعی Open File ,Save File ,Save As File ,New File 101

7 – معرفی برنامه کامپیوتری کنترل پایداری سد انحرافی 102

7-1- مقدمه 103

7-2- معرفی برنامه پایداری سد انحرافی (SC-Dam) 103

7-2-1- زیر برنامه XYA 104

7-2-2- زیر برنامه Calculate Uplift 104

7-2-2-1- روش بلای برای محاسبه زیر فشار در سدهای انحرافی 105

7-2-2-2- روش لین (نظریه خزش وزنی) برای محاسبه زیر فشار در سدهای انحرافی 108

7-2-3- زیربرنامه Combo 110

7-2-3-1- نیروهای مؤثر بر عناصر سد انحرافی 110

7-2-3-2- ترکیب بارگذاری 120

7-2-3-3- مبانی آنالیز و فرضیات 122

7-2-3-4- علائم برای شرایط بارگذاری 123

7-2-3-5- پایداری قائم 127

7-2-3-6- پایداری واژگونی 127

7-2-3-7- پایداری لغزشی 128

7-2-3-8- آنالیز تنش به روش ثقلی 136

7-2-3-9- سازه سرریزهای دریچه دار سدهای انحرافی 137

7-2-4- زیربرنامه های Open File ,Save File ,Save As File ,New File 143

8- صحت سنجی و کاربرد برنامه های SC-Dam ,HD-Dam و توانایی های اختصاصی آنها 144

8-1- مقدمه 145

8-2- آزمونها 145

8-2-1-آزمون صحت سنجی زیربرنامه Spillway Design در طرح یک سرریز اوجی

بدون پایه 145

8-2-2-آزمون صحت سنجی زیربرنامه Spillway Design، Elements of Nappe-

Shaped Crest Profile – در طرح یک سرریز اوجی بدون پایه 148

8-2-3-آزمون صحت سنجی زیربرنامه Spillway Design در طرح یک سرریز اوجی پایه دار 151

8-2-4-آزمون صحت سنجی زیربرنامه Spillway Design در طرح یک سرریز لبه پهن 153

8-2-5-آزمون صحت سنجی زیربرنامه Protection در محاسبات حفاظت های

بالادست و پائین دست 154

8-3- کاربرد برنامه ها 156

8-4- توانایی های اختصاصی برنامه HD-Dam 164

8-5- توانایی های اختصاصی برنامه SC-Dam 164

8-6- جمع بندی 165

6- نتیجه گیری و پیشنهادات 166

6-1- کلیات 167

6-2- کارهای انجام شده در این پایان نامه 167

6-3- نتیجه گیری 168

6-4- پیشنهادات برای ادامه کار 168

پیوست الف – راهنمای استفاده از برنامه ها 170

مراجع 183

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل 2-1- شمای کلی تأسیسات آبگیری، تأسیسات انحراف، آبگیر 7

شکل 2-2- طبقه بندی کلی قسمتها و اجزای سیستم تامین آب 8

شکل 2-3- شکل عمومی جریان در محل انحراف آب از یک رودخانه 11

شکل 2-4- روش های جلوگیری از عدم پایداری سرشاخه ها 15

شکل 3-1- قسمت های مختلف یک بند انحراف 19

شکل 3-2- مقاطع عرضی تیپ سرریز ثابت 20

شکل 3-3- مقاطع عرضی تیپ سرریزهای دریچه دار 22

شکل 4-1- انواع پروفیل سرریز بدون کنترل 31

شکل 4-2- چگونگی پیشرفت طراحی اجزاء اتلاف انرژی در پائین دست سدها 33

شکل 4-3- پروفیلهای مختلف پرش هیدرولیکی براساس عدد فرود 34

شکل 4-4- تعیین عمق حوضچه آرامش براساس اختلاف بلندای بین سطح مخزن و سطح پایاب 37

شکل 4-5- طبقه بندی شرایط پایاب برای طرح حفاظت در برابر آبشستگی پائین دست 38

شکل 4-6- الگوی کلی آبشستگی در پائین دست حوضچه آرامش 40

شکل 4-7- نمونه هایی از آبشستگی در پائین دست دو سد انحرافی 42

شکل 4-8- راه حل اساسی برای مستهلک کننده انرژی در پائین دست سرریز 43

شکل 4-9- کف بند و حفاظت انتهایی پائین دست 46

شکل 4-10- شبکه جریان، زیر یک سرریز لبریز، بدون کنترل کننده جریان نشتی 48

شکل 4-11- مطالعه شبکه جریان با کف بند بالادست 49

شکل 4-12- مطالعه شبکه جریان برحسب موقعیت دیوار آب بند 50

شکل 4-13- مطالعه نیروی زیرفشار برحسب موقعیت دیوار آب بند 52

شکل 4-14- طرح پیشنهادی سرریز روی پی های نفوذپذیر 53

شکل 5-1- شمای کلی یک سد جهت محاسبه وزن و نیروهای وارد برآن 64

  • دانلود

برای دانلود این فایل اینجا کلیک نمایید

The PDF version of this page!

پایان نامه بررسی و مقایسه نرم افزارهای طراحی سدهای انحرافی و ارائه یک نرم افزار پیشنهادی به منظور طراحی سدها