مقاله مقایسه نتایج آبشستگی پایه های پل دوم رودخانه میناب با استفاده از مدل یک بعدی HECدرRAS و سه بعدی FLOWدر3D فایل ورد (word) دارای 12 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله مقایسه نتایج آبشستگی پایه های پل دوم رودخانه میناب با استفاده از مدل یک بعدی HECدرRAS و سه بعدی FLOWدر3D فایل ورد (word)   کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله مقایسه نتایج آبشستگی پایه های پل دوم رودخانه میناب با استفاده از مدل یک بعدی HECدرRAS و سه بعدی FLOWدر3D فایل ورد (word) ،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله مقایسه نتایج آبشستگی پایه های پل دوم رودخانه میناب با استفاده از مدل یک بعدی HECدرRAS و سه بعدی FLOWدر3D فایل ورد (word) :

–
چکیده

پل ها از شاهراه های حیاتی هر کشور محسوب می شوند، مسئله آبشستگی موضعی در اطراف پایه ها ی پل همواره با عنوان پدیده ای نامطلوب که پایداری پل ها را به مخاطره انداخته و موضوع بسیاری از تحقیقات انجام شده در صـد سـال اخیـر می باشد. این موضوع یکی از مسائل مطرح در علم مهندسی رودخانه و سازه های آبی است . امروزه اصول علمـی طراحـی سازه ای پل ها به خوبی شناخته شده، ولی تاکنون تئوری واحدی جهت تخمین آبشستگی موضعی در اطراف پایـههـای پـل ارائه نشده که علت آن پیچیدگی مسئله آبشستگی می باشد. در تحقیق پیش رو با استفاده از مدل عددی یـک بعـدی و سـه بعدی به مسئله آبشستگی در پل دوم رودخانه میناب و مقایسه نتایج حاصله پرداخته شده است، یافته های تحقیـق نشـان مـی دهد که مدل های سه بعدی به دلیل اختیار عمل بیشتر در مدل سازی سازه ها، ارزیابی دقیـق تـری از نحـوه شـکل گیـری و توسعه آبشستگی در پایه های پل ها را نسبت به مدل های یک بعدی را دارا می باشند.

واژگان کلیدی: آبشستگی موضعی، پل دوم رودخانه میناب،پایه پل، HEC-RAS، Flow-3D

مقدمه

رودخانه میناب مهمترین رودخانه آب شیرین استان هرمزگان می باشدکه سد استقلال میناب بر روی این رودخانه واقع شـده اسـت. در فاصله 5 کیلومتری پایین دست سد، پل اول رودخانه میناب و به فاصله تقریبی 1500 متر بعد از پل اول، پل دوم به قصد مسـیر کمربنـدی میناب- جاسک مورد بهره برداری قرار گرفته است. یکی از مهمترین عوامل تخریب پلها ، مسئله آبشستگی موضعی در اطـراف پایـههـای آن می باشد. به طور کلی طراحی، محاسبه و احداث پایههای پل، از مهمترین و حساسترین مراحل یک پروژه پل سازی میباشند، بخصوص هنگامی که پل در محل عبور یک رودخانه واقع شده باشد. در این زمان، طراح باید برای انتخاب طول و تعداد دهانهها و عمـق حـداقل پـی پایهها، اطلاعات هیدرولوژیکی و هیدرولیکی منطقه را در نظر گرفته، مورد تجزیه وتحلیل قرار دهد. مهمترین عامل میزان فرسایش بستر می باشد که در صورت بی توجهی به آن، می بایستشاهد عواقب خطرناکی از جمله تهدید پایداری پـل و نهایتـاً تخریـب آن بـود. در تحقیـق پیش رو، به مقایسه نتایج حاصل از آبشستگی پایه های پل دوم رودخانه میناب با استفاده از مدل های یـک بعـدی (بـا اسـتفاده از نـرم افـزار (HEC-RAS و سه بعدی (با استفاده از نرم افزار (Flow-3D با در نظر گرفتن اکثر عوامل (توپوگرافی منطقه، سـازه هـای موجـود و ;) در اثر وقوع دبی سیلابی با دوره بازگشت صد ساله، 2723) متر مکعب بر ثانیه) پرداخته شده است.

حالت های مختلف فرسایش (آبشستگی)

آبشستگی حاصل از جریان رودخانه در پلها را میتوان از این منظر به سه نوع تقسیم نمود.(: (Melville& Coleman, 2002 -1 آبشستگی عمومی1 که باعث کاهش تراز بستر رودخانه می شود. -2 آب شستگی موضعی2 کـه ناشـی از برخوردمسـتقیم آب بـه سـازه هیدرولیکی میباشد -3 آبشستگی انقباضی3 با کاهش سطح مقطع رودخانه و به تبع آن بالا رفتن سرعت، در بستر رودخانه ایجاد میشود.

آبشستگی پایه پل یکی از انواع آبشستگی موضعی است که با ایجاد یک گودال اطراف پایه در نتیجـه جابجـایی رسـوب بـه وسـیله جریان، خود را نمایان می سازد. بنابراین، لازم است که مکانیسم آبشستگی به همراه ساختار جریان مربوط به اطراف پایه پل توصـیف شـود. در حالت عمومی، وجود یک سازه آبی به طور مثال وجود پایه پل در بستر رودخانه موجب میگردد تا سرعت جریان در برخورد بـه سـازه، در سطح بالادست سازه صفر شود و یک جدایی سه بعدی در لایه مرزی جلوی سازه را موجب گردد. با توجه بـه اینکـه سـرعت جریـان از سطح آب تا بستر از ماکزیمم مقدار خود به صفر کاهش مییابد، لذا مقدار فشار ایستایی نیز متناسب با سرعت از سـطح آزاد آب بـه سـمت بستر کاهش می یابد و این گردایان فشار باعث ایجاد جریان رو به پایین میگردد. جریان روبه پایین به علت وجـود گرادیـان فشـار ایسـتایی منفی روبه پایین از جریان غیر یکنواخت رسیده به سطح بالادست توسعه مییابد. برهم کنش بین جریان روبه پایین و لایه مـرزی افقـی روی بستر، باعث ایجاد گردابه در جریان میگردد. این دو سیستم به دور سازه پیچیده و بـه شـکل نعـل اسـب (در پـلان) اطـراف سـازه را احاطـه می نمایند. از این رو گردابه ایجاد شده به گرداب نعل اسبی4 شناخته میشود. تأثیر گرداب نعلاسبی بـر روی بسـتر، جابجـایی مـواد از کنـار
سازه میباشد. .(Breusers, Nicollet & Shen., 1977)
معرفی مدل و معادلات حاکم بر جریان

معادلات حاکم

نرم افزارFlow-3D نرم افزاری چند جانبه و سازگار با شرایط پیچیده جریان در مدل سازی به صورت دو بعدی و سه بعدی اسـت.

1 – General Scour 2 – Local Scour 3 – Contraction Scour 4- Horse Shoe Vortex

این نرم افزار مختص دینامیک سیالات محاسباتی((CFD بوده و توسط شرکت فلـو سـاینس (Flow Science) ارائـه شـده اسـت. روش حل معادلات در این نرم افزار بر اساس روش حجم محدودمی باشد. این مدل عددی در جریانهای سه بعدی غیر ماندگار کـه دارای سـطح آزاد و هندسه پیچیده هستند کاربرد دارد. نرم افزار Flow-3D توانایی نمایش تغییرات لحظهای پارامترهای هیدرولیکی مختلف مانند عمق و سرعت در جهات مختلف و در هر مقطع دلخواه از سازه را به صورت فایل متنی یا گرافیکی داراست. یکی دیگر از خروجـیهـای برنامـه نمایش دو بعدی تغیرات پارامتر های هیدرولیکی است. بدین صورت که امکان بررسی تغییرات پارامترهای هیـدرولیکی در طـول، عـرض و پلان سازه به سهولت امکان پذیر است. نمایش سه بعدی تغییرات پارامترهای هیدرولیکی مختلف در هر لحظه از جمله تواناییهای دیگر این نرم افزار است.(قاسم زاده، 1392، سیفی و همکاران، .(1392

معادلات مورد استفاده این تحقیق شامل اصل بقا جرم (فرمول 1 و (2، و اندازه حرکت (فرمول 3 تا (10، به شرح زیـر اسـت. (قاسـم زاده، (1392
(1) uAx wAz vAy uAxR
RDIFRSOR x z y x t VF
که در آن :VFحجم سیال، :دانسیته سیال، RSOR :ترم چشمه جرم است. u ، v وw به ترتیب مؤلفههای سرعت در مختصات کارتزین (x,y,z) و یا مختصات استوانهای((r,,z است. A x،A yوAz به ترتیب مساحتهای المان در جهت عمود بر مؤلفـههـای x، y و z است. ضریب و R مربوط به نوع سیستم مختصات بوده و در مختصات کارتزین R=1 و 0اسـت. تـرم اول (RDIF) در سـمت راست ترم دیفیوژن تلاطم بوده و عبارتست از:
(2) Ax
z A R y A R x A RDIF
x x
C p z z y y x
ضریب p برابر است با که ضریب ویسکوزیته و Cp عدد اشمیت تلاطم است. این نوع دیفیوژن جرم مربـوط بـه

فرآیند های اختلاط تلاطم در سیالات با دانسیته غیر یکنواخت است. معادلات حرکت سیال در 3 بعد شـامل معـادلات نـاویر_اسـتوکس بـا پارهای ترم های اضافه تر بشرح زیر می باشد:
(3) RSOR 1 P Ayv2 u u u 1 u
u fx Gx wAz vAyR uAx
x xVF x t
VF z y VF
که در آن :Gx شتاب جرمیدر جهت x و f x : شتاب گرانروی در جهات x اسـت، بـرای جهـت هـای y و z، شـتاب جرمـی و
شتاب گرانروی در همان جهت در معادله شماره (3) قرار می گیرد. شتاب گرانروی در راستای x از رابطه شماره (4) به دست می آید.

(4) A xx A xz A xy A R xx A wsx x f V

y yy x x z z y y x F
x
تنش های برشی , yz , xz , xy , zz , yy xx در معادلات بالا، از معـادلات زیـر بدسـت مـیآینـد. (قاسـم زاده،
(1392
(5) u w v 1u u
x z xRy xx 2 x 3


(6) u w v 1 u u v
x z R y 3 x x yy 2 y

(7) u w v R 1u w
zz 2
x z y x 3 z