مدل سازی تقسیم جریان در رودخانه های شاخه ای

کاربران گرامی محتوای فایل کاملتریـن و بهتریـن پایان نامه مدل سازی تقسیم جریان در رودخانه های شاخه ای می باشد که در قالب فایل word و در حجم 81 صفحه با کیفیت عالی توسط تیم وب سایت راهنمای دانشجو تهیه و تنظیم شده است. جهت خرید و دانلود این فایل به روی گزینه افـزودن به سبـد خریـد کلیک نمایید.

مشخصات محصول :

عنوان: مدلسازی تقسیم جریان در رودخانه های شاخه ای

گروه: مهندسی عمران

تعداد صفحه: 81

فرمت فایل ها: word

چکیده :

عموما رودخانه ها در مناطق مختلف ، شکلهای متفاوت به خود میگیرند که بستگی به شیب و جنس بستر آن مناطق دارد. در نواحی کم شیب و دشت ها، رودخانه ها ممکن است به صورت شاخه ای درآیند و یا در سرزمین های آبرفتی که شیب در آنها کم است ، رود خانه های مئاندری پدید آیند. همینطور در مناطق کوهستانی و نیمه کوهستانی با شیب نسبتا زیاد رودخانه ها بصورت شریانی در می آیند.

در این تحقیق مدلی برای تحلیل دو بعدی جریان در رودخانه های شاخه ای تهیه شده که ضمن ارزیابی دبی در هر شاخه ، به بررسی جزئیات تغییرات تراز سطح آب و پروفیل بردارهای افقی سرعت در محل شاخه ها پرداخته است . جهت نیل به این منظور، هندسه رودخانه شاخه ای تعریف و به یک شبکه دو بعدی در پلان تبدیل گردید. پس از آن مدلسازی عددی با کاربرد مدل کامپیوتری cecad-fsf برای هفت حالت مختلف با توزیع دبی های متفاوت در شاخه ها صورت گرفت و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی آن مقایسه گردید.

تغییرات چندانی بین تراز سطح آب در مدل عددی و مدل فیزیکی ملاحظه نشد و نتیجه این مقایسه خوب و قابل قبول بود. همچنین پروفیل های سرعت در هر تست رسم شده که در مورد نحوه پروفیل بردارهای سرعت در هر کدام جداگانه بحث شده است . تستهای انجام شده ، نشان دهنده دقت خوب مدل کامپیوتری استفاده شده برای جریان زیر بحرانی است .  در پایان به بیان نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات پرداخته شده است .

فصل اول :

کلیات

مقدمه

آب مهمترین عامل طبیعی حیات برای انسانهاست . نیاز انسانها به آّب به علل گوناگون درحال فزونی است .  از این رو با مدرنیزه شدن زندگی بشر، آب و به تبع آن رودخانه ها، اهمیتی بیش از پیش از خود نشان می دهند. بارندگی ها و نزولات جوی منجر به تشکیل آبهای سطحی می شوند. جریان یافتن آب عاملی برای تشکیل آبراهه ها و رودخانه ها می باشد که در نهایت آب این رودخانه ها عموماً یا در مخزن سدها ذخیره می شود و یا به دریاچه ها و دریاها میریزد. علم هیدرولیک رودخانه میتواند در زمینه چگونگی رفتار رودخانه ها و شیؤە کنترل آن اطلاعات مفیدی در اختیار ما قرار دهد.

برای شناخت کامل یک رودخانه لازم است شکلهای مختلف رودخانه که شامل مقاطع V شکل ،U شکل و یا تک شاخه ای و چند شاخه ای است در مناطق با شیب و جنس مختلف مورد بررسی قرار گیرد. در مناطق کم شیب و دشت ها، رودخانه ها ممکن است بصورت شاخه ای درآیند. میزان تقسیم جریان بین شاخه های مختلف در مطالعات مهندسی و بهره برداری از رودخانه و طرح سازه های هیدرولیکی مربوط مفید است . اغلب برای مهندسین مفید است که رفتار جریان در محل تقاطع رودخانه مورد مطالعه و در صورت نیاز مورد کنترل قرار گیرد.

اهمیت مطالعه جریان آب رودخانه

رودخانه ها به عنوان یک منبع آبی در صنعت کشاورزی بکار رفته و بعنوان یک منبع انرژی ارزان قیمت مورد استفاده قرار میگیرند. واضح است که رودخانه از بهم پیوستن آب های سطحی و رواناب ها تشکیل می شوند و سپس به مخازن سدها، دریاچه هاو دریاها هدایت می شوند.  رودخانه ها بعلت عوامل طبیعی و مصنوعی ایجاد شده در منطقه و یا پایین دست آنها معمولاً بصورت های مختلف میتوانند مورد بررسی قرار گیرند. از این رو شناخت رفتار رودخانه ها برای پیش بینی عملکرد آنها یکی از اهداف بسیار مهم می باشد. علیرغم تحقیقات و مطالعات بسیار، هنوز بخش عمده ای از رفتار رودخانه ها ناشناخته است .

با توجه به اینکه رودخانه ها عامل مهمی برای تأمین آب شرب و نیز احداث سازه های آبی در آب می باشند.  دانستن مشخصات و رفتار جریان یعنی ارتباط بین عمق و دبی و نحؤە توزیع سرعت در مقطع عرضی رودخانه برای دقت بیشتر در ساخت سازه های هیدرولیکی و راندمان بهتر در بهره برداری مفید است . شکل کلی مقطع عرضی رودخانه ، شاخه ای بودن رودخانه ، شیب طولی ، میزان و ضریب زبری ، نوع پوششی بستر و دیواره و دیگر پارامترهای مشابه از عوامل تأثیرگذار بر رفتار جریان می باشند. پلان رودخانه نیز در مشخصات جریان تأثیرگذار است . بعنوان مثال پیچرودی یا مئاندری بودن رودخانه ، اثری خاص و یا شاخه ای بودن رودخانه اثر دیگری در جریان دارد که هر یک از اینها در صورت نیاز باید مورد بررسی جداگانه قرار گیرد.

روش های بررسی رودخانه

مهندسین رودخانه همواره به ابزاری جهت مدل کردن پدیده مورد نظر در رودخانه نیازمند بوده اند. در صورت عدم وجود و به کارگیری چنین ابزاری ، قضاوت های مهندسی غالباً باعث میگردد که طرح مورد نظر با محافظه کاری بیشتر که معمولاً با هزینه گران تر و بعضاً غیر فنی نیز می باشد، به اجرا در آورده شود. برای فرموله کردن و بررسی هر پدیده خاص رودخانه ، خصوصاً رفتار جریان در محل تقسیم و یا شاخه ای شدن رودخانه ها، نیاز به شناخت کافی از این پدیده و انواع مختلف آن می باشد تا با توجه به اطلاعات موجود، روش مناسب برای بررسی مشخص گردد.

سه روش اصلی برای تحقیق و بررسی جریان رودخانه :

روابط تحلیلی – تجربی :

استفاده ازروابط تحلیلی – تجربی ساده ترین ، سریعترین و ارزانترین روش برای بررسی رفتار جریان در رودخانه های شاخه ای می باشد. لیکن دقت این روش از دیگر روشها کمتر است . اساس این روش بر استفاده از روابط تحلیلی – تجربی که توسط محققین در طول سالیان زیاد بدست آمده ، استوار است . این روابط گزارش نتایج تعداد زیادی آزمایشات آزمایشگاهی و مطالعات موردی برروی رودخانه های شاخه ای است .

مدلسازی فیزیکی :

از مهمترین ابزار، مدلهای مقیاسی (مدلهای فیزیکی)  است که در قرن اخیر بطور گسترده ای مورد استفاده محققین و مهندسین قرار گرفته است . کاربرد جدی این مدلها که پایه تئوریک آن در قرن بیستم توسط فرود گذاشته شد، به دهه های ١٩٣٠ و ١٩٤٠ میلادی بر میگردد که با موفقیت همراه بوده است و جوابهای نسبتاً دقیقی در اختیار طراحان و مهندسین قرار داده است .

با استفاده از این روش میتوان رفتار جریان در محل شاخه ای شدن رودخانه ها را بررسی نمود. البته نباید فراموش کرد که این روش هزینه های قابل توجه برای تهیه مدل آزمایشی بهمراه داشته و همچنین مشکلات مربوط به تطبیق شرایط واقعی با مدل را نیز دارد. در هر صورت این روش به علت شبیه سازی واقعی و طبیعی کلیات پدیده ها و مشاهده ای بودن و دقت قابل قبول نتایج آن ، راه حل خوبی جهت بررسی رفتار جریان و چگونگی تقسیم آن در محل انشعاب رودخانه ها می باشد. هر چند دقت نتایج در این روش ، به دقت انتخاب مصالح بستر در مدل فیزیکی وابسته است .

مدلسازی عددی و کامپیوتری :

استفاده از مدلهای عددی و کامپیوتری روشی نسبتاً دقیق و سریع برای بررسی رفتار رودخانه های شاخه ای می باشد. این روش مبتنی بر تئوری ها و روابط ریاضی می باشد.  در مدلسازی عددی ابتدا با استفاده از روابط دیفرانسیل حاکم بر هیدرولیک رودخانه ها یک مدل کامپیوتری تهیه میگردد. پس از این مرحله و با توجه به مدل عددی تهیه شده یا موجود برای رودخانه مورد نظر، کاربرد مدل عددی با توجه به شرایط حاکم بر رودخانه و شرایط قابل انطباق با شرایط و حالات مختلف آماده می شود.  در تحقیق حاضر حالت خاصی از رودخانه های شاخه ای بصورت مدل کامپیوتری و چگونگی رفتار جریان و تقسیم آن در محل شاخه شدن مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.

هدف از تحقیق حاضر :

در پایین دست رودخانه ، بعلت کم بودن شیب بعضاً رودخانه ها بصورت شاخه ای یا حلقه ای در می آیند. میزان تقسیم جریان بین شاخه های مختلف و سرعت در هر شاخه به عوامل متعددی بستگی دارد که از آن جمله میتوان به شیب عمومی هر شاخه، ابعاد دهانه یا ابتدای شاخه، زاویه شاخه با محور عمومی رودخانه، شرایط پایین دست شاخه و نسبت تراز آب در شاخه اشاره کرد. یافتن تأثیر هر یک از این عوامل در میزان دبی ورودی به هر شاخه میتواند در مطالعات مهندسی رودخانه ها حائز اهمیت باشد و همچنین در زمینه هایی از جمله آبگیری از رودخانه ، اطلاعات فوق مفید می باشد.

در این طرح پژوهشی ، هدف اصلی مدلسازی عددی برای بررسی تأثیر شرایط پایین دست محدودٔە انشعاب در میزان دبی ورودی به هر شاخه و بررسی پروفیل سرعت در نقاط مختلف بوده است.  ضمن اینکه با مدلسازی یک نمونه رودخانه شاخه ای ، دقت اینگونه مدلسازی نیز بررسی میگردد. بدین منظور، با استفاده از نرم افزار، مدل عددی مسئله تهیه شده و نتایج مدل کامپیوتری با نتایج مدل آزمایشگاهی مقایسه گردیده تا دقت و قابلیت مدل عددی نسبت به مدل فیزیکی بررسی شود.

شیؤە تحقیق :

همانطور که میدانیم تنوع در نحوه انشعاب رودخانه ها خود به پارامترهای متعددی بستگی دارد که مهمترین این پارامترها عبارتند از :

• زاویه انشعاب
• نسبت دبی شاخه ها به دبی رودخانه اصلی
• اختلاف ارتفاع بسترهای دو رودخانه
• بازشدگی در محل انشعاب دو رودخانه
•  ابعاد و شکل مقطع عرضی شاخه ها

معمولاً در محل انشعاب ، یکی از شاخه های رودخانه که بزرگتر است بعنوان شاخه اصلی و شاخه دیگر به عنوان شاخه فرعی محسوب می شود. در این تحقیق یک حالت ساده شده از رودخانه اصلی ، که در امتداد خود به دو شاخه فرعی متقارن نسبت به محور خود تقسیم می شوند، مورد بررسی قرار گرفته است .  به طوری که اطلاعات آزمایشگاهی مورد نیاز تراز آب و دبی است .  با استفاده از نرم افزار cecad، مدل کامپیوتری رودخانه شاخه ای که شامل تراز آب ، پروفیل سرعت و رفتار جریان است تهیه گردیده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است .

مروری بر فصول مختلف پایان نامه :

تحقیق حاضردر قالب متن پایان نامه به عنوان مدلسازی جریان در رودخانه های شاخه ای می باشد که در شش فصل به شرح زیر تنظیم شده است . فصل حاضر حاوی کلیاتی در مورد تحقیق و هدف و شیوه آن می باشد. فصل دوم جریان آب در رودخانه ها می باشد، همچنین بطور خلاصه کارهای انجام شده قبلی توسط محققین ذکر شده است . فصل سوم در مورد انواع رودخانه ها و تخمین جریان در آنها بحث می کند. فصل چهارم به توضیحاتی در مورد معادلات حاکم و مدل کامپیوتری اختصاص داده شده است . در فصل پنجم در مورد مدلسازی آزمایشگاهی و عددی توضیحاتی داده می شود و به شرح و نتایج آزمایشات پرداخته شده است . در فصل ششم جمع بندی ، نتیجه گیری و پیشنهادات ارائه گردیده است .

مدل سازی تقسیم جریان در رودخانه های شاخه ای

فصل دوم :

جریان آب در رودخانه مهندسی رودخانه شناخت رفتار رودخانه و انجام فعالیتهای سازگار با طبیعت رودخانه و اجرای پروژه های مهندسی مناسب ، همواره دغدغه اصلی مهندسین این رشته بوده است . شناسایی رودخانه بحث جامع و پیچیده ای است که لازمه آن بررسی کلیه متغیرها و عوامل مؤثر در تشکیل و تغییر شکل رودخانه می باشد. مطالعه حوزه آبریز، بارشها، سیلابها، جنس زمین ، پوششهای طبیعی ، شیب طولی رودخانه ، شکل مقطع ، موقعیت رودخانه ، رژیم مورفولوژیک ، شاخه ای بودن ، پیچرودی  بودن و دیگر مشخصات مربوط به رودخانه ، کلیات شناسایی رودخانه را شامل می شوند.

رودخانه هایی که آب را در یک جهت انتقال می دهند برخلاف دلتاها و مصب رودخانه هایی که جریان در دو جهت را تجربه می کنند، به دو دسته خودشوی و غیر خودشوی تقسیم بندی می شوند. رودخانه های خودشوی موجب فرسایش کناره های خود و شستگی بسترشان می شوند، بگونه ای که شکل هندسی هیدرولیکی خود را بر اساس دبی ، شیب دره و رسوبات شکل گرفته ازمناطق بالادست هماهنگ می کنند. این رودها دارای بسترهای سیلابی در هر دو طرف آبراهه اصلی می باشند و هر چند گاه با بالاآمدن تراز آب از آبراهه اصلی ، آب برروی این بسترها سوار شده و جریان مییابد.

: Abstract

In different lands, rivers form in different plans depending on slope and bed material. In plains and mild slope lands, rivers can be formed as branched and within alluvium lands, meanders are appeared. In

steep slope and mountains rivers may form as branched or arterial. In this research, a two dimensional model is developed to simulate flow in branched rivers, which analyses velocity profile and water elevation variation. River geometry is discretized into two dimensional

horizontal elements. Then by applying CECAD-FSF software, flow is modeled in seven different discharge cases.

Numerical results of water surface level are compared against measured data, indicating good agreement in between. Velocity

profiles are drawn and investigated in all different cases. All test results show accuracy of the applied numerical model for sub-critical

flow. Conclusion and recommendation for further research are provided at the end

فهرست مطالب :

عنوان

چکیده

فصل 1: کلیات

مقدمه

اهمیت مطالعه جریان آب رودخانه

روش های بررسی رودخانه

روابط تحلیلی – تجربی

مدلسازی فیزیکی

مدلسازی عددی و کامپیوتری

هدف از تحقیق حاضر

شیؤە تحقیق

مروری بر فصول مختلف پایان نامه

فصل 2: جریان آب در رودخانه

مهندسی رودخانه

نواحی مختلف رودخانه

انواع جریان در رودخانه

تحقیقات انجام شده قبلی توسط محققین

فصل 3: انواع رودخانه ها و تخمین جریان در آنها

مقدمه

انواع مختلف رودخانه ها از نظر شیب طولی متوسط

رودخانه های کوهستانی

رودخانه های کوهپایه ای

رودخانه های دشتی

مدلسازی تقسیم جریان در رودخانه های شاخه ای

رودخانه ها بزرگ و خور ها

انواع رودخانه از نظر زمین شناسی

اقسام رودخانه ها از نظر شکل ظاهری

رودخانه مستقیم

رودخانه شریانی

رودخانه مئاندری یا پیچرودی

رودخانه های تداخلی

انواع رودخانه از نظر آزادی تنظیم

تغییرات رودخانه ای

تغییر مسیر رودخانه

تغییر فرم رودخانه

مکانیزم تغییرات رودخانه ای

مکانیزم شریانی شدن رودخانه ها

فصل 4: معادلات حاکم و  نرم افزار مدلسازی

مقدمه

معادلات حاکم بر جریان آب

معادله پیوستگی

معادله اندازه حرکت

لزوم مدلسازی عددی جریان

مدلهای موجود

مدل SSIIM

مدل MIKE3

مدل DELFT3D

مدل CECAD

نرم افزار CECAD و مدل های آن

فایل اطلاعات مدول TDH

بخش داده های اصلی

مدلسازی تقسیم جریان در رودخانه های شاخه ای

بخش داده های نقشه هندسی

بخش داده های تعریف مرزها

بخش داده های شرایط مرزی

انواع شرایط مرزی

شرایط مرزی تراز سطح آب

شرط مرزی سرعت

شرط مرزی باز (بدون اطلاعات)

فصل 5: مدلسازی عددی و آزمایشگاهی

مقدمه

تست اول

نتایج مدل آزمایشگاهی

اطلاعات و نتایج مدل عددی

مقایسه نتایج

تست دوم

نتایج مدل آزمایشگاهی

اطلاعات و نتایج مدل عددی

مقایسه نتایج

تست سوم

نتایج مدل آزمایشگاهی

اطلاعات و نتایج مدل عددی

مقایسه نتایج

تست چهارم

نتایج مدل آزمایشگاهی

اطلاعات و نتایج مدل عددی

مقایسه نتایج

تست پنجم

نتایج مدل آزمایشگاهی

مدلسازی تقسیم جریان در رودخانه های شاخه ای

اطلاعات و نتایج مدل عددی

مقایسه نتایج

تست ششم

نتایج مدل آزمایشگاهی

اطلاعات و نتایج مدل عددی

مقایسه نتایج

تست هفتم

نتایج مدل آزمایشگاهی

اطلاعات و نتایج مدل عددی

مقایسه نتایج

فصل 6: جمع بندی و نتیجه گیری

خلاصه کارهای انجام شده

خلاصه نتایج

پیشنهادات

منابع و مراجع و ضمائم

فهرست منابع فارسی

فهرست منابع غیر فارسی

فهرست نام ها

✅ نکات مهم : پس از پرداخت وجه لینک دانلود به شما نمایش داده میشود و برای اطمینان بیشتر یک لینک دیگر به ایمیل شما ارسال میگردد.