طراحی هیدرولیکی و سازه‌ای پخش سیلاب و آب (کاربردی) (کتاب الکترونیک)

فهرست مطالب

پیشگفتار.................................................................................................................. 9

فصل اول: مسائل آب در ایران و جهان.................................................................. 11

تغییرات اقلیم.................................................................................................................................... 11

میزان کل آب‌های مصرفی کشور..................................................................................................... 12

بهره وری آب.................................................................................................................................... 12

بحران آبی کشور............................................................................................................................... 14

وضعیت آبخوان های کشور.............................................................................................................. 16

دشت‌ها و دشت‌های ممنوعه کشور.................................................................................................. 17

پدیده فرونشست............................................................................................................................... 17

فراوانی وقوع سیلاب در کشور از سال 1330 تا کنون...................................................................... 18

ظرفیت‌های پخش سیلاب در کشور................................................................................................ 19

نقش پروژه های آبخوانداری و پخش سیلاب در تغذیه آبخوان ها................................................... 21

ویژگی‌های پخش سیلاب و تغذیه آبخوان های زیرزمینی............................................................... 22

فاکتورهای مهم در اجرای پخش سیلاب......................................................................................... 23

دستورالعمل اجرایی پخش سیلاب................................................................................................... 24

فصل دوم: پخش سیلاب....................................................................................... 25

تعریف سیل...................................................................................................................................... 25

طبقه‌بندی سیلاب............................................................................................................................ 26

عوامل مختلف حوزه در تشکیل سیلاب............................................................................................ 27

پخش سیلاب................................................................................................................................... 30

اهداف پخش سیلاب........................................................................................................................ 31

الف) اهداف اصلی....................................................................................................................... 31

ب) اهداف فرعی........................................................................................................................ 31

روش‌های پخش سیلاب.................................................................................................................. 32

الف) پخش سیلاب به روش گردشی......................................................................................... 32

ب) پخش سیلاب به روش گستران.......................................................................................... 32

فصل سوم: شناخت مختصری از رودخانه.............................................................. 34

مقدمه:............................................................................................................................................... 34

تقسیم بندی رودخانه........................................................................................................................ 35

رودخانه‌های مستقیم و پیچانرودها................................................................................................... 35

تقسیم بندی رودخانه به وسیله ضریب زبری بستر........................................................................... 39

تقسیم بندی رودخانه‌ها بر اساس دانه‌بندی...................................................................................... 39

خصوصیات رودخانه‌ها با مواد بستری درشت دانه............................................................................. 41

خصوصیات رودخانه‌ها با مواد بستری ریز دانه.................................................................................. 42

پیش بینی تغییرات شکل رودخانه‌ها................................................................................................. 42

کاربرد تحلیل کیفی رودخانه‌ها......................................................................................................... 44

مثالی واقعی از تغییرات شکل رودخانه.............................................................................................. 50

فصل چهارم: میزان آبگیری................................................................................... 52

برآورد دبی و حجم آبگیری............................................................................................................... 52

فصل پنجم: طراحی سازه‌ای.................................................................................. 61

سدهای وزنی.................................................................................................................................... 61

نیروهای وارد به سدها...................................................................................................................... 61

نیروی ناشی از فشار آب.................................................................................................................... 63

نیروی وزن آب.................................................................................................................................. 63

نیروی بالا برنده یا زیر فشار Uplift Force................................................................................ 63

نیروی حاصل از موج آب.................................................................................................................. 64

نیروی رسوبات به جا مانده در مخزن سد.......................................................................................... 64

نیروی یخ.......................................................................................................................................... 66

وزن سد............................................................................................................................................. 67

نیروی حاصل از زلزله....................................................................................................................... 67

نیروهایی که در طراحی سدهای وزنی مؤثر هستند.......................................................................... 68

نیروهای محرک............................................................................................................................... 68

نیروهای مقاوم.................................................................................................................................. 68

کنترل پایداری سدهای وزنی............................................................................................................ 69

چرخش(Overturning)...................................................................................................... 69

کنترل پایداری در برابر لغزش سد(Sliding)................................................................................. 69

کنترل پدیده شستشوی ذرات خاک از زیر پی سد یا زیر شویی (Piping)........................... 70

سرریزها............................................................................................................................................ 71

سرریزهای لبه پهن........................................................................................................................... 71

حوضچه آرامش................................................................................................................................ 72

فصل ششم: طراحی هیدرولیکی............................................................................ 83

طراحی هیدرولیکی سد انحرافی....................................................................................................... 83

هیدرولیک دریچه آبگیری................................................................................................................ 89

طراحی کانال‌های خاکی با سرعت مجاز.......................................................................................... 91

حوضچه رسوبگیر............................................................................................................................. 98

ابعاد حوضچه‌های رسوبگیر.............................................................................................................. 99

حوضچه‌های پخش....................................................................................................................... 101

ابعاد حوضچه‌ها.............................................................................................................................. 103

مثال طراحی پخش سیلاب............................................................................................................ 104

طراحی سازه‌ای بند انحرافی در رودخانه:........................................................................................ 111

منابع................................................................................................................... 120

 

فهرست اشکال

شکل 1- فراوانی وقوع سیلاب در کشور از سال 1330 تاکنون.......................................................... 18

شکل 2- تقسیم بندی رودخانه‌ها.......................................................................................................... 36

شکل 3- رودخانه انشعابی..................................................................................................................... 37

شکل 4- نمودار برآورد شکل رودخانه در یک بازه............................................................................... 38

شکل 5- رابطه شکل رودخانه با شیب آن............................................................................................ 40

شکل 6- تغییرات در بالا دست و پایین دست سد............................................................................... 45

شکل 7- موقعیت رسوب‌گذاری در محل تغییرات شیب تند به شیب ملایم....................................... 46

شکل 8- مستقیم سازی پیچانرود......................................................................................................... 47

شکل 9- تغییرات رودخانه‌ای مابین دو سد........................................................................................... 48

شکل 10- تغییرات شماتیکی از رودخانه رانجی‌تیکی واقع در نیوزلند................................................. 50

شکل 11- هیدروگراف دو حوزه مختلف از حیث تداوم زمانی سیلاب و میزان دبی پیک.................. 53

شکل 12- هیدروگراف یک رودخانه در محل طرح بند انحرافی جهت انحراف.................................. 55

شکل13- هیدروگراف رودخانه در محل بند انحرافی جهت انحراف بخشی از سیلاب به سوی سیستم پخش سیلاب. 58

شکل 14- ریزش جریان و اعماق مختلف آن در پایین دست بند........................................................ 74

شکل 15- مقایسه دو عمق مختلف پرش هیدرولیکی و عمق نرمال در رودخانه............................... 75

شکل 16- نمایش نیروهای مختلف در بند سنگی ملاتی به ارتفاع 4 متر.......................................... 80

شکل 17- شماتیکی از بند انحرافی...................................................................................................... 85

شکل 18- شماتیکی از تراز، طول، هدآبی و دبی در سرریزهای مختلف در سد انحرافی................... 85

شکل 19- شماتیکی از هیدرولیک دریچه............................................................................................ 90

شکل 20- ابعاد مختلف کانال............................................................................................................... 94

شکل 21- ابعاد کانال طراحی شده برای جریان سیلابی با ظرفیت 5 مترمکعب در ثانیه.................. 96

شکل 22- ابعاد کانال طراحی شده برای جریان سیلابی با ظرفیت 8 مترمکعب در ثانیه.................. 98

شکل 23- ابعاد حوضچه رسوبگیر........................................................................................................ 99

شکل 24- نمودار سرعت سقوط ذرات در آب ساکن به وسیله اندازه قطر آن................................... 100

شکل 25- شماتیکی از وضعیت استقرار پشته‌های پخش نسبت به یکدیگر.................................... 101

شکل 26- شماتیکی از ایجاد فضای سبز در حوضچه‌های ابتدایی و پر شده از رسوب.................... 102

شکل 27- ابعاد مختلف حوضچه پخش سیلاب................................................................................ 104

شکل 28- هیدروگراف با دوره بازگشت دو ساله آبراهه در محل مورد نظر...................................... 105

شکل 29- استقرار بند انحرافی و سرریزهای مختلف آن در رودخانه................................................ 114

شکل 30- ابعاد کانال طراحی شده برای جریان سیلابی با ظرفیت6 مترمکعب در ثانیه................. 116

 

فهرست جداول

جدول 1- برآورد وضعیت رودخانه بر اساس اندازه ذرات بستر...................................................................... 41

جدول 2- واکنش رودخانه به تغییرات پارامترهای چهارگانه رابطه لین......................................................... 49

جدول 3- آورد و دبی حوزه با دوره‌های بازگشت مختلف............................................................................ 55

جدول 4- آورد و دبی حوزه با دوره‌های بازگشت مختلف............................................................................ 58

جدول 5- برآورد ضریب زبری مانینگ n ، حداکثر سرعت مجاز V توسط Scobey & Forteir..................................................................................................................................................................... 92

جدول 6- دبی و آورد با دوره‌های بازگشت مختلف در مقطع مورد نظر آبراهه............................................ 105

جدول 7- عملکرد سرریزهای مختلف بند انحرافی در دبی‌ پیک با دوره‌های بازگشت مختلف.................... 111

جدول 8- مشخصات ابتدایی جهت طراحی سه بند سنگی ملاتی.............................................................. 112

جدول 9- مشخصات نیروهای مختلف به هر یک از سرریزها................................................................... 112

جدول 10- مشخصات هیدرولیکی هر یک از سرریزها............................................................................. 113

جدول 11- مشخصات پایداری هر یک از سرریزها.................................................................................. 113

جدول 12 - مشخصات هندسی هر یک از بندها...................................................................................... 114

جدول 13- ابعاد هر یک از دو سرریز حوضچه‌های پخش........................................................................ 118