کلید واژگان: آب شستگی- کوله پل- دینامیک سیالات محاسباتی فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: مقدمه1-1- انواع کوله پلها، مکانيابي و ساخت.. 21-1-1- انواع کوله پلها.. 21-1-2- مکانيابي کوله پلها.. 31-1-3- ابعاد کوله و نحوه ساخت.. 41-2- ميدان جريان.. 41-3- پروسه آبشستگي.. 61-3-1- آبشستگي کلي.. 61-3-2- آبشستگي کوله پل.. 71-4- معرفي تحقيق.. 8 فصل دوم: مروري بر تحقيقات پيشين و تئوري تحقيق2-1- مقدمه.. 112-2- طبقه بندي آبشستگي موضعي کوله پلها.. 122-3- ميدان جريان و تنش برشي بستر در محل کوله پل.. 132-4- پارامترهاي تاثيرگذار بر آبشستگي کوله پلها.. 162-4-1- طبقه بندي پارامترها.. 16عنوان صفحه 2-4-2- آناليز ابعادي.. 172-5- تاثير پارامترهاي مختلف بر عمق آبشستگي.. 182-5-1- سرعت جريان عبوري.. 182-5-2- عمق جريان عبوري.. 202-5-3- طول کوله، نسبت تنگ شدگي و نسبت دهانه.. 212-5-4- اندازه و دانهبندي رسوبات.. 222-5-5- شکل کوله.. 252-5-6- جهت قرارگيري کوله نسبت به جريان عبوري.. 262-5-7- هندسه آبراهه.. 272-5-8- تغييرات زماني آبشستگي.. 282-6- تخمين عمق آبشستگي.. 312-6-1- رويکرد رژيم جريان.. 312-6-2- رويکرد تجربي.. 322-6-3- رويکرد تحليلي يا شبه تجربي.. 372-7- مطالعات عددي آبشستگي اطراف کوله پلها.. 382-8- روشهاي کنترل آب شستگي.. 402-9- نتيجهگيري.. 42 فصل سوم:ضوابط طراحي ژئوبگها3-1- مقدمه.. 443-2- ضوابط کلي پايداري.. 443-2-1- پايداري در برابر بار موج.. 443-2-2- پايداري بار جريان.. 48عنوان صفحه 3-3 -ضوابط پايداري ژئوبگها.. 523-3-1- بحث در مورد دانسيته نسبي.. 523-3-2- محافظت شيب.. 523-3-3- پايداري المانهاي تاج.. 563-4- ضابطه طراحي بر اساس بار جريان.. 573-5- پايداري ژئوبگها از منظر مکانيک خاک.. 57 فصل چهارم: معرفي نرمافزار FLOW-3D4-1- مقدمه.. 594-2- مدل هيدروديناميک.. 594-3- مدلسازي رسوب.. 624-4- مدل آشفتگي.. 66 فصل پنجم:نتايج شبیهسازی عددي5-1- مقدمه.. 695-2- کاليبراسيون مدل و آناليز حساسيت مشبندي.. 705-2-1- مشخصات مدل و نحوه شبکهبندي.. 705-2-2- نتايج شبیهسازی.. 735-2-2-1- نتايج شبیهسازی جريان.. 735-2-2-2- نتايج شبیهسازی رسوب.. 755-3- بررسي تاثير ژئومت بر کنترل آبشستگي کوله با ديواره قائم 815-4- بررسي تاثير ژئوبگ و ژئومت بر کنترل آبشستگي اطراف کوله بالهاي 835-4-1- مشخصات مدل کوله بالهاي.. 83 عنوان صفحه 5-4-2- نتايج شبیهسازی جريان و فرسايش اطراف کوله بالهاي بدون وجود لايه محافظ.. 855-4-3- نتايج شبیهسازی جريان و فرسايش اطراف کوله بالهاي محافظت شده با ژئوبگ.. 875-4-4- شبیهسازی جريان و فرسايش اطراف کوله بالهاي محافظت شده به وسيله ژئومت.. 915-5- تاثير ضخامت و عرض لايه ژئومت بر کنترل آبشستگي اطراف کوله بالهاي.. 935-6- بررسي اثر عمق جريان بر آبشستگي اطراف کوله بالهاي بدون لايه محافظ و کارايي کوله حفاظت شده با لايه ژئومت.. 985-7- مطالعه تاثير سرعت جريان بر آبشستگي اطراف کوله بالهاي بدون لايه محافظ و کارايي کوله حفاظت شده با لايه ژئومت 1005-8- بررسي تاثير اندازه ذرات رسوبي و پارامتر شيلدز بر آبشستگي اطراف کوله بالهاي بدون لايه محافظ و کارايي کوله حفاظت شده با لايه ژئومت و لايه ژئوبگ.. 102 فصل ششم: نتايج تحقيق و پيشنهادها6-1- نتايج تحقيق.. 1056-2- پيشنهادها براي کارهاي آينده.. 106 فهرست منابع.. 107 فهرست جداول جدول 2-1- ضريب شکلهاي کوله پلها.. 25جدول 2-2- ضريب راستاي جريان براي زواياي مختلف برخورد 26جدول 2-3- ضرائب رابطه پيشنهادي Melville (1992، 1995، 1997) 36جدول 3-1- پارامتر پايداري براي سيستم هاي مختلف.. 49جدول 5-2- پارامتر sheilds براي سيستم هاي مختلف.. 49جدول 5-3-مقادير پيشنهادي براي ضريب KT. 50جدول 3-4-الف- ضخـامت معـادل سيستمهاي پر شده از ماسه (H=1 m) (Pilarczyc، a-2000).. 57جدول 3-4-ب- ضخـامت معـادل سيستـمهاي پر شده از ماسه (H=2 m) 57جدول 5-1- جزئيات شبکهبندي شبيهسازيها.. 73جدول 5-2- ميانگين سرعت و عمق جريان و ميزان خطا براي شبکهبنديهاي مختلف.. 75جدول 5-3- مقايسه مقادير عمق متوسط، سرعت متوسط براي fs,co=0.0005 و fs,co=0.002. 76جدول 5-4- مقادير ماکزيمم عمق آبشستگي مدلهاي شبیهسازی 81جدول 5-5- عمق آبشستگي موضعي اطراف کوله قائم محافظت شده توسط ژئومت.. 83جدول 5-6- جزئيات شبکهبندي مدل کوله بالهاي.. 85جدول 5-7- مقايسه کارايي لايههاي ژئومت با ضخامت مختلف در کنترل آبشستگي.. 95جدول 5-8- مقايسه کارايي لايههاي ژئومت با عرض مختلف در کنترل آبشستگي 98 فهرست شکلها عنوان صفحه شکل 1-1- شماي کلي کولههاي با ديواره شيبدار و بالهاي3شکل 1-2- جريان عبوري از يک تنگشدگي کوتاه.. 5شکل 1-3- جريان و آبشستگي اطراف يک کوله و خاکريز در يک آبراهه مرکب 6شکل 2-1- تغييرات زماني آبشستگي در حالت آب زلال و بستر متحرک 13شکل 2-2- نماي شماتيک ميدان جريان اطراف کوله يک پل.. 15شکل 2-3- تغييـرات عمق آبشستگي با نسبت سرعت برشي 19شکل 2-4- تغييرات عمق آبشستگي ds نسبت به عمق جريان h 21شکل 2-5- تغييرات عمق آبشستگي ds نسبت به طول کوله l22شکل 2-6- تغييرات عمق آبشستگي ds با اندازه دانههاي رسوبي d50 24شکل 2-7- تغييرات عمق آبشستگي ds با دانهبندي رسوبات σg24شکل 2-8- تغييرات نسبت عمق آبشستگي به طول کوله ds/l با زمان t 29شکل 2-9- استفاده از ژئوبگها جهت کنترل آب شستگي کوله پلها 41شکل 3-1-شکل شماتيک سنگ چين.. 47شکل 3-2-طرز قرار گيري کيسه ها به طور شماتيک.. 53شکل 3-3-خلاصه نتايج آزمايش پايداري براي ژئوبگ هاي قرار گرفته بر شيب (D=d).. 55شکل 5-1- نماي کلي فلوم آزمايشگاهي Kayaturk. 70شکل 5-2- نماي کلي مدل شبیهسازی در FLOW-3D.. 71شکل 5-3- شرايط مرزي مدل.. 71عنوان صفحه شکل 5-4- نماي کلي مقطع عرضي شبکهبندي.. 73شکل 5-5- پروفيل سطح آب در محل دماغه کوله براي چهار حالت اندازه شبکهبندي.. 74شکل 5-6- خطوط همتراز سرعت در نزديکي سطح بستر رسوبي 74شکل 5-7- بردارهاي توزيع سرعت الف- ابتداي مرحله دوم شبیهسازی؛ ب- 5 ثانيه پس از شروع مرحله دوم.. 77شکل 5-8- مقايسه پرفيل سرعت مدل با توزيع سرعت لگاريتمي در فواصل 1 متري پروفيل طولي.. 79شکل 5-9- الف- نماي کلي فلوم شبیهسازی؛ ب- مقطع عرضي حفره آبشستگي در محل بالادست کوله؛ ج- ايجاد حفره آبشستگي در اطراف کوله 80شکل 5-10- نماي سه بعدي حفره آبشستگي تشکيل شده در بالادست کوله 80شکل 5-11- نماي کوله قائم حفاظت شده توسط الف) ژئومت در وجه جلوي کوله؛ ب) ژئومت در اطراف سه وجه کوله.. 82شکل 5-12- تشکيل حفره آبشستگي در وجه بالادست کوله و پاييندست ژئومت 82شکل 5-13- تشکيل حفره آبشستگي در وجه بالادست و پاييندست ژئومت 82شکل 5-14- نماي کلي فلوم آزمايشگاهي.. 84شکل 5-15- کوله بالهاي يکپارچه از جنس پلکسي گلاس.. 84شکل 5-16- نماي کلي مدل شبیهسازی در FLOW-3D.. 84شکل 5-17- مکانهاي محتمل تشکيل حفره آبشستگي.. 86شکل 5-18- الف- مقطع عرضي حفره آبشستگي؛ ب- حفره آبشستگي در محل کوله (A) و پاييندست آن (B).. 86شکل 5-19- نماي سه بعدي حفرات آبشستگي تشکيل شده.. 87شکل 5-20- چيدمان ژئوبگ پيشنهادي.. 88شکل 5-21- نماي کلي کوله بالهاي محافظت شده با لايه ژئوبگ شيبدار 88 عنوان صفحه شکل 5-22- حفره آبشستگي تشکيل شده در اطراف لايه ژئوبگ الف) مدل آزمايشگاهي؛ ب) مدل شبیهسازی.. 90شکل 5-23- نماي کلي مدل شبیهسازی کوله بالهاي محافظت شده با ژئومت 91شکل 5-24- حفرات آبشستگي تشکيل شده در اطراف ژئومت الف) پلان مدل؛ ب) مدل آزمايشگاهي؛ ج) نماي سه بعدي شبیهسازی عددي.. 92شکل 5-25- نماي پلان آبشستگي اطراف لايه ژئومت با ضخامت الف) 22 ميليمتر؛ ب) 33 ميليمتر؛ ج) 44 ميليمتر.. 93شکل 5-26- نماي سه بعدي آبشستگي اطراف لايه ژئومت با ضخامت الف) 22 ميليمتر؛ ب) 33 ميليمتر؛ ج) 44 ميليمتر.. 94شکل 5-27- خطوط هم تراز انرژي آشفتگي در نزديکي سطح بستر رسوبي براي کوله با لايه ژئومت الف) 22 ميليمتر؛ ب) 33 ميليمتر؛ ج) 44 ميليمتر 96شکل 5-28- تشکل حفرات آبشستگي در اطراف لايه ژئومت با عرض 320 ميليمتر الف) پلان ب) نماي سه بعدي.. 97شکل 5-29- مقايسه ماکزيمم عمق آبشستگي کوله با لايه ژئومت و کوله بدون محافظ براي سه عمق جريان 08/0، 1/0 و 12/0 متر در نواحي الف) B و B0؛ ب) C و A0؛ ج) D و A099شکل 5-30- مقايسه ماکزيمم عمق آبشستگي کوله با لايه ژئومت و کوله بدون محافظ براي سه سرعت جريان 3/0، 4/0 و 55/0 متر بر ثانيه در نواحي الف) B و B0؛ ب) C و A0101شکل 5-31- مقايسه ماکزيمم عمق آبشستگي کوله با لايه ژئومت، کوله با لايه ژئوبگ و کوله بدون محافظ براي دو اندازه دانه رسوب 45/0، 48/1 ميليمتر در نواحي الف) B و B0؛ ب) C و A0، ج) D و A0103 فهرست نشانه هاي اختصاري B = عرض آبراهه يا فلومbd = عرض پايه پل استوانهاي متحمل نيروي دراگي معادل با نيروي دراگ روي کولهbs = عرض پايه پل هم ارزCD = ضريب نيروي دراگ ذرات رسوبيD = قطر پايه پلd، d50 = قطر متوسط ذرات رسوبيd16 = ذرات با قطر ريزتر از 16%d50a = dmax / 1.8d84 = ذرات با قطر ريزتر از 84%= نسبت عمق آبشستگي در محل کوله به نسبت عمق آبشستگي در تنگشدگي طويل هم ارزdmax = ماکزيمم اندازه ذرات رسوبات غير يکنواختds = عمق آبشستگي تعادلي رسوبات يکنواختdst = عمق آبشستگي در زمان tFd =، عدد فرود densimetricFr= ، عدد فرود جريان عبوريFrc = ، عدد فرود جريان عبوري متناظر با سرعت بحرانيf1 = ضريب شکاف Lacey؛ 1.76d0.5g = شتاب ثقلh = عمق جريان عبوريh* = عمق جريان در دشت سيلابيK1,2، k1,2 = ضرائبKd = ضريب اندازه ذراتKhl = ضريب عمق جريان – طول کولهKI = ضريب شدت جريانKs، Ks* = ضريب شکل کوله و ضريب شکل کوله تصحيح شدهKθ، Kθ* = ضريب زاويه قرارگيري کوله نسبت به جريان و ضريب زاويه قرارگيري کوله نسبت به جريان تصحيح شدهKσ = تابع وابسته به σgLR = طول reference، l2/3h1/3l = طول عرضي يا طول جلوآمدگي کولهl* = عرض دشت سيلابيM = نرخ دبيm = ضرائب وابسته به اندازه ذرات رسوبيN، N* = ضرائب زبري مانينگ به ترتيب براي آبراهه و دشت سيلابيNs = عدد شکلn = متغيرهاي وابسته به اندازه ذرات رسوبيQ = دبي طرحq = شدت دبي= r/ls = چگالي نسبي ذرات رسوبيT = مدت زمان رسيدن به عمق آبشستگي تعادليTR = مدت زمان بيبعد،T* = زماني کهt = مدت زمانU = سرعت متوسط جريان عبوريUa = 0.8UcnUc = سرعت بحراني براي ذرات رسوبيUcn = سرعت بحراني براي اندازه ذرات لايه آرمور، d50au، v، w = مولفههاي متوسط زماني سرعت در جهات (x, y, z) يا (θ, r, z)= u / Uu* = سرعت برشي جريان عبوريu*c = سرعت برشي بحراني براي ذرات رسوبيu*cn = سرعت برشي بحراني براي اندازه ذرات لايه آرمور، d50a= v / U= w / Uws = سرعت تهنشيني ذرات رسوبيX = = x / lxd = dst / dsx، y، z = مختصات کارتزين = y / l = z / lα = نسبت بازشدگي، 1 – l / B= s – 1ϕs = زاويه شيب ديواره حفره آبشستگي1-3η= ضرائبθ، r، z = مختصات استوانهاي قطبيθa = زاويه برخوردθc = تابع entrainmentشيلدز،θt = زاويه چرخش بين مسير جريان زيرين و جهت جريان اصلي،ρ،ρs= به ترتيب چگالي جرمي آب و ذرات رسوبيσg = انحراف معيار هندسيτ0 = تنش برشي بستر ناشي از جريان عبوريτc = تنش برشي بحراني ذرات رسوبيτcont = تنش برشي ناشي از تنگشدگي= تنش برشي بستر ناشي از تنگشدگي،τnose = تنش برشي بستر در محل دماغه کوله= ضريب تشديد تنش برشي بستر تنها به علت وجود کوله، τ´nose / τ0τ´nose = تنش برشي تنها به علت وجود کوله= ضريب تشديد کلي تنش برشي در محل کوله با ديواره قائم، τnose / τ0 فصل اول مقدمه 1-1- انواع کوله پلها، مکانيابي و ساخت اگرچه مورفولوژي آبراهههاي رودخانهاي از يک محل به محل ديگر تفاوتهاي اساسي دارند، اما کوله پلها خصوصيات عمومي واحدي دارند که ميتوان از آن براي تعريف نوع آنها جهت پيشبيني ميدان جريان در هندسه آبراهههاي مختلف استفاده نمود. خصوصيات عمومي کوله پلها را ميتوان در قالب نوع کوله، مکانيابي عمومي خاکريز دسترسي و وضعيت ساخت کوله تعريف نمود. هريک از اين خصوصيات، به همراه هندسه آبراهه و نوع رسوب بستر، تاثير زيادي بر ميدان جريان اطراف پل و در نتيجه آبشستگي خواهند داشت. 1-1-1- انواع کوله پلهابه طور کلي کوله پلها را ميتوان به سه نوع اصلي تقسيمبندي نمود:1) کوله با ديواره شيبدار[1] (رايجترين نوع)2) کوله بالهاي[2]3) کوله با ديواره قائمدر کولههاي با ديواره شيبدارکنارهها مانند وجه روبرو شيبدار هستند (معمولا با زاويهاي کمتر از زاويه قرارگيري[3] مصالح استفاده شده در خاکريز)؛ و گوشههاي متصل کننده وجوه و کنارهها مانند قسمتي از يک مخروط گرد ميشوند (شکل 1-1). در کولههاي بالهاي نيز وجوه کناري خاکريز شيبدار هستند، اما وجه روبرو عمودي است. زاويه بين وجه روبرو و باله معمولا ˚45 ميباشد؛ گرچه زاويههاي ديگري نيز به کار برده ميشوند. به علت اتصال ناگهاني باله به وجه روبرويي، يک گوشه تيز تشکيل شده که باعث ميشود جريان نسبت به کولههاي با ديواره شيبدار کمتر آبلغز[4] باشند (شکل 1-1) . در کوله با ديواره قائم، هم وجوه کناري و هم وجه روبرويي به صورت عمودي است. زاويه وجوه کناري و روبرويي، ˚90 است
بررسي عددي تاثير ژئوبگها بر کنترل آبشستگي کوله پلها word
کلید واژگان: آب شستگی- کوله پل- دینامیک سیالات محاسباتی فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: مقدمه1-1- انواع کوله پلها، مکانيابي و ساخت.. 21-1-1- انواع کوله پلها.. 21-1-2- مکانيابي کوله پلها.. 31-1-3- ابعاد کوله و نحوه ساخت.. 41-2- ميدان جريان.. 41-3- پروسه آبشستگي.. 61-3-1- آبشستگي کلي.. 61-3-2- آبشستگي کوله پل.. 71-4- معرفي تحقيق.. 8 فصل دوم: مروري بر تحقيقات پيشين و تئوري تحقيق2-1- مقدمه.. 112-2- طبقه بندي آبشستگي موضعي کوله پلها.. 122-3- ميدان جريان و تنش برشي بستر در محل کوله پل.. 132-4- پارامترهاي تاثيرگذار بر آبشستگي کوله پلها.. 162-4-1- طبقه بندي پارامترها.. 16عنوان صفحه 2-4-2- آناليز ابعادي.. 172-5- تاثير پارامترهاي مختلف بر عمق آبشستگي.. 182-5-1- سرعت جريان عبوري.. 182-5-2- عمق جريان عبوري.. 202-5-3- طول کوله، نسبت تنگ شدگي و نسبت دهانه.. 212-5-4- اندازه و دانهبندي رسوبات.. 222-5-5- شکل کوله.. 252-5-6- جهت قرارگيري کوله نسبت به جريان عبوري.. 262-5-7- هندسه آبراهه.. 272-5-8- تغييرات زماني آبشستگي.. 282-6- تخمين عمق آبشستگي.. 312-6-1- رويکرد رژيم جريان.. 312-6-2- رويکرد تجربي.. 322-6-3- رويکرد تحليلي يا شبه تجربي.. 372-7- مطالعات عددي آبشستگي اطراف کوله پلها.. 382-8- روشهاي کنترل آب شستگي.. 402-9- نتيجهگيري.. 42 فصل سوم:ضوابط طراحي ژئوبگها3-1- مقدمه.. 443-2- ضوابط کلي پايداري.. 443-2-1- پايداري در برابر بار موج.. 443-2-2- پايداري بار جريان.. 48عنوان صفحه 3-3 -ضوابط پايداري ژئوبگها.. 523-3-1- بحث در مورد دانسيته نسبي.. 523-3-2- محافظت شيب.. 523-3-3- پايداري المانهاي تاج.. 563-4- ضابطه طراحي بر اساس بار جريان.. 573-5- پايداري ژئوبگها از منظر مکانيک خاک.. 57 فصل چهارم: معرفي نرمافزار FLOW-3D4-1- مقدمه.. 594-2- مدل هيدروديناميک.. 594-3- مدلسازي رسوب.. 624-4- مدل آشفتگي.. 66 فصل پنجم:نتايج شبیهسازی عددي5-1- مقدمه.. 695-2- کاليبراسيون مدل و آناليز حساسيت مشبندي.. 705-2-1- مشخصات مدل و نحوه شبکهبندي.. 705-2-2- نتايج شبیهسازی.. 735-2-2-1- نتايج شبیهسازی جريان.. 735-2-2-2- نتايج شبیهسازی رسوب.. 755-3- بررسي تاثير ژئومت بر کنترل آبشستگي کوله با ديواره قائم 815-4- بررسي تاثير ژئوبگ و ژئومت بر کنترل آبشستگي اطراف کوله بالهاي 835-4-1- مشخصات مدل کوله بالهاي.. 83 عنوان صفحه 5-4-2- نتايج شبیهسازی جريان و فرسايش اطراف کوله بالهاي بدون وجود لايه محافظ.. 855-4-3- نتايج شبیهسازی جريان و فرسايش اطراف کوله بالهاي محافظت شده با ژئوبگ.. 875-4-4- شبیهسازی جريان و فرسايش اطراف کوله بالهاي محافظت شده به وسيله ژئومت.. 915-5- تاثير ضخامت و عرض لايه ژئومت بر کنترل آبشستگي اطراف کوله بالهاي.. 935-6- بررسي اثر عمق جريان بر آبشستگي اطراف کوله بالهاي بدون لايه محافظ و کارايي کوله حفاظت شده با لايه ژئومت.. 985-7- مطالعه تاثير سرعت جريان بر آبشستگي اطراف کوله بالهاي بدون لايه محافظ و کارايي کوله حفاظت شده با لايه ژئومت 1005-8- بررسي تاثير اندازه ذرات رسوبي و پارامتر شيلدز بر آبشستگي اطراف کوله بالهاي بدون لايه محافظ و کارايي کوله حفاظت شده با لايه ژئومت و لايه ژئوبگ.. 102 فصل ششم: نتايج تحقيق و پيشنهادها6-1- نتايج تحقيق.. 1056-2- پيشنهادها براي کارهاي آينده.. 106 فهرست منابع.. 107 فهرست جداول جدول 2-1- ضريب شکلهاي کوله پلها.. 25جدول 2-2- ضريب راستاي جريان براي زواياي مختلف برخورد 26جدول 2-3- ضرائب رابطه پيشنهادي Melville (1992، 1995، 1997) 36جدول 3-1- پارامتر پايداري براي سيستم هاي مختلف.. 49جدول 5-2- پارامتر sheilds براي سيستم هاي مختلف.. 49جدول 5-3-مقادير پيشنهادي براي ضريب KT. 50جدول 3-4-الف- ضخـامت معـادل سيستمهاي پر شده از ماسه (H=1 m) (Pilarczyc، a-2000).. 57جدول 3-4-ب- ضخـامت معـادل سيستـمهاي پر شده از ماسه (H=2 m) 57جدول 5-1- جزئيات شبکهبندي شبيهسازيها.. 73جدول 5-2- ميانگين سرعت و عمق جريان و ميزان خطا براي شبکهبنديهاي مختلف.. 75جدول 5-3- مقايسه مقادير عمق متوسط، سرعت متوسط براي fs,co=0.0005 و fs,co=0.002. 76جدول 5-4- مقادير ماکزيمم عمق آبشستگي مدلهاي شبیهسازی 81جدول 5-5- عمق آبشستگي موضعي اطراف کوله قائم محافظت شده توسط ژئومت.. 83جدول 5-6- جزئيات شبکهبندي مدل کوله بالهاي.. 85جدول 5-7- مقايسه کارايي لايههاي ژئومت با ضخامت مختلف در کنترل آبشستگي.. 95جدول 5-8- مقايسه کارايي لايههاي ژئومت با عرض مختلف در کنترل آبشستگي 98 فهرست شکلها عنوان صفحه شکل 1-1- شماي کلي کولههاي با ديواره شيبدار و بالهاي3شکل 1-2- جريان عبوري از يک تنگشدگي کوتاه.. 5شکل 1-3- جريان و آبشستگي اطراف يک کوله و خاکريز در يک آبراهه مرکب 6شکل 2-1- تغييرات زماني آبشستگي در حالت آب زلال و بستر متحرک 13شکل 2-2- نماي شماتيک ميدان جريان اطراف کوله يک پل.. 15شکل 2-3- تغييـرات عمق آبشستگي با نسبت سرعت برشي 19شکل 2-4- تغييرات عمق آبشستگي ds نسبت به عمق جريان h 21شکل 2-5- تغييرات عمق آبشستگي ds نسبت به طول کوله l22شکل 2-6- تغييرات عمق آبشستگي ds با اندازه دانههاي رسوبي d50 24شکل 2-7- تغييرات عمق آبشستگي ds با دانهبندي رسوبات σg24شکل 2-8- تغييرات نسبت عمق آبشستگي به طول کوله ds/l با زمان t 29شکل 2-9- استفاده از ژئوبگها جهت کنترل آب شستگي کوله پلها 41شکل 3-1-شکل شماتيک سنگ چين.. 47شکل 3-2-طرز قرار گيري کيسه ها به طور شماتيک.. 53شکل 3-3-خلاصه نتايج آزمايش پايداري براي ژئوبگ هاي قرار گرفته بر شيب (D=d).. 55شکل 5-1- نماي کلي فلوم آزمايشگاهي Kayaturk. 70شکل 5-2- نماي کلي مدل شبیهسازی در FLOW-3D.. 71شکل 5-3- شرايط مرزي مدل.. 71عنوان صفحه شکل 5-4- نماي کلي مقطع عرضي شبکهبندي.. 73شکل 5-5- پروفيل سطح آب در محل دماغه کوله براي چهار حالت اندازه شبکهبندي.. 74شکل 5-6- خطوط همتراز سرعت در نزديکي سطح بستر رسوبي 74شکل 5-7- بردارهاي توزيع سرعت الف- ابتداي مرحله دوم شبیهسازی؛ ب- 5 ثانيه پس از شروع مرحله دوم.. 77شکل 5-8- مقايسه پرفيل سرعت مدل با توزيع سرعت لگاريتمي در فواصل 1 متري پروفيل طولي.. 79شکل 5-9- الف- نماي کلي فلوم شبیهسازی؛ ب- مقطع عرضي حفره آبشستگي در محل بالادست کوله؛ ج- ايجاد حفره آبشستگي در اطراف کوله 80شکل 5-10- نماي سه بعدي حفره آبشستگي تشکيل شده در بالادست کوله 80شکل 5-11- نماي کوله قائم حفاظت شده توسط الف) ژئومت در وجه جلوي کوله؛ ب) ژئومت در اطراف سه وجه کوله.. 82شکل 5-12- تشکيل حفره آبشستگي در وجه بالادست کوله و پاييندست ژئومت 82شکل 5-13- تشکيل حفره آبشستگي در وجه بالادست و پاييندست ژئومت 82شکل 5-14- نماي کلي فلوم آزمايشگاهي.. 84شکل 5-15- کوله بالهاي يکپارچه از جنس پلکسي گلاس.. 84شکل 5-16- نماي کلي مدل شبیهسازی در FLOW-3D.. 84شکل 5-17- مکانهاي محتمل تشکيل حفره آبشستگي.. 86شکل 5-18- الف- مقطع عرضي حفره آبشستگي؛ ب- حفره آبشستگي در محل کوله (A) و پاييندست آن (B).. 86شکل 5-19- نماي سه بعدي حفرات آبشستگي تشکيل شده.. 87شکل 5-20- چيدمان ژئوبگ پيشنهادي.. 88شکل 5-21- نماي کلي کوله بالهاي محافظت شده با لايه ژئوبگ شيبدار 88 عنوان صفحه شکل 5-22- حفره آبشستگي تشکيل شده در اطراف لايه ژئوبگ الف) مدل آزمايشگاهي؛ ب) مدل شبیهسازی.. 90شکل 5-23- نماي کلي مدل شبیهسازی کوله بالهاي محافظت شده با ژئومت 91شکل 5-24- حفرات آبشستگي تشکيل شده در اطراف ژئومت الف) پلان مدل؛ ب) مدل آزمايشگاهي؛ ج) نماي سه بعدي شبیهسازی عددي.. 92شکل 5-25- نماي پلان آبشستگي اطراف لايه ژئومت با ضخامت الف) 22 ميليمتر؛ ب) 33 ميليمتر؛ ج) 44 ميليمتر.. 93شکل 5-26- نماي سه بعدي آبشستگي اطراف لايه ژئومت با ضخامت الف) 22 ميليمتر؛ ب) 33 ميليمتر؛ ج) 44 ميليمتر.. 94شکل 5-27- خطوط هم تراز انرژي آشفتگي در نزديکي سطح بستر رسوبي براي کوله با لايه ژئومت الف) 22 ميليمتر؛ ب) 33 ميليمتر؛ ج) 44 ميليمتر 96شکل 5-28- تشکل حفرات آبشستگي در اطراف لايه ژئومت با عرض 320 ميليمتر الف) پلان ب) نماي سه بعدي.. 97شکل 5-29- مقايسه ماکزيمم عمق آبشستگي کوله با لايه ژئومت و کوله بدون محافظ براي سه عمق جريان 08/0، 1/0 و 12/0 متر در نواحي الف) B و B0؛ ب) C و A0؛ ج) D و A099شکل 5-30- مقايسه ماکزيمم عمق آبشستگي کوله با لايه ژئومت و کوله بدون محافظ براي سه سرعت جريان 3/0، 4/0 و 55/0 متر بر ثانيه در نواحي الف) B و B0؛ ب) C و A0101شکل 5-31- مقايسه ماکزيمم عمق آبشستگي کوله با لايه ژئومت، کوله با لايه ژئوبگ و کوله بدون محافظ براي دو اندازه دانه رسوب 45/0، 48/1 ميليمتر در نواحي الف) B و B0؛ ب) C و A0، ج) D و A0103 فهرست نشانه هاي اختصاري B = عرض آبراهه يا فلومbd = عرض پايه پل استوانهاي متحمل نيروي دراگي معادل با نيروي دراگ روي کولهbs = عرض پايه پل هم ارزCD = ضريب نيروي دراگ ذرات رسوبيD = قطر پايه پلd، d50 = قطر متوسط ذرات رسوبيd16 = ذرات با قطر ريزتر از 16%d50a = dmax / 1.8d84 = ذرات با قطر ريزتر از 84%= نسبت عمق آبشستگي در محل کوله به نسبت عمق آبشستگي در تنگشدگي طويل هم ارزdmax = ماکزيمم اندازه ذرات رسوبات غير يکنواختds = عمق آبشستگي تعادلي رسوبات يکنواختdst = عمق آبشستگي در زمان tFd =، عدد فرود densimetricFr= ، عدد فرود جريان عبوريFrc = ، عدد فرود جريان عبوري متناظر با سرعت بحرانيf1 = ضريب شکاف Lacey؛ 1.76d0.5g = شتاب ثقلh = عمق جريان عبوريh* = عمق جريان در دشت سيلابيK1,2، k1,2 = ضرائبKd = ضريب اندازه ذراتKhl = ضريب عمق جريان – طول کولهKI = ضريب شدت جريانKs، Ks* = ضريب شکل کوله و ضريب شکل کوله تصحيح شدهKθ، Kθ* = ضريب زاويه قرارگيري کوله نسبت به جريان و ضريب زاويه قرارگيري کوله نسبت به جريان تصحيح شدهKσ = تابع وابسته به σgLR = طول reference، l2/3h1/3l = طول عرضي يا طول جلوآمدگي کولهl* = عرض دشت سيلابيM = نرخ دبيm = ضرائب وابسته به اندازه ذرات رسوبيN، N* = ضرائب زبري مانينگ به ترتيب براي آبراهه و دشت سيلابيNs = عدد شکلn = متغيرهاي وابسته به اندازه ذرات رسوبيQ = دبي طرحq = شدت دبي= r/ls = چگالي نسبي ذرات رسوبيT = مدت زمان رسيدن به عمق آبشستگي تعادليTR = مدت زمان بيبعد،T* = زماني کهt = مدت زمانU = سرعت متوسط جريان عبوريUa = 0.8UcnUc = سرعت بحراني براي ذرات رسوبيUcn = سرعت بحراني براي اندازه ذرات لايه آرمور، d50au، v، w = مولفههاي متوسط زماني سرعت در جهات (x, y, z) يا (θ, r, z)= u / Uu* = سرعت برشي جريان عبوريu*c = سرعت برشي بحراني براي ذرات رسوبيu*cn = سرعت برشي بحراني براي اندازه ذرات لايه آرمور، d50a= v / U= w / Uws = سرعت تهنشيني ذرات رسوبيX = = x / lxd = dst / dsx، y، z = مختصات کارتزين = y / l = z / lα = نسبت بازشدگي، 1 – l / B= s – 1ϕs = زاويه شيب ديواره حفره آبشستگي1-3η= ضرائبθ، r، z = مختصات استوانهاي قطبيθa = زاويه برخوردθc = تابع entrainmentشيلدز،θt = زاويه چرخش بين مسير جريان زيرين و جهت جريان اصلي،ρ،ρs= به ترتيب چگالي جرمي آب و ذرات رسوبيσg = انحراف معيار هندسيτ0 = تنش برشي بستر ناشي از جريان عبوريτc = تنش برشي بحراني ذرات رسوبيτcont = تنش برشي ناشي از تنگشدگي= تنش برشي بستر ناشي از تنگشدگي،τnose = تنش برشي بستر در محل دماغه کوله= ضريب تشديد تنش برشي بستر تنها به علت وجود کوله، τ´nose / τ0τ´nose = تنش برشي تنها به علت وجود کوله= ضريب تشديد کلي تنش برشي در محل کوله با ديواره قائم، τnose / τ0 فصل اول مقدمه 1-1- انواع کوله پلها، مکانيابي و ساخت اگرچه مورفولوژي آبراهههاي رودخانهاي از يک محل به محل ديگر تفاوتهاي اساسي دارند، اما کوله پلها خصوصيات عمومي واحدي دارند که ميتوان از آن براي تعريف نوع آنها جهت پيشبيني ميدان جريان در هندسه آبراهههاي مختلف استفاده نمود. خصوصيات عمومي کوله پلها را ميتوان در قالب نوع کوله، مکانيابي عمومي خاکريز دسترسي و وضعيت ساخت کوله تعريف نمود. هريک از اين خصوصيات، به همراه هندسه آبراهه و نوع رسوب بستر، تاثير زيادي بر ميدان جريان اطراف پل و در نتيجه آبشستگي خواهند داشت. 1-1-1- انواع کوله پلهابه طور کلي کوله پلها را ميتوان به سه نوع اصلي تقسيمبندي نمود:1) کوله با ديواره شيبدار[1] (رايجترين نوع)2) کوله بالهاي[2]3) کوله با ديواره قائمدر کولههاي با ديواره شيبدارکنارهها مانند وجه روبرو شيبدار هستند (معمولا با زاويهاي کمتر از زاويه قرارگيري[3] مصالح استفاده شده در خاکريز)؛ و گوشههاي متصل کننده وجوه و کنارهها مانند قسمتي از يک مخروط گرد ميشوند (شکل 1-1). در کولههاي بالهاي نيز وجوه کناري خاکريز شيبدار هستند، اما وجه روبرو عمودي است. زاويه بين وجه روبرو و باله معمولا ˚45 ميباشد؛ گرچه زاويههاي ديگري نيز به کار برده ميشوند. به علت اتصال ناگهاني باله به وجه روبرويي، يک گوشه تيز تشکيل شده که باعث ميشود جريان نسبت به کولههاي با ديواره شيبدار کمتر آبلغز[4] باشند (شکل 1-1) . در کوله با ديواره قائم، هم وجوه کناري و هم وجه روبرويي به صورت عمودي است. زاويه وجوه کناري و روبرويي، ˚90 است