کتاب مکانیک رسوب در آبراهه‌های روباز و مخازن سدها

کتاب مکانیک رسوب در آبراهه‌های روباز و مخازن سدها

کتاب مکانیک رسوب در آبراهه‌های روباز و مخازن سدها :

مکانیک رسوب که در آن سازوکار انتقال رسوبات در کانال‌ها و مجاری روباز، مخازن سدها و سواحل و بنادر مورد بررسی قرار می‌گیرد، در ساماندهی رودخانه‌ها، کنترل سیلاب‌، طراحی کانال‌های پایدار، طراحی مناسب آبگیرها، طراحی مناسب حوضچه‌های رسوب‌گیر در کانال‌های آبیاری و طرح‌های آبخیزداری، تخمین مناسب حجم رسوب‌گذاری در مخازن سدها و ارائه راهکارهای مناسب رسوب‌زدایی آنها، طراحی مناسب سازه‌های کنترل انتقال رسوب در سواحل، طراحی سازه های حفاظت سواحل و بنادر و همچنین پیش بینی فرآیند انتقال رسوب در سواحل و بنادر کاربرد دارد.

سالانه میلیون‌‎ها تن رسوب در مسیر رودخانه‌ها یا پیرامون سازه‌های آبی، برداشته و انباشته ‌می‌شود و در بسیاری از موارد هزینه‌های زیادی را بر بهره‌برداران این سازه‌ها و یا پیش‌بینی نادرست از میزان ته‌نشست و آورد رسوبات نیز رخ می‌دهد. تعیین پارامترهایی که بر این فرآیندها موثرند، بیشتر بر اساس مطالعات آزمایشگاهی و یا میدانی صورت می‌گیرد که علت این موضوع را میتوان در پیچیدگی موجود در سازوکار انتقال رسوب و پارامترهای موثر بر آن جستجو نمود.

این مطالعات پیشینه طولانی دارد و همچنان نیز مورد علاقه و توجه محققین است، چرا که همچنان مجهولات زیادی در رفتار، کمیت و اثرگذاری جریان‌های حاوی رسوب وجود دارد.

فهرست مطالب کتاب مکانیک رسوب در آبراهه

فصل اول: مبانی مكانیک رسوب :

۱-۱- مقدمه
۱-۲- ویژگی‌های فیزیکی آب
۱-۲-۱- چگالی آب
۱-۲-۲- لزجت (گرانروی) آب
۱-۲-۳- کشش سطحی آب
۱-۳- ویژگی‌های فیزیکی دانه رسوب
۱-۳-۱- اندازه دانه‌های رسوب
۱-۳-۲- دانه‌بندی مصالح رسوبی
۱-۳-۳- شکل دانه‌های رسوب
۱-۳-۴- چگالی دانه‌های رسوب
۱-۳-۵- سرعت سقوط دانه‌های رسوب
۱-۳-۶- چگالی کل مصالح رسوبی
۱-۴- هیدرولیک جریان در آبراهه‌های روباز
۱-۵- ساز و کار پخش و انتقال در جریان آشفته
۱-۶- آستانه حرکت دانه رسوب
۱-۶-۱- پارامترهای مؤثر بر آستانه حرکت ذرات رسوب
۱-۷- آستانه حرکت مصالح سنگی

فصل دوم: ساز وکار‌های انتقال رسوب و تشکیل فرم‌های بستر :

۲-۱- مقدمه
۲-۲- ساز وکار‌های انتقال رسوب
۲-۳- فرم‌های بستر
۲-۳-۱- محاسبه ارتفاع و طول موج شکل‌های بستر
۲-۳-۲- پیش‌بینی شكل بستر
۲-۳-۳- مقاومت بستر در مقابل جریان در حضور شکل‌های بستر
۲-۴- جریان و انتقال رسوب در قوس‌ها

فصل سوم: انتقال رسوبات از جنس مصالح بستر 

۳-۱- مقدمه
۳-۲- بار بستر
۳-۲-۱- روابط قطعی محاسبه بار بستر
۳-۲-۲- روابط احتمالاتی برای محاسبه بار بستر
۳-۲-۳- عوامل مؤثر بر بار بستر
۳-۳- بار معلق
۳-۴- بار كل
۳-۵- مقایسه روش‌های مختلف برآورد بار رسوبی

فصل چهارم: معادلات حاكم بر انتقال رسوب در بسترهای فرسایشی 

۴-۱- مقدمه
۴-۲- دسته‌بندی معادلات انتقال رسوب
۴-۳- معادله پخش- انتقال غلظت رسوب

فصل پنجم: رسوب‌گذاری در مخازن سدها 

۵-۱- مقدمه
۵-۲- فرآیند رسوب‌گذاری در مخازن
۵-۳- الگوهای توزیع رسوب در مخازن سدها
۵-۴- پیش‌بینی نحوه توزیع رسوب در مخازن سدها
۵-۴-۱- هیدروگرافی مخازن
۵-۴-۲- مدلسازی فیزیکی و آزمایشگاهی
۵-۴-۳- مدلسازی عددی
۵-۴-۴- روشهای تجربی

فصل ششم: ساز‌وکار‌های انتقال و روش‌های تخلیه رسوب مخازن سدها 

۶-۱- مقدمه
۶-۲- رسوب‌زدایی مخزن در زمان كم آبی رودخانه با عملیات شاس (فلاشینگ)
۶-۳- رسوب‌زدایی با جریان سیلاب
۶-۴- تخلیه جریان‌های غلیظ
۶-۵- رسوب‌زدایی مخزن با روش هیدروساكشن
۶-۵-۱- اجزاء مكانیكی و هیدرولیكی مورد استفاده در هیدروساكشن
۶-۵-۲- پیشینه تاریخی استفاده از روش هیدروساكشن
۶-۵-۳- طرح هیدرولیكی عملیات هیدروساكشن
۶-۵-۴- امكان‌سنجی عملیات رسوب‌زدایی هیدروساكشن

فصل هفتم: شبیه‌سازی انتقال و تخلیه رسوب در مخازن سدها 

۷-۱- مقدمه
۷-۲- مدلسازی فیزیكی رسوب‌زدایی مخزن
۷-۳- مدلسازی عددی رسوب‌زدایی مخزن
۷-۳-۱- مدل‌های یك‌بعدی
۷-۳-۲- مدل‌های دو‌بعدی
۷-۳-۳- مدل‌های سه‌بعدی
۷-۴- مطالعه موردی شبیه‌سازی عددی رسوب‌زدایی مخزن سد سفیدرود
۷-۴-۱- معادلات حاكم بر مدل عددی مورد استفاده
۷-۴-۲- نتایج شبیه‌سازی عددی رسوب‌زدایی مخزن سد سفیدرود

فصل هشتم: انتقال رسوب در لوله‌ها و مجاری تحت فشار 

۸-۱- مقدمه و تعاریف
۸-۲- سرعت بحرانی
۸-۳- افت هد

فهرست نشانه‌ها و نمادها
منابع و مآخذ
فرهنگ اصطلاحات فارسی به انگلیسی کتاب

فهرست شکل‌ها 

شکل (۱-۱)

ذره در حال سقوط در سیال و نیروهای وارد بر آن

شکل (۱-۲)

دیاگرام آلبرتسون برای محاسبه ضریب دراگ بر حسب عدد رینولدز و فاکتور شکل ذره

شکل (۱-۳)

دیاگرام محاسبه سرعت سقوط ذرات رسوب کوچکتر از ۱۰۰ میکرومتر در دماهای مختلف آب (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۱-۴)

دیاگرام محاسبه سرعت سقوط ذرات رسوب بزرگتر از ۱۰۰ میکرومتر در دماهای مختلف آب (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۱-۵)

نمای شماتیک میدان جریان دو‌بعدی

شکل (۱-۶)

نمای شماتیک نواحی زیر لایه لزج، توزیع لگاریتمی سرعت و ناحیه انتقالی

شکل (۱-۷)

نیروهای وارد بر ذره رسوب قرار گرفته در بستر

شکل (۱-۸)

دیاگرام شیلدز برای محاسبه آستانه حرکت دانه‌های رسوب

شکل (۱-۹)

نتایج بررسی‌های محققین مختلف در ارتباط با آستانه حرکت ذرات رسوب (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۱-۱۰)

دیاگرام محاسبه تنش برشی بحرانی بر حسب قطر دانه‌های رسوب (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۱-۱۱)

دانه رسوب بر روی بستر صاف که در آن برابر با صفر است

شکل (۱-۱۲)

دانه رسوب بر روی بستر دارای شیب طولی برابر با

شکل (۱-۱۳)

دانه رسوب بر روی بستر دارای شیب عرضی برابر با

شکل (۱-۱۴)

مقایسه سرعت بحرانی با استفاده از روابط مختلف برای مصالح سنگی

شكل (۲-۱)

موقعیت لایه‌های بار بستر و بار معلق

شكل (۲-۲)‌

انتقال رسوب به شکل بار بستر و قبل از پیدایش شكل بستر در رژیم پایین جریان (بستر مسطح)

شكل (۲-۳)‌

بستر ریپل در رژیم پایین جریان

شكل (۲-۴)‌

نمایی از شكل بستر دیون و شیب های بالادست و پایین‌دست مربوط به آن

شكل (۲-۵)‌

 بستر دیون و ریپل‌های شکل گرفته روی آن به همراه جوشش جریان در سطح آزاد در اثر رسیدن گردابه‌ها به سطح آزاد جریان (در رژیم پایین جریان)

شكل (۲-۶)‌

بستر دیون و جوشش جریان در سطح آزاد در اثر رسیدن گردابه‌ها به سطح آزاد جریان (انتهای رژیم پایین جریان)

شكل (۲-۷)

بستر مسطح که در اثر شسته شدن امواج دیون ایجاد می‌شود

شكل (۲-۸)

بستر آنتی‌دیون در رژیم جریان بالا

شكل (۲-۹)

بستر شوت و آبگیر در رژیم جریان بالا

شكل (۲-۱۰)

دیاگرام طبقه‌بندی شکل بستر (فن راین، ۱۹۸۹(

شكل (۲-۱۱)

دیاگرام طبقه بندی شکل بستر فن دن برگ و فن گلدر (۱۹۸۹)

شكل (۲-۱۲)

دیاگرام طبقه بندی شکل بستر (انگلاند و هانسن، ۱۹۶۶)

شكل (۲-۱۳)

دیاگرام طبقه بندی شکل بستر (سیمون و ریچاردسون، ۱۹۶۶)

شکل (۲-۱۴)

تغیرات تنش برشی ناشی از زبری بستر و شکل بستر با سرعت جریان (فن‌راین، ۱۹۹۳)

شکل (۲-۱۵)

تغیرات تنش برشی و فشار در بستر جریان با شکل بستر دیون (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۲-۱۶)

مقاومت در برابر جریان در اثر وجود شکل بستر (انیشتاین و بارباروسا، ۱۹۵۲)

شکل (۲-۱۷)

تغییرات با (انگلوند و هانسن، ۱۹۶۷)

شکل (۲-۱۸)

ضریب شکل دیون (ون راین، ۱۹۸۴)

شکل (۲-۱۹)

نمای شماتیک آبراهه مئاندری و مشخصات آن

شکل (۲-۲۰)

سازوکار و نحوه پیشروی مئاندر

شکل (۲-۲۱)

نحوه شکل‌گیری دریاچه رها شده اوکسبا

شکل (۲-۲۲)

شکل‌گیری جریان سه‌بعدی هلیکالی در قوس آبراهه‌ها (گرف، ۱۹۸۵)

شکل (۲-۲۳)

نمای شماتیک بالا‌آمدگی آب در قوس بیرونی خم آبراهه

شكل (۳-۱)

نمای بالای كانال‌های همگرا و واگرا

شکل (۳-۲)

فرم دیاگرامی روابط قطعی بار بستر (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۳-۳)

احتمال فرسایش مصالح رسوبی بر حسب پارامتر شیلدز مؤثر (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۳-۴)

محاسبه انتگرال‌های I1 و I2 (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۳-۵)

اثر اندازه دانه‌های رسوب بر روی نرخ بار بستر (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۳-۶)

شیب های رو به بالا و پایین و علامت‌های منفی و مثبت در رابطه (۳-۲۹)

شکل (۳-۷)

ضریب اصلاحی بار بستر برای شیب طولی (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۳-۸)

نسبت بار بستر در راستای طولی و عرضی (فن راین، ۱۹۹۳)

شكل (۳-۹)

نمای شماتیك پروفیل‌های سرعت، غلظت رسوب و حاصلضرب

شکل (۳-۱۰)

تأثیر پارامتر تعلیق بر پروفیل غلظت رسوب در عمق (وانومی، ۱۹۴۶)

شکل (۳-۱۱)

تأثیر پارامتر تعلیق بر پروفیل غلظت رسوب در عمق (فن راین، ۱۹۹۳)

شکل (۳-۱۲)

تقسیم عمق جریان به اجزاء عمق و پروفیل‌های سرعت و غلظت رسوب

شکل(۳-۱۳)

محاسبه پارامتر در رابطه بار معلق (فن راین، ۱۹۹۳)

شكل (۵-۱)

نمای شماتیك رسوب‌گذاری در مخزن سد

شکل (۵-۲)

مراحل رسوب‌گذاری در مخزن

شکل (۵-۳)

الگوی رسوب‌گذاری دلتایی

شکل (۵-۴)

الگوی رسوب‌گذاری نواری

شکل (۵-۵)

الگوی رسوب‌گذاری گوه‌ای

شکل (۵-۶)

الگوی رسوب‌گذاری یکنواخت

شكل (۶-۱)

نمای شماتیك شاس تحت فشار از طریق تخلیه کننده‌های عمقی

شكل (۶-۲)

نمای شماتیك تخلیه جریان سیلاب حاوی مقادیر زیاد رسوبات

شكل (۶-۳)

نمای شماتیك تخلیه جریان غلیظ از دریچه‌های تحتانی سد

شکل (۸-۱)

نمای شماتیک شکل انتقالی شبه همگن

شکل (۸-۲)

نمای شماتیک شکل انتقالی نا‌همگن

شکل (۸-۳)

نمای شماتیک شکل انتقالی بستر متحرک

شکل (۸-۴)

نمای شماتیک شکل انتقالی بستر ثابت- متحرک

شكل (۸-۵)

افت هد در مجاری با جریان حاوی رسوب بر حسب سرعت جریان كه با منحنیهای هم غلظت رسوب مشخص می‌شود (دوراند، ۱۹۵۳)

شکل (۸-۶)

تغییرات با قطر ذرات رسوب بر حسب غلظت رسوبات معلق در مجرای تحت فشار (دوراند، ۱۹۵۳)

شکل (۸-۷)

دیاگرام مودی برای محاسبه ضریب افت اصطکاکی در مجرا با جریان صاف

شکل (۸-۸)

افت فشار در مجاری برای قطر مصالح ۴۴/۰ میلیمتری (دوراند، ۱۹۵۳)

شکل (۸-۹)

افت فشار در مجاری برای قطر مصالح ۰/۲ میلیمتری (دوراند، ۱۹۵۳)

شکل (۸-۱۰)

دیاگرام دوراند برای محاسبه افت هد اصطکاک اضافی (دوراند، ۱۹۵۳)

شکل (۸-۱۱)

دیاگرام دوراند (۱۹۵۳) برای محاسبه افت اصطکاک اضافی برای دو نوع ماده معلق در جریان

شکل (۸-۱۲)

دیاگرام دوراند (۱۹۵۳) برای محاسبه افت اصطکاک اضافی برای دو نوع پوشش مجرا

فهرست جدول‌ها 

جدول (۱-۱)

تغییرات چگالی آب در دماهای مختلف

جدول (۱-۲)

تغییرات لزجت سینماتیک آب در دماهای مختلف

جدول (۱-۳)

طبقه بندی دانه‌های رسوب بر حسب اندازه‌شان، توسط مرکز ژئوفیزیک ایالات متحده

جدول (۱-۴)

و بر حسب شرایط مختلف بهره‌برداری از مخزن سد و جنس مصالح رسوبی

جدول (۱-۵)

بر حسب شرایط بهره‌برداری از مخزن سد یا مصالح رودخانه‌ای و جنس مصالح رسوبی

جدول (۱-۶)

اثر چسبندگی بر روی سرعت بحرانی

جدول (۴-۱)

معادلات حاكم بر میدان جریان و انتقال رسوب از نظر ابعاد مسئله

جدول (۵-۱)

حجم ذخیره، میزان نیروی برقابی تولیدی و اتلاف حجم مخزن در اثر رسوبگذاری در سدهای بزرگ جهان

منابع و مآخذ