دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS

... دانلود ...

توجه : این فایل به صورت فایل ورد (Word) ارائه میگردد و قابل تغییر می باشد

بخشی از متن دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS :

این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد.

دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست مطالب

عنوان صفحه
________________________________________
چکید.............................................................................................................................................................1
1- فصل اول................................................................................................................................................2
1-1- مقدمه ...............................................................................................................................................3
1-2- بیان مساله اساسی تحقیق ...........................................................................................................3
1-3- فرضیه‌ها............................................................................................................................................5
1-4- اهداف مشخص تحقیق..................................................................................................................5
1-5- روش شناسی تحقیق ....................................................................................................................6
1-6- متغیرهای مورد بررسی در قالب یک مدل مفهومی.................................................................6
1-7-محاسبه نیمروخ طولی درکانال های باشیب .........................................................................8
1-8- مطالب پایا ن نامه ........................................................................................................................9
2- فصل دوم ..........................................................................................................................................10 2-1- مقدمه ............................................................................................................................................11
2-2- شبیه سازی جریان آب با استفاده از مدل ریاضی یك بعدی.............................................11
2-3- شبیه سازی جریان در کانالها با استفاده از نرم افزار............................................................12
2-4- نرم افزارهای كامپیوتری شبیه‌سازی هیدرولیك جریان ....................................................13
2-5- پروژه¬های انجام شده با مدل HEC-RAS .............................................................................16
2-6 - منابع داخل ................................................................................................................................16
2-7 - منابع خارجی .............................................................................................................................19
دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست مطالب

عنوان صفحه
________________________________________
3- فصل سوم............................................................................................................................................21
3-1- كانالهای باز ومشخصات هندسی مقاطع آنها.........................................................................22
3-1-1- مقدمه .......................................................................................................................................22
3-1-2- تقسیم بندی كانال‌های باز....................................................................................................22
3-1-3- انواع مقطع كانالها .............................................................................................................24
3-1-4- مشخصات هندسی مقاطع كانالهای باز..............................................................................25
3-1-5- نامگذاری مختلف كانالهای مصنوعی................... ..............................................................26
3-1-6- طبقه بندی وتشخیص انواع جریان در كانالهای باز.........................................................27
3-1-7- معادله انرژی ...........................................................................................................................30
3-1-8- انرژی مخصوص ....................................................................................................................31
3-1-9-شكل گیری جریان متغیر تدریجی ...............................................................................33
3-1-10-تئوری جریان های متغیر تدریجی....................................................................................35
3-1-11- طبقه بندی نیمرخهای سطح آب ....................................................................................35
3-1-12- تقسیم بندی كلی از روشهای معمول در محاسبات نیمرخ های سطح آب ...........39
3-2- مدل ریاضی وفیزیكی در مطالعات هیدرولیكی....................................................................40
- مقدمه.....................................................................................................................................................40
3-2-1- روندشبیه سازی جریان در رودخانه با استفاده از مدل ریاضی یك بعدی ................41
دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست مطالب

عنوان صفحه
________________________________________
3-2-2- شبیه سازی جریان در روخانه با استفاده از نرم افزار ................................................... 42
3-2-3- نرم افزار …… HEC-RAS..................................................................................................42
3-2-4- مدل كامپیوتری HEC-RAS...............................................................................................43
3-2-5- روش محاسبه پروفیل سطح آب در مدل هیدرولیكی HEC-RAS......................... 44
3-2-6- مراحل محاسبات پروفیل سطح ....................................................................................... 47
3-3-مؤلفه های تحلیل هیدرولیکی در مدل HEC-RAS ..........................................................47
3-4- مراحل ایجاد یک مدل هیدرولیکی با نرم‌افزار HEC-RAS ..........................................49
3-4-1- شروع یک پروژه با نرم افزار HEC-RAS ............................................................... .....50
3-4-2- وارد کردن داده های هندسی .............................................................................................51
3-4-3- وارد کردن داده های جریان و شرایط مرزی....................................................................52
3-4-4- انجام محاسبات هیدرولیكی.................................................................................................53
3-4-5- مشاهده و چاپ نتایج............................................................................................................54
3-5- مشخصات سد وشبكه آبیاری وزهكشی مغان ..................................................................56
3-5-1- سد انحراف میل و مغان .......................................................................................................56
3-5-2- كانال‌های اصلی و درجه یك،( كانال A.)..........................................................................56
3-5-3- كانال‌های درجه 2 و سایر تاسیسات آبیاری......................................................................59
3-5-4- ایستگاه‌‌های پمپاژ...................................................................................................................60
3-5-5- اراضی تحت پوشش شبكه آبیاری مغان ..........................................................................60
دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست مطالب

عنوان صفحه
________________________________________
3-6- وضغیت موجود شبكه آبیاری وزهكشی مغان وتاسیسات وابسته .....................................63
3-6-1- منطقه آبیاری .........................................................................................................................63
3-6-2- كانال اصلی (كانال A( منطقه آبیاری پارس اباد .............................................................64
3-7- اراضی تحت پوشش منطقه بیله سوار ....................................................................................65
4- فصل چهارم........................................................................................................................................66
4-1- مقدمه.............................................................................................................................................67
4-2- تدوین مدل شبیه سازی............................................................................................................68
4-3- شبیه سازی کانال خاکی بدون در نظر گرفتن سازه ها.......................................................71
4-3-1- انتقال اطلاعات تولید شده در محیط GISبه نرم افزار HEC-RAS .......................71
4-4- ویرایش وتكمیل اطلاعات كانال بیله سوار در محیط HEC-RAS...................................73
4-4-1- شبیه سازی تاسیسات هیدرولیك.................................................................................... 73
4-4-2- ورودی داده ها وشرایط مرزی جریان یكنواخت .............................................................74
4-5-1- مقاطع عرضی...........................................................................................................................84
4-5-2- وضع موجود.............................................................................................................................87
4-5-3- مقایسه وضع موجود وطراحی ......................................................................................102
4-5-4- پروفیل سطح جریان .......................................................................................................105
4-5-5- سرعت جریان........................................................................................................................107
فصل پنجم :بحث ونتیجه گیری ......... ...........................................................................................108
دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست مطالب

عنوان صفحه
________________________________________
5-1- بحث ونتیجه گیری .................................................................................................................109
5 – 2- پیشنهادات..............................................................................................................................112
منابع :......................................................................................................................................................114
اصالت پژوهش به زبان انكلیسی........................................................................................................119
چكیده انگلیسی ...................................................................................................................................120
صفحه تائیدیه اعضاء كمیته داوران پایان نامه ..............................................................................121

دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست جداول
عنوان صفحه
________________________________________
جدول 3-1- انواع شیب های ممكن در یك كانال منشوری ومشخصات آنها ..........................37
جدول 3-2- خلاصه مشخصات كانال اصلی وكانال A .................................................................58
جدول 3-3-خلاصه مشخصات شبكه آبیاری وزهكشی در مناطق چها گانه.............................59
جدول 3-4- مشخصات ایستگاههای پمپاژ شبكه آبیاری وزهشكی.............................................60
جدول 3-5- موقعیت بازه های لاینیگ شده كانال A, Aبرگشتی...............................................64
جدول 3-6- سازه های موجود برروی كانال اصلی منطقه پارس آباد........................................65
جدول 4-1- مشخصات سازه های رگولاتوری در 51 كیلومتر ابتدائی كانال ........................73
جدول 4-2- مشخصات سازه های آكدوك در 51كیلومتر ابتدائی كانال بیله سوار................74
جدول4-3-ظرفیت وكیلومترآبگیری كانال های درجه2 در51 كیلومترابتدائی كانال بیله سوار............................................................................................................................................................76
جدول4-4- ظرفیت وكیلومترآبگیری ایستگاههای پمپاژ2 در51 كیلومترابتدائی كانال بیله سوار............................................................................................................................................................77
جدول4- 5- مشخصات كانالهای درجه 2 ابگیری از محل سه پل..............................................77
جدول4-6-مشخصات ونقاط ابگیر كانال های درجه 2واقع در كانال Aبرگشتی......................78
جدول4-7- مشخصات كلی كانال های درجه 2 منطقه آبیاری پارس اباد.................................79
جدول4-8-مشخصات پریزهای موجود در51كیلومتر ابتدائیی كانال بیله سوار........................81
جدول4-9-ورودی دبی های مختلف در مدل .................................................................................82
جدول 4-10-مشخصات هیدرولیكی كانال بیله سوار در 51 كیلومتر ابتدائی.........................84

دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست جداول
عنوان صفحه
________________________________________
جدول4-11-مشخصات هیدرولیكی كانال A....................................................................................85
جدول 4-12-مشخصات هیدرولیكی خروجی از مدل در سازه اكدوك شماره 1بادبی ورودی 40مترمكعب در ثانیه در ابتدای كانال بیله سوار.............................................................................92
جدول 4-13- مشخصات هیدرولیك خروجی از مدل در سازه اكدوك شماره 2بادبی ورودی 40مترمكعب در ثانیه در ابتدای كانال بیله سوار..............................................................................94

دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست اشكال

عنوان صفحه
________________________________________
شكل ا- ا- مدل مفهومی كانال های خاكی وبتنی به همراه سازه های هیدرولیكی ...................8
شکل 3-1- مشخصات هندسی مقاطع در كانال..............................................................................26
شکل3-2- مقایسه مفهوم انرژی وانرژی مخصوص .......................................................................32
شکل3-3- شكل گیری جریان متغییر تدریجی ........................................................................33
شکل3-4-.................................................................................................................................................35
شكل 3-5- نواحی جریان در شیب های مختلف ...........................................................................38
شكل 3-6-انواع شیب ها ونواحی جریان درنیمرخهای مختلف سطح آب..................................39 شكل3-7- مشخصات انشعاب ابراه ها.............................................................................................. 45
شکل3-8- كاربرداصل مومنتم.............................................................................................................46
شکل3-9- آیکون HEC-RAS درWindows ..............................................................................49
شکل3-10- پنچره اصلی نرم افزار HEC-RAS .............................................................................50
شکل3-11- پنجره پروژه جدید...........................................................................................................51
شکل3-12- پنجره داده های هندسی................................................................................................52
شكل 3-13- پنجره داده های جریان ماندگار..................................................................................53
شكل 3-14- پنجره تحلیل جریان ماندگار........................................................................................54
دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست اشكال

عنوان صفحه
________________________________________
شکل3-15-نمودار مقطع عرضی..........................................................................................................55
شكل 3-16- نمودار پروفیل..................................................................................................................55
شکل4-1-الف- نمایش شماتیك مدل سازی پلان ومقاطع عرضی كانالAپارس آباد درنرم افزار hec-ras.........................................................................................................................................72
شکل4-1-ب- نمایش شماتیك مدل سازی پلان ومقاطع عرضی كانال بیله سوار درنرم افزار hec-ras..................................................................................................................................................72
شکل4-2-مقطع عرضی كانال در موقعیت كیلومتر ابتدائی (پوشش بتونی). ..........................88
شکل4-3 - مقطع عرضی كانال در موقعیت 348+0 (پوشش خاكی)........................................88
شکل4-4 -مقطع عرضی کانال اصلی در موقعیت 818+0(پوشش خاكی) ...............................89
شکل4-5 - سازه روگذر شماره 1در کیلومتر 950+6 ...................................................................89
شکل4- 6- سازه رگولاتور شماره 1 در كیلومتر 650+7................................................................90
شکل4-7 - سازه رگولاتور شماره 2 در كیلومتر150+16..............................................................91
شکل4-8 – سازه آكدوك شماره 1 دركیلومتر 100+22 .............................................................91
شکل4-9 - سازه آكدوك شماره 2دركیلومتر700+29 ...............................................................93
دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست اشكال

عنوان صفحه
________________________________________
شکل4-10 - سازه آكدوك شماره 2دركیلومتر..................................... ..........................................95
شکل4-11- سازه رگولاتور شماره 4 در كیلومتر150+35 ...........................................................96
شکل4-12 - سازه رگولاتور شماره 6 در كیلومتر800+47...........................................................96
شکل4-13 –مقطع عرضی كانال در كیلومتر 163+51 (پوشش بتنی)......................................97
شکل4-14-مقطع عرضی كانالA پارس اباد دركیلومترابتدائی................................. ................97
شكل4-15-مقطع عرضی كانالAپارس آباددر موقعیت280+3(انتهای پوشش بتنی ............98
شکل4-16-مقطع عرضی كانالAدرموقعیت كیلومتر 274+3(پوشش خاكی)در كیلومتر..... 98
شکل4-17-مقطع عرضی كانال Aپارس اباد درموقعیت كیلومتر 619+8(پوشش خاكی)......99
شکل4-18- مقطع عرضی كانال Aپارس اباد درموقعیت كیلومتر641+8(رگولاتورشماره2)..99
شکل4-19- مقطع عرضی كانال Aپارس اباد درموقعیت كیلومتر899+23(رگولاتورشماره3)..................................................................................................100
شکل4-20- مقطع عرضی كانال Aپارس اباد درموقعیت كیلومتر680+24(پوشش بتنی)..100

دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست اشكال

عنوان صفحه
________________________________________
شکل4-21- مقطع عرضی كانال Aپارس اباد درموقعیت كیلومتر636+27(رگولاتورشماره4)...................................................................................................101
شکل4-22- مقطع عرضی كانال Aپارس اباد درموقعیت كیلومتر617+29(پوشش خاكی).....................................................................................................................................................101
شکل4-23- مقطع عرضی كانال Aپارس اباد درموقعیت كیلومتر274+30(رگولاتورشماره5)..................................................................................................102
شكل 4-24- مقطع عرضی كانال در كیلومترابتدائی....................................................................103
شكل 4-25- مقطع عرضی كانال در كیلومتر543+1..................................................................103
شكل 4-26- مقطع عرضی كانال در كیلومتر455+7..................................................................104
شكل 4-27- مقطع عرضی كانال در كیلومتر280+3(انتهای پوشش بتنی)...........................104
شكل 4-28- مقطع عرضی كانال در كیلومتر708+3..................................................................105
شكل 4-29- مقطع عرضی كانال در كیلومتر901+8..................................................................105
شكل 4-30- نتایج پروفیل سطح آب ومشخصات هیدرولیكی در كانال بیله سوار................106
دانلود رایگان مدل سازی سازه های هیدرولیكی در كانالهای انتقال آب به كمك نرم افزار HEC-RAS
فهرست اشكال

عنوان صفحه
________________________________________
شكل 4-31- نتایج پروفیل سطح آب ومشخصات هیدرولیكی برای دبی 24 مترمكعب درثانیه دركانال Aپارس اباد ............................................................................................................................106
شكل 4-32- نتایج پروفیل سطح آب ومشخصات هیدرولیكی بادبی 40 مترمكعب درثانیه در كانال بیله سوار .....................................................................................................................................107
شكل 4-33- نتایج پروفیل سطح آب ومشخصات هیدرولیكی برای دبی 24 مترمكعب درثانیه دركانال Aپارس اباد ............................................................................................................................107

چکیده


در این تحقیق از مدل HEC-RAS جهت مدل سازی سازه های هیدرولیکی در کانال انتقال آب مغان واقع در استان اردبیل، شهرستان پارس آباد، شمالغرب ایران استفاده شده است . این نرم افزار توسط مرکز مهندسی ارتش آمریکا به عنوان سیستم تجزیه و تحلیل هیدرولیکی ارایه شده است. هدف از این تحقیق بررسی تغییرات هیدرولیکی و سازه ای ناشی از تغییرات مقطع کانال های خاکی به بتنی می باشد. در بررسی رژیم هیدرولیکی کانال های انتقال آب با داشتن سطح مقطع و سرعت جریان سایر مولفه های جریان نیز قابل حصول بوده و تجزیه و تحلیل پروفیل سطح آب امکان پذیر است. یکی از مهمترین پارامترهای تأثیرگذار برروی پروفیل سطح آب جنس بستر کانال و سازه های هیدرولیکی کانال های خاکی و بتنی متوالی همزمان با سازه های هیدرولیکی می باشدمحاسبات هیدرولیکی بصورت دستی امکان پذیر نبوده و یا مستلزم صرف ساعت ها وقت و هزینه است.
بر اساس بازدیدهای میدانی وتجربیات قبلی ضرایب زبری برای مقاطع خاکی ومقاطعی كه دارای نیزاروعلفزار می باشد ودارای مقاطع بتنی است تخمین زده شد و واسنجی این ضرایب درمحل انجام گرفت. سازه های هیدرولیکی مسیرکانال از قبیل سازه های کنترل سطح آب، سازه های کنترل جریان و پل ها در مدل، شبیه سازی گردید.این تحقیق نشان می دهد که درکانال های خاکی و بتنی متوالی ضرایب زبری ازپارامترهای تأثیرگذار برپروفیل سطح آب می باشد و باعث افت هیدرولیکی جریان می گردد.همچنین سازه های هیدرولیکی متوالی در مسیر کانال خاکی- بتنی پروفیل سطح آب جدیدی را ایجاد می کند.
واژهای كلیدی: مدل HEC-RAS، كانال انتقال آب مغان، كانال خاكی - بتنی، پروفیل سطح آب
فصل اول:
کلیات طرح تحقیق

1-1 مقدمه
آب به عنوان اولین نیازحیات بشری مهمترین عنصری است که در طبیعت وجود داشته و همواره فکر بشر را به خود مشغول کرده است. مهار و استفاده بهینه آب از گذشته های دوراز مظاهر تمدن بوده است. ایجاد بندها و سدهای مختلف و پل های قدیمی در کشورمان نشان دهنده اهمیت این مسئله در کشور می باشد. رودخانه ها اصلی ترین منبع تولید کننده آب برای انسان و سایر موجودات به شمار می آیند.
جهت مهارآبهای حاصل ازبارندگی درحاشیه رودخانه هاخصوصا" درپائین دست اقدام به ایجاد كانال های هدایت آب به مناطق مختلف كشاورزی وشهری وروستایی جهت مصارف صنعتی وشرب وكشاورزی نمود. به همین منظور ابتدا كانالها بصورت خاكی اجرا می گردد تامورد استفاده جهت انتقال آب به مناطق مورد نظر قرار گیرد كه این خود نیز موجب هدر رفت آب وزهدار شدن زمین های اطراف كانال میگردد جهت جلوگیری از هدر رفت آب وزهدار شدن زمین های مجاور كانالهای خاكی، پوشش كانالها مدنظر میباشد كه بایستی در این مرحله هم از نظر اقتصادی وهم از نظر هدر رفت آب وهمچنین از نظر رژیم حاكم بر جریان توجه نمود برای این منظور می توان به كاربرد مدل سازی سازه های هیدرولیكی دركانالهای انتقال آب به كمك نرم افزارHEC-RAS اشاره نمود.
1-2 بیان مسئله اساسی تحقیق:
آب مایع حیات ومرتفع كننده بسیاری از نیازهای بخش كشاورزی،صنعت وشرب می باشد.آب دركشور ما كه ازنظرشرایط اقلیمی خشك ونیمه خشك حاكم بربخش وسیعی از آن بوده از اهمیت خاصی برخوردار است واین خودلزوم استفاده بهینه آب را دوچندان می نماید.
به دلیل محدود بودن منابع آبی قابل استحصال، بهره برداری بهینه ازسیستم های آبی روز به روز اهمیت بیشتری می یابد.بهره برداری بهینه در سایه طراحی سازه های آبیاری در كنار مدیریت صحیح امكان پذیر خواهد بود.كانالهای انتقال آب یكی از بخش های مهم تامین آب در شبكه های آبیاری برای انتقال بهینه آب محسوب می گردد باتوجه به اهمیت این موضوع پوشش كانال های خاكی جهت جلوگیری از هدر رفت آب وبه تناسب آن زهدار شدن زمین مجاور آن اجتناب ناپذیر می باشد . اغلب در كشور ما شبكه های ابیاری ابتدا بصورت خاكی مورد بهره برداری قرارگرفته واین امرموجب هدر رفت آب در كانالهای خاكی شده وموجب ایجادخسارات به سازه های روی كانال میگردد. به همین علت در سال های اتی مورد اصلاح وبهسازی قرار میگیرد كه این خود شرایط ویژه ای را از نظر رژیم هیدرولیكی در كانالها ایجاد می كند. بنابراین شبیه سازی این نوع كانال ضروری بنظر میرسد.همچنین سازه های كنترل سطح آب از قبیل رگلاتور عرضی،سرریز دریچه ها،پل های پایه دار وابگیرها وتاثیر سازه های متوالی به یكدیگر مورد مطالعه قرار گرفت.
باتوجه به اینکه کانال اصلی(MAIN CANAL)شبکه آبیاری وزهکشی مغان درسال 1353بصورت خاکی به همراه سازه های هیدرولیکی مورد نیاز ( رگلاتور های عرضی،اکدوک،سیفون،سوپرپاساژ وسازه های تنظیم سطح اب و....) با ظرفیت80مترمکعب درثانیه اجرا گردیده وحدود 40 سال از عمر بهره برداری کانال فوق سپری شده ودرطول این بازه زمانی مسایل ومشکلات زیادی در زمینه بهره برداری وهم در ساختار فیزیکی وسازه ای کانال از جمله کاهش ظرفیت عبوری وضع موجود نسبت به وضعیت طراحی،تخریب و فرسایش دیواره های کانال وتغییرمقطع هیدرولیکی کانال با توجه به خاکی بودن آن،زهداری اراضی کشاورزی پایاب این کانال و... بوجود آمده است. لذا دراین تحقیق با بررسی وضعیت فیزیکی موجود شبکه اصلی ومدل سازی وتحلیل هیدرولیکی آن به کمک نرم افزار هیدرولیكی HEC-RAS وطراحی کانال با مقطع بهینه ومقایسه سناریوهای مختلف علاج بخشی وارایه راهکار بهینه از لحاظ فنی هیدرولیکی وشرایط بهره برداری واقتصادی مورد بررسی وتجزیه وتحلیل قرار گرفت.
1-3- فرضیه‌ها
فرضیه های مورد مطالعه در این پایان نامه بشرح زیر می باشند:
1- بهینه سازی طراحی کانال های خاکی و بتنی سری، با نرم افزار REC-RAS امکان پذیر است.
2- در کانال های متوالی بصورت بتنی و خاکی پروفیل جریان از حالت دائمی- یکنواخت خارج می گردد.