طراحی سازههای آبی - بخش اول: طراحی کانالهای روباز
تعریف کانال روباز
- کانال روباز: مجرایی با سطح آزاد که جریان را عبور میدهد.
- مثالهای کانال روباز: رودخانهها، کانالهای زهکشی، لولههای نیمهپر.
- اهمیت تاریخی: کانالها اولین سازههای انتقال آب بودهاند.
طراحی کانالهای روباز
- عناصر طراحی: انتخاب مسیر، شکل مقطع، اندازه، شیب بستر، نوع پوشش.
- دبی عبوری: بر اساس نیاز ناخالص آبی شامل نیاز خالص، نفوذ و تبخیر.
- اهداف کانالها: آبیاری، فاضلاب، انتقال آب، تفریحی و کشتیرانی.
مفاهیم اولیه طراحی
- سطح مقطع جریان: تعریف پیرامون مرطوب و عرض سطح آزاد.
- عمق و شیب هیدرولیکی: محاسبه بر اساس مساحت و پیرامون مقطع.
- عدد فرود: مهم در تحلیل کانالها.
انواع مقاطع کانالها
- مقاطع زوزنقهای: مناسب برای کانالهای با پوشش نرم.
- مقاطع مستطیلی: برای کانالهای با پوشش سخت و کالورتها.
- مقاطع مثلثی: برای دبی کم و نمایشگاهی.
- مقاطع دایروی: برای فاضلاب و کالورتهای باد.
تأسیسات هیدرولیکی
- کالورت: برای عبور آب از زیر گذرگاهها.
- زهکشها: کاهش انرژی جریانهای پرشتاب.
- تند آبراه و شوت: برای اتصال کانالهای با تراز مختلف.
معیارهای تعیین سطح مقطع و مسیر کانال
- عوامل مؤثر: دبی عبوری، پوشش کانال، سهولت ساخت، راندمان هیدرولیکی، صرفه اقتصادی.
- طول کانال و سازگاری محیطی: باید کوتاه و مطابق شرایط محیطی باشد.
مسائل مکانیکی و جغرافیایی
- قوسها و فرسایش: فرسایش در قوس بیرونی و رسوبگذاری در قوس داخلی.
- شعاع انحنا: بر اساس دبی و پوشش کانال تنظیم میشود.
طراحی کانالهای بتونی
- شیب طولی و شیب کناری: متناسب با توپوگرافی و مصالح.
- ارتفاع آزاد: جلوگیری از سرریز شدن آب به بیرون.
نکات مهم
- پیشبینیهای هواشناسی: جهت جلوگیری از سرریز و خرابی کانال.
- ارتفاع آزاد: مهمترین دلایل در نظر گرفتن آن، شامل بارشهای پیشبینی نشده و جلوگیری از ریزش آب به بیرون.
این دوره به مفاهیم پایهای و اولیه طراحی کانالهای روباز پرداخته که برای دانشجویان و مهندسان عمران جهت طراحی بهینه و اقتصادی کانالها بسیار حائز اهمیت است.