عنوان پایان‌نامه
بررسی آزمایشگاهی نشت در لوله های شبکه های آبرسانی با در نظر گرفتن شرایط خاک اطراف آنها
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران -مهندسی آب - فاضلاب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2280;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77392
- تاریخ دفاع
- ۱۲ تیر ۱۳۹۵
- دانشجو
- امیر مهدوی
- استاد راهنما
- سیدتقی امید نائینی
- چکیده
- طی دهه‌های اخیر، تحقیقاتی در خصوص علل و پارامترهای موثر بر نشت از لوله‌ها در شبکه های توضیع آب انجام شده است. یکی از مهم‌ترین عواملی که به آن توجه شده فشار سیال درون لوله است. براساس رابطه اریفیس، دبی خروجی آب از یک منفذ (اریفیس) با مجذور فشار رابطه مستقیم دارد. همچنین عوامل متعددی مانند دما، رژیم جریان و ویسکوزیته سیال در مقدار ضریب ثابت این رابطه موثر هستند. مطالعات گسترده ای بر روی اجزای مختلف این رابطه انجام گرفته و روابط تجربی متعددی برای توصیف دبی نشت پیشنهاد شده است. در این پایان نامه تلاش شده است با ساخت یک مجموعه آزمایشگاهی متشکل از یک مخزن ذخیره آب، یک پمپ، یک جعبه خاک، دو شیر قطع و وصل، فشارسنج و لوله های متصل کننده، نشت از لوله در حضور محیط خاکی با ویژگی های متفاوت مورد بررسی قرار گیرد. با عبور جریان از لوله موجود در جعبه خاک، نشت رخ داده و دبی آن پس از خروج از جعبه اندازه گیری می شود. برای مدل سازی محیط خاکی اطراف لوله، نمونه های مختلفی از خاک با بازه های دانه بندی مختلف استفاده شده تا محیط های خاکی ایجاد شده بتواند نماینده طیف گسترده ای از خاک مناطق مختلف باشند. دو سری آزمایش در مجاورت خاک های مختلف انجام گرفته است. در سری اول آزمایش ها دبی نشت از یک منفذ ایجاد شده به قطر یک میلیمتر روی یک لوله پلی اتیلن در مجاورت پنج نوع خاک متفاوت اندازه‌گیری شده است. در سری دوم آزمایش ها همین روند بر روی یک اتصال معیوب که در شرایط بهره برداری دچار نشت بوده انجام گرفته است. همچنین برای مشاهده اثر حضور خاک بر دبی نشت، آزمایش تخلیه به هوای آزاد (بدون حضور خاک) انجام شده است. سپس با اندازه گیری پارامترهای ضریب هدایت هیدرولیکی، حد روانی، حد خمیری، شاخص خمیری، قطر ذرات ریزتر از50% و 10% دانه ها، ضریب خمیدگی و ضریب یکنواختی در خاک ها، رابطه بین این متغیرها و دبی نشت بررسی شده است. با بررسی نتایج، روابطی بین ضریب رابطه نشت-فشار و هریک از این پارامترها بدست آمد و نتیجه گرفته شد که محیط خاکی بر میزان دبی نشت موثر است و متغیرهای قطر ذرات ریزتر از 50% دانه ها، ضریب هدایت هیدرولیکی و حد خمیری برای توصیف ویژگی های خاک مناسب تر هستند. برای نمای فشار در رابطه نشت-فشار اعداد 5745/0 برای نشت از روزنه 1 میلیمتری و 4569/0 برای نشت از اتصال معیوب حاصل شد.
- Abstract
- Many researches have been recently carried out on the effective parameters causing pipe leakage in water distribution systems in which, mostly, the fluid pressure has been assumed as an important factor. The discharge flow rate is indirect proportion to the fluid pressure according to the orifice relation whilst several other factors affect the constant coefficient thereof such as temperature, flow regime and viscosity. Characterizing the equation components, comprehensive researches have been conducted in which different empirical relations are suggested for leakage flow determination. However, mostly neglected in urban systems, the surrounding soil effects on the leakage regime is quantified by no specific relations. Setting up a laboratory modeling system, pipe leakage discharge has been discussed in the present thesis due to different surrounding soil types. For this purpose, a composition of a water reservoir, pump, soil box, manometers, connecting pipes and couple of stopcocks have been constructed inside the lab. The leakage rate in the soil box is measured as the water flows through the inward pipe. Representing a wide range of natural environments, several soil samples were applied to simulate the soil bed, generally grained finer than 4.7mm. Actual field density was also reached by wet tamping the soil inside the box, while the pipe was being mounted. Two rounds of tests have been conducted where the first consists of leakage measurements through a 1 mm wide circular vent on a poly-ethylene pipe adjacent to five various soil types. Similar procedure was performed on leaky coupling as the second series of experiments. To distinguish the soil effects from the fresh air, leakage measurements were repeated through the air with no soil surrounding. Determining the soil permeability, liquid limit, plastic limit, plastic index, D50, D10, curvature and uniformity coefficients, the relations between such parameters and the leakage flow rate has been studied afterwards. The above-mentioned tests indicated that the soil environment affects the leakage flow coefficient in leakage-pressure relation. Processing the results, it is concluded that the permeability, D50 and plastic index are reasonably appropriate to characterize the bed soil. The pressure exponent of the relation is obtained 0.5745 for the 1 mm vent and 0.4569 for the leaky coupling.
