Aqueduct और Siphon Aqueduct के लिए डिज़ाइन सिद्धांत
Aqueduct और Siphon Aqueduct के डिज़ाइन सिद्धांतों के बारे में जानने के लिए इस लेख को पढ़ें।
एक्वाडक्ट के लिए डिज़ाइन सिद्धांत:
(i) डिजाइन का आकलन (अधिकतम) एक नाली का बाढ़ निर्वहन:
पार की जाने वाली नाली छोटी या नदी की तरह हो सकती है। सभी मामलों में एक बाढ़ के अधिकतम बाढ़ या शिखर प्रवाह का सही आकलन पहले ही प्राप्त कर लेना चाहिए।
(ii) जलमार्ग की आवश्यकता एक नाली के लिए:
लेसी का शासन परिधि समीकरण जल निकासी की गणना के लिए अच्छा आधार देता है। समीकरण है
पी डब्ल्यू = 4.825 क्यू 1/2
जहां, मीटर में साइट पर नाली के लिए प्रदान किया जाने वाला जलमार्ग है। क्यू मीटर 3 / सेकंड में नाली का बाढ़ निर्वहन है। जैसे ही पियर उपलब्ध वास्तविक जलमार्ग को कम करता है, अपभ्रंशों (P w ) के बीच की लंबाई 20 प्रतिशत तक बढ़ सकती है। जब जलमार्ग लेसी के शासन परिधि समीकरण से तय होता है, तो नाली के ऊपर और नीचे की संरचना में शासन की स्थिति की सराहना नहीं की जाती है। जलमार्ग को वांछित जलमार्ग तक सीमित करने के लिए बैंकों का निर्माण किया जा सकता है।
(iii) बैरल के माध्यम से प्रवाह का वेग:
बैरल के माध्यम से प्रवाह का वेग 1.8 m / sec से लेकर 3 m / sec तक हो सकता है, इस सीमा को चुनने का कारण यह है कि कम वेग बैरल में सिल्टिंग का कारण हो सकता है। जबकि जब वेग 3 m / sec से अधिक होता है, तो बेड लोड के कारण बैरल फ्लोर का घर्षण हो सकता है और बाद में यह क्षतिग्रस्त हो सकता है।
(iv) खुलने की ऊँचाई:
जलमार्ग निर्वहन और वेग तय हो जाने के बाद प्रवाह की गहराई आसानी से प्राप्त की जा सकती है। एचएफएल और नहर बिस्तर के नीचे के बीच पर्याप्त हेडवे या क्लियरेंस होना चाहिए। पुलिया की ऊँचाई जो भी कम हो, 1 मीटर या आधी ऊँचाई की निकासी पर्याप्त होगी। इसलिए, खोलने की ऊंचाई = प्रवाह की गहराई + निकासी या हेडवे।
(v) स्पैन की संख्या:
उपलब्ध कराए जाने वाले अंतरालों की संख्या के बीच एक एक्वाडक्ट की कुल लंबाई निर्धारित करने के बाद, निम्नलिखित दो विचारों के आधार पर तय किया जा सकता है:
मैं। संरचनात्मक ताकत की आवश्यकता है, और
ii। आर्थिक विचार।
उदाहरण के लिए, जब मेहराब का उपयोग किया जाता है तो प्रदान की जाने वाली संख्या अधिक हो सकती है। जब नींव में निर्माण की लागत बल्कि उच्च होती है, तो कम संख्या में स्पैन को अपनाया जाना चाहिए और फिर आरसीसी बीम का उपयोग किया जा सकता है।
(vi) नहर जलमार्ग:
आम तौर पर फलने का अनुपात 1/2 लिया जाता है। यह अनुपात मी इस तरह से अपनाया जाता है कि गर्त में प्रवाह का वेग महत्वपूर्ण वेग सीमा से ऊपर नहीं जाता है। आम तौर पर प्रवाह का वेग 3 मीटर / सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए। हाइड्रोलिक कूद के गठन की संभावना से बचने के लिए यह सावधानी बरती जाती है। स्पष्ट कारण यह है कि जब हाइड्रोलिक कूदता है तो यह ऊर्जा को अवशोषित करता है। इस प्रक्रिया में मूल्यवान सिर खो जाता है और संरचना में बड़े तनाव उत्पन्न होते हैं।
(vii) संकुचन या दृष्टिकोण की लंबाई:
एक बार जब गले में चौड़ाई निश्चित हो जाती है तो अभिसरण अनुपात जानने के बाद संकुचन की लंबाई निर्धारित की जा सकती है। अभिसरण अनुपात आम तौर पर 2: 1 (क्षैतिज: पार्श्व) के रूप में लिया जाता है, अर्थात, 30 ° से अधिक नहीं।
(viii) विस्तार या प्रस्थान की लंबाई:
विस्तार अनुपात जानने के बाद एक्वाडक्ट के नीचे की तरफ विस्तार की लंबाई तय की जा सकती है। विस्तार अनुपात को आमतौर पर 3: 1 (क्षैतिज: पार्श्व) के रूप में लिया जाता है, अर्थात, 22.5 ° से अधिक नहीं। सुव्यवस्थित प्रवाह को बनाए रखने के लिए और सिर के नुकसान को कम करने के लिए संक्रमण आम तौर पर घुमावदार और फ्लेयर्ड विंग की दीवारों से बने होते हैं।
निम्नलिखित तीन विधियों में से किसी एक का उपयोग करके संक्रमण के डिजाइन पर काम किया जा सकता है:
मैं। हिंद की विधि;
ii। मित्रा की हाइपरबोलिक संक्रमण विधि;
iii। चतुर्वेदी का अर्ध-घन परवल संक्रमण विधि।
यह ध्यान दिया जा सकता है कि जबकि हिंद की विधि का उपयोग तब किया जा सकता है जब सामान्य खंड में पानी की गहराई और प्रवाहित कुंड भी भिन्न हो, शेष दो विधियों का उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब पानी की गहराई सामान्य नहर खंड के साथ-साथ गर्त खंड में भी बनी रहे। ।
(ix) बैंक कनेक्शन:
एक एक्वाडक्ट को विंग दीवार के चार सेट की आवश्यकता होती है, (नहर के लिए दो और नाटक के लिए दो (चित्र। 19.24)।
एक्वाडक्ट के ऊपर और नीचे की तरफ नहर की दीवारें नहर के किनारों में पृथ्वी की रक्षा करती हैं और उसे बनाए रखती हैं। नहर विंग की दीवारों की नींव को तटबंध वाली पृथ्वी में नहीं छोड़ा जाना चाहिए। विंग की दीवारें प्राकृतिक जमीन में ध्वनि नींव पर आधारित होनी चाहिए। संक्रमणों में प्राकृतिक खंड (आमतौर पर 11/2: 1) के किनारे ढलान नाली के ऊपर गर्त के आकार (आमतौर पर ऊर्ध्वाधर) के अनुरूप होने के लिए विकृत होते हैं।
नाली के प्राकृतिक किनारों को बचाने और बनाए रखने के लिए बैरल के ऊपर और नीचे की ओर ड्रेनेज विंग की दीवारें प्रदान की जाती हैं। चूंकि बाढ़ के दौरान नाले का बिस्तर खराब हो जाता है, इसलिए जल निकासी विंग की दीवारों को अधिकतम गहराई तक गहराई से नीचे की नींव में ले जाना चाहिए। विंग की दीवारों को गाइड बैंकों के शीर्ष पर पर्याप्त रूप से वापस ले जाना चाहिए। विंग की दीवारों को चिकनी प्रविष्टि और नाली में प्रवाह से बाहर निकलने की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।
संक्रमण के डिजाइन के लिए हिंद की विधि:
यह विधि इस आधार पर आधारित है कि सिर का न्यूनतम नुकसान होता है, प्रवाह सुव्यवस्थित होता है और नहर में डिस्चार्ज होने से पहले घुमावदार और भड़क गए संक्रमणों के बाद नहर के डिस्चार्ज से गुज़रने से पहले नहर में सामान्य प्रवाह की स्थिति बहाल हो जाती है।
अंजीर में 19.25 संकुचन या दृष्टिकोण संक्रमण, गले का हिस्सा और विस्तार या प्रस्थान संक्रमण दिखाया गया है। यह देखा जा सकता है कि खंड 1-1, 2-2, 3-3 और 4-4 क्रमशः संकुचन की शुरुआत, संकुचन के अंत, विस्तार की शुरुआत और विस्तार के अंत का संकेत देते हैं।
इस प्रकार संकुचन या दृष्टिकोण संक्रमण खंड 1 और 2 के बीच स्थित है, खंड 2 और 3 के बीच गला और खंड 3 और 4 के बीच विस्तार या प्रस्थान संक्रमण। धारा 1 और इसके बाद के भाग 4 के बीच नहर अपनी सामान्य परिस्थितियों में बहती है और इसलिए नहर मापदंडों पर ये दो बिंदु समान हैं और पहले से ही ज्ञात हैं। तो प्रवाह और नहर के मापदंडों की स्थिति भी धारा 2 से 3 के बीच समान है जो गले या गर्त भाग का प्रतिनिधित्व करती है।
डिजाइन प्रक्रिया को निम्नानुसार रेखांकित किया जा सकता है:
डी और एफ उचित सदस्यता के साथ चार खंडों में गहराई और वेग का उल्लेख करते हैं। चूंकि नहर का स्तर और आयाम पहले से ही 4-4 खंडों में जाने जाते हैं:
चरण 1: धारा 4-4 = पानी की सतह ऊंचाई + V 2 4 / 2g पर TEL
जहां पानी की सतह पर ऊंचाई बढ़ जाती है। 4-4 = बेड लेवल + डी 4
(याद रखें TEL कुल ऊर्जा रेखा का संक्षिप्त नाम है)
चरण 2: TEL सेकंड में। 3-3 = (TEL। 4-4 सेकंड में) + (3 और 4 सेकंड के बीच ऊर्जा हानि) 3-3 और 4-4 के बीच ऊर्जा की हानि स्ट्रीमलाइन के विस्तार के कारण और घर्षण के कारण भी होती है। घर्षण के कारण नुकसान की उपेक्षा करना जो छोटा है और विस्तार के कारण नुकसान उठाना है
चरण 5:
जैसा कि पहले चार चरणों में उल्लेख किया गया है कि चार स्तरों पर बिस्तर की सतह, पानी की सतह का स्तर और कुल ऊर्जा लाइन का स्तर निर्धारित किया जा सकता है।
अब टीई लाइन, पानी की सतह लाइन और बेड लाइन निम्नानुसार खींची जा सकती है:
(a) अब इन बिंदुओं को एक सीधी रेखा द्वारा चार बिंदुओं पर जोड़कर कुल ऊर्जा रेखा खींची जा सकती है।
(बी) यदि बेड के स्तर में गिरावट या वृद्धि छोटी होती है, तो आसन्न वर्गों के बीच सीधी रेखाओं के रूप में बेड लाइन भी खींची जा सकती है। कोनों को गोल किया जाना चाहिए। यदि बेड लाइन में गिरावट सराहनीय है, तो बेड लाइनों को एक चिकनी स्पर्शरेखा रिवर्स वक्र के साथ जोड़ा जाना चाहिए।
(c) अब यह स्पष्ट है कि किसी भी दो खंडों के बीच पानी की सतह के स्तर में गिरावट के कारण दोनों वर्गों के बीच TE लाइन में (i) ड्रॉप हो सकता है; (ii) संकुचन में वेग सिर बढ़ गया; और (iii) विस्तार में वेग सिर कम हो गया।
पानी की सतह में यह गिरावट दो पैराबोलिक घटता द्वारा बातचीत की जाती है। जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 19.26 और 19.27 संकुचन (दृष्टिकोण संक्रमण) और विस्तार (प्रस्थान संक्रमण) के लिए यह उत्तल ऊपर की ओर वक्र द्वारा प्राप्त किया जाता है और उसके बाद पूर्व संक्रमण में अवतल ऊपर की ओर वक्र और बाद के संक्रमण में उत्तल ऊपर की ओर वक्र के बाद अवतल वक्र होता है।
इसे अंजीर से देखा जा सकता है। 19.26 और 19.27
एल = संक्रमण की लंबाई (संकुचन या प्रस्थान) = 2x 1 और
2y 1 = पानी की सतह में कुल गिरावट या वृद्धि। बिंदु m संक्रमण की लंबाई का मध्य बिंदु है और कुल गिरावट और साथ ही लंबाई को समान रूप से विभाजित करने के लिए स्थित है।
अनुभाग बिंदु पर पानी की सतह को लेना, जैसा कि परोला के मूल समीकरण द्वारा दिया गया है
y = cx 2
Y 1 और x 1 के ज्ञात मूल्यों को प्रतिस्थापित करना
c = y 1 / x 2
सी परवलयिक पानी की सतह घटता के इस मूल्य के साथ खंड बिंदुओं से शुरू किया जा सकता है जो मूल का प्रतिनिधित्व करते हैं।
प्लॉटिंग के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला समीकरण अब कम हो गया है
y = (y 1 / x 1 2 )। x २
इस प्रकार, पानी की सतह प्रोफ़ाइल को प्लॉट किया जा सकता है।
चरण 6: विभिन्न बिंदुओं पर वेग और प्रवाह का क्षेत्र प्राप्त किया जा सकता है
(i) किसी भी बिंदु पर वेग का सिर TEL और पानी की सतह के बीच अंतर द्वारा दिया जाता है।
वेग सिर h v = TEL - WS लाइन
इसके अलावा = एच वी = वी 2/2 जी
तो प्रत्येक बिंदु पर वेग (V) = .2g.h v
(ii) किसी भी बिंदु पर प्रवाह का क्षेत्र अब सरल सूत्र द्वारा प्राप्त किया जा सकता है
ए = क्यू / वी
ट्रैपोज़ाइडल चैनल के ए और डी अन्य आयामों के ज्ञात मूल्यों के साथ सूत्र का उपयोग करके गणना की जा सकती है
ए = बीडी + एसडी 2
जहां B बिस्तर की चौड़ाई है और S: 1, यानी (H: V) साइड ढलान है।
Flared पंख की दीवारों के मामले में, साइड ढलान को धीरे-धीरे एक प्रारंभिक ढलान से ऊर्ध्वाधर में लाया जाता है। संक्रमण की लंबाई में किसी भी मध्यवर्ती खंड पर साइड ढलान का मूल्य उस बिंदु तक प्राप्त संक्रमण की लंबाई के अनुपात में प्रक्षेपित किया जा सकता है।
मित्रा का हाइपरबोलिक संक्रमण विधि :
यह विधि उस सिद्धांत पर आधारित है जो :
मैं। डिस्चार्ज के साथ-साथ नहर में प्रवाह की गहराई भी स्थिर है; तथा
ii। संक्रमण की लंबाई प्रति इकाई परिवर्तन की दर संक्रमण की लंबाई भर में स्थिर है।
अंजीर 19.25 से यह देखा जा सकता है कि:
बी 0 = नहर की सामान्य बिस्तर की चौड़ाई;
गले या गर्त में बी टी = बिस्तर की चौड़ाई;
गर्त की छोर से किसी भी दूरी पर बी x = चौड़ाई;
और एल = संक्रमण की कुल लंबाई।
चतुर्वेदी का अर्ध-घन परवल संक्रमण विधि:
इसमें कहा गया है कि (संदर्भ के लिए चित्र 19.25 देखें)
साइफन एक्वाडक्ट के लिए डिज़ाइन सिद्धांत:
यह स्पष्ट है कि साइफन एक्वाडक्ट मूल रूप से साधारण एक्वाडक्ट्स से अलग होते हैं। के रूप में एक्वाडक्ट डिजाइन के लिए इस तरह के मानदंड साइफन एक्वाडक्ट्स के डिजाइन में पर्याप्त नहीं हैं।
उपरोक्त विचारों के अलावा साइफन एक्वाडक्ट को डिजाइन करते समय निम्नलिखित मानदंडों को अपनाया जाना चाहिए:
(i) साइफन बैरल के माध्यम से निर्वहन:
उल्टे साइफन बैरल के माध्यम से प्रवाह का कारण बनने वाला सिर (यह बैरल में सिर के नुकसान का भी प्रतिनिधित्व करता है)
जहां h प्रवाह के कारण सिर है, यह m में बैरल में सिर का नुकसान भी है।
एल, मी में बैरल की लंबाई है।
मी में बैरल का हाइड्रोलिक माध्य त्रिज्या है।
V, m / sec में बैरल के माध्यम से प्रवाह का वेग है।
V a, m / sec में दृष्टिकोण का वेग है, यह आमतौर पर उपेक्षित है।
एफ 1 प्रविष्टि में सिर के नुकसान के लिए गुणांक है और आमतौर पर 0.505 के रूप में लिया जाता है।
f 2 एक गुणांक है जो बैरल में घर्षण के लिए खाता है।
जहां और बी स्थिरांक हैं।
निम्नलिखित तालिका 19.2 विभिन्न सतहों के लिए और बी का मान देती है:
बैरल के माध्यम से प्रवाह का वेग आम तौर पर 2 से 3 मीटर / सेक तक सीमित होता है।
इस प्रकार, चूंकि सभी मान बैरल में सिर के नुकसान के रूप में जाने जाते हैं या सिर के कारण प्रवाह की गणना की जा सकती है। यह मान जब एक्वाडक्ट के डी / एस पर उच्च बाढ़ स्तर (एचएफएल) में जोड़ा जाता है, तो यू / एस एचएफएल देता है।
यू / एस एचएफएल में नि: शुल्क बोर्ड जोड़ने से हम नदी के संरक्षण कार्यों में सबसे ऊपर रह सकते हैं जैसे कि गाइड बंड और सीमांत बांध।
(ii) बैरल की छत पर उत्थान दबाव:
चूंकि बाढ़ के दौरान बैरल पूरा चलता है, बैरल में सकारात्मक दबाव मौजूद होता है। बैरल में सकारात्मक दबाव के कारण छत को उत्थान दबाव के अधीन किया जाता है। छत के लिए उत्थान दबाव आरेख यू / एस और डी / एस प्रति बैरल पर दबाव सिर को जानते हुए बनाया जा सकता है।
बैरल के डी / एस पर दबाव सिर छत के नीचे से ऊपर जल स्तर की ऊंचाई के बराबर है। यू / एस साइड पर दबाव सिर डी / एस साइड पर दबाव सिर में बैरल में सिर के नुकसान को जोड़कर प्राप्त किया जा सकता है। सिर के नुकसान को अनविन के सूत्र से प्राप्त किया जा सकता है। चित्र 19.28 हाइड्रोलिक ग्रेडिएंट लाइन के प्रोफाइल को दर्शाता है जो मौजूद हो सकता है। यह देखा जा सकता है कि बैरल छत के यू / एस छोर पर अधिकतम उत्थान दबाव होता है।
गर्त को डिजाइन करते समय दो चरम स्थितियों पर विचार करना आवश्यक है, अर्थात्:
मैं। बैरल अधिकतम बाढ़ के दौरान चलता है और नहर के गर्त में पानी नहीं है। यह स्थिति कुंड पर अधिकतम उत्थान दबाव देती है।
ii। नहर गर्त पूर्ण निर्वहन कर रही है लेकिन बैरल पूरी तरह से नहीं चलती है और इसलिए बैरल की छत पर कोई उत्थान नहीं होता है।
गर्त की मोटाई को सीमित करने के लिए नहर के गर्त का भार लेने के लिए नीचे से सुदृढीकरण के साथ प्रबलित कंक्रीट की छत प्रदान करना उचित है और झुकना द्वारा उत्थान दबाव का विरोध करने के लिए शीर्ष पर सुदृढीकरण।
(iii) बैरल के तल पर उत्थान दबाव:
अन्य हाइड्रोलिक संरचनाओं के विपरीत एक्वाडक्ट्स दो अलग-अलग स्रोतों से दो अलग-अलग प्रकार के उत्थान दबाव के अधीन होते हैं। वे निम्नलिखित हैं:
(ए) जल तालिका में वृद्धि के कारण स्थैतिक उत्थान दबाव:
पानी की मेज कई बार नाली के बिस्तर के स्तर तक बढ़ जाती है। विशेष रूप से साइफन एक्वाडक्ट के मामले में जिसका तल बिस्तर जल निकासी के बिस्तर के नीचे दबा हुआ है, फर्श के बिस्तर पर स्थिर उत्थान दबाव काम करता है। उत्थान दबाव नाली के बेड स्तर और बैरल के फर्श स्तर के अंतर के बराबर है।
(ख) उत्थान दाब के कारण नहर के पानी के रिसाव के कारण:
चूंकि नहर के जल स्तर और जल निकासी स्तर के बीच सीवेज प्रवाह में अंतर होता है, जहां परिस्थितियां अनुकूल होती हैं। यह टपका सिर अधिकतम होता है जब नहर पूरी क्षमता के साथ चलती है और नीचे नाली में कोई प्रवाह नहीं होता है। जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 19.29 इस मामले में सीपेज का प्रवाह सरल नहीं है, लेकिन प्रवाह पैटर्न हर जगह तीन आयामी है। टपका हुआ प्रवाह अभेद्य नहर गर्त बिस्तर के दोनों ओर से शुरू होता है और नाली में अभेद्य बैरल फर्श के दोनों ओर फिर से दिखाई देता है।
चूंकि दो आयामी प्रवाह के लिए कोई अनुमान संभव नहीं है, खोसला के सिद्धांत को सख्ती से लागू नहीं किया जा सकता है। जटिल "आराम की विधि" द्वारा समाधान संभव है, लेकिन यह बहुत श्रमसाध्य है। डिजाइन उद्देश्यों के लिए ब्लीग के रेंगना सिद्धांत को नीचे समझाया गया है। हालांकि, प्रमुख कार्यों के लिए, प्रारंभिक अध्ययन के परिणामों की जांच करना आवश्यक है ताकि मॉडल अध्ययनों द्वारा प्राप्त किया जा सके।
अंजीर का जिक्र करते हुए। 19.29।
पहले बैरल का मामला लेना जहां टपकना अधिकतम होगा, कुल रेंगना लंबाई - (रेंगना लंबाई अब) + (रेंगना लंबाई ई.पू.)
एल = एल 1 + एल 2
टोटल सीपेज हेड = कैनाल FSL - d / s बेड लेवल ऑफ ड्रेन = H s
B = -H s / L x L 2 पर अवशिष्ट सीपेज का सिर
बी पर कुल अवशिष्ट टपका सिर को सभी बैरल की पूरी मंजिल की मोटाई डिजाइन करने के लिए माना जा सकता है।
बैरल की फर्श की मोटाई वास्तव में स्थिर उत्थान की स्थिति और ऊपर उल्लिखित नहर रिसना प्रवाह द्वारा बनाए गए कुल उत्थान दबाव को देखते हुए डिज़ाइन की गई है।
मंजिल की मोटाई को सीमित करने के लिए आरसीसी निर्माण को अपनाया जा सकता है क्योंकि तब दबाव का हिस्सा फर्श के वजन और फर्श की झुकने शक्ति द्वारा शेष का विरोध करता है। ऐसी व्यवस्था में दबाव पियर्स में स्थानांतरित हो जाता है और सुपरस्ट्रक्चर के पूरे वजन का विरोध किया जाता है।
जब यह देखा जाता है कि उत्थान का दबाव बहुत अधिक है तो उपयुक्त सुरक्षित गार्ड प्रदान करके इसे कम किया जा सकता है।
वो हैं:
(ए) नहर बिस्तर के अभेद्य मंजिल की लंबाई बढ़ाएं ताकि रेंगने की लंबाई बढ़े;
(बी) फर्श के नीचे उल्टे फिल्टर के साथ बैरल के फर्श में जल निकासी छेद या राहत छेद प्रदान करें। राहत छेदों के चोकिंग से बचने के लिए और नाली के नीचे के फिल्टर को राहत देने के लिए राहत छेद फ्लैप वाल्वों के साथ प्रदान किया जाना चाहिए।
