‌‌بررسی عددی تأثیر زوج آبشکن‌های محافظ بر آبشستگی اطراف آبشکن‌های سری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، گروه مهندسی عمران دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 استادیار گروه مهندسی عمران- مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

3 گروه مهندسی عمران دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

4 گروه مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

چکیده

از جمله روش­های کاهش خسارت سیل و کاهش سرعت جریان در نزدیکی ساحل، استفاده از آبشکن­ها است. در این مطالعه ابتدا انتقال رسوب و آبشستگی اطراف آبشکن­های سری در یک مدل آزمایشگاهی توسط نرم افزار Flow 3d شبیه­سازی شده است. با توجه به نتایج از این مقایسه، می­توان تطابق خوب بین نتایج مدل عددی و آزمایشگاهی را مشاهده کرد. به طوری­که میزان خطای MAPE در اطراف آبشکن اول، برای نسبت­های U/Ucr برابر 75/0 و 85/0 و 95/0 به ترتیب برابر با 9 درصد و 79/13 درصد و 10/14 درصد می­باشد (Ucr سرعت بحرانی). سپس در بالادست کانال از دو آبشکن محافظ با طول­های (10 و 20 سانتی متر)استفاده شده و اثرات این دو آبشکن بر روی آبشستگی اطراف آبشکن­های اصلی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که با افزایش U/Ucr، حداکثر عمق آبشستگی اطراف آبشکن­ها افزایش می­یابد، به طوری­که با افزایش 26 درصدی U/Ucr (از 75/0به 95/0)، افزایش حداکثر عمق آبشستگی اطراف آبشکن­های اول، دوم و سوم به ترتیب برابر 51، 400 و 116 درصد، می­شود. هنگامی که زوج آبشکن محافظ با طول­های متفاوت به صورت همزمان به کار می­روند، باعث کاهش شدید شدت برخورد جریان به دیواره و دماغه‌ی آبشکن اصلی اول می­شوند به همین دلیل ابعاد حفره­ی آبشستگی در اطراف آبشکن­های اصلی کاهش یافته است بعلاوه حداکثر عمق آبشستگی اطراف آبشکن­های اصلی اول و دوم و سوم به ترتیب میزان 78، 42 و 79 درصد کاهش پیدا کرده­اند (U/Ucr برابر با 85/

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of the Effect of a Pair of Protective Spur Dikes on the Scouring around the Series Spur Dikes

نویسندگان [English]

  • sohrab karimi 1
  • hojat karami 2
  • Khosrow Hosseini 3
  • Saeed Farzin 4
1 Ph.D. student, Department of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
3 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
4 Associated Professor, Department of Water Engineering and Hydraulic Structures, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Among the approaches to reduce flood damage is to reduce the flow rate near the shore by spur dike‌s. The study first simulated the transfer of sediment and scour around series spur dike‌s in an experimental model using Flow 3d software. According to the comparison results, one can observe a good match between the results of the numerical and experimental models that the error rates of MAPE around the first spur dike, for U/Ucr ratios were, 0.75, 0.85 and 0.95 and were 9%, 13.79% and 14.10%, respectively. Then two protective spur dike‌s with various lengths (10 and 20 cm) were used in canal upstream and the effects of the presence of these two protective spur dike‌s simultaneously on the scour around the main spur dike‌ were examined. In modeling done, increase in U/Ucr depth increases the maximum spur dike‌ depth, so that with increase in U/Ucr by 26% (from 0.75 to 0.95), the increase in the maximum depth of the first spur was 51%, in the second spur dike 4 times, and in the third spur dike 116%. When the protective spur dike‌ couple with various lengths is used simultaneously, and then these two protective spur dike‌s simultaneously drastically reduce the effect of the flow intensity to the wall and nose of the main spur dike. Moreover, the maximum depth of scour around the 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Series spur dikes
  • scour
  • numerical models
  • protective spur dikes

مراجع

جباری، آ. حسینی، ا. حقی، ا. امامقلی زاده، ص. بهنیا، ع. 1393. برآورد دبی انتقال رسوب رودخانه با استفاده از مدل ریاضی HEC-RAS. آب و آبیاری ایران، سال چهارم، شماره شانزدهم، ص 23-12.
سعیدی، ا. بهنام طلب، ا. صالحی نیشابوری، ع.، ا. 1398. بررسی عددی تاثیر ارتفاع و محل تیغه بر رسوب گذاری در حوضچه ته نشینی. آب و آبیاری ایران، سال نهم، شماره سی و ششم، ص 67-52.
عباس پور، م. 1389. پیش‌­بینی الگوی رسوب‌­گذاری در مخازن سد با استفاده از نرم افزار­های Gstars3.0 و Hec-Ras، "، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز.
کرمی، ح. 1390. تاثیر آبشکن‌ محافط بر کاهش عمق آبشستگی موضعی اطراف آبشکن­ها. رساله دکتری مهندسی آب دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
 
Acharya, A and J.G. Duan. 2011. Three Dimensional Simulation of Flow Field around series of Spur Dikes. World environmental and water resources congress, 2085- 2094.
 
Bonakdari, H., S. Baghalian, F. Nazari and M. Fazli. 2011. Numerical analysis and prediction of the velocity field in curved open channel using Artificial Neural Network and Genetic Algorithm. Eng Appl Comput Fluid Mech, 5: 384-396.
Carrivick, J., V. Manville, A. Graettinger and S. Cronin. 2010. Coupled fluid dynamics-sediment transport modelling of a Crater Lake break-out lahar. Mt. Ruapehu, New Zealand, Journal of Hydrology, 388 (3-4), 399-413.
 
Fatahi, P., A. Arman and J. Zahiri. 2018. Numerical Study of The Effect of Spur Dike’s Permeability on Erosion and Sedimentation Patterns in a 90° Mild Bend Using the CCHE2D Model. Journal of civil and environmental engineering, 48 (19): 41-49.
Fatehi, R and M.T. Manzari. 2012. A consistent and fast weakly compressible smoothed particle hydrodynamics with a new wall boundary condition. International Journal for Numerical Methods in Fluids, 68(7):905-921.
 
Giglou, N., A. Alex, A. Mccorquodale and L. Solari. 2017. Numerical study on the effect of the spur dikes on sedimentation pattern. Ain Shams Eng J, http://dx.doi.org/10.1016/j.asej.2017.02.007.
 
Hashemi, M.R., R. Fatehi and M.T. Manzari. 2012. A modified SPH method for simulating motion of rigid bodies in Newtonian fluid flows.  International Journal of Non-Linear Mechanics, 47: 626–638.
 
Jilani, N. and A.S.U. Hashemib. 2013. Numerical investigations on bed load sediment transportation using SPH method. Scientia Iranica, 20 (2): 294–299.
 
Monaghan, J. J. 2005. Smoothed Particle Hydrodynamics", Reports on Progress in Physics, 68: 1703–1759.
 
Moradinejad, A., A.H. Haghiabi, M. Saneie  and H. Yonesi. 2017. Experimnetal study of the effect of spur dike location and skimming wall on divertion of flow and sediment at lateral intake. Irrigation and Drainage structures engineering research, 17(67): 145-158.
 
Olesen, K.W. and G. Basson. 2004. A 2D model for reservoir sedimentation and flushing. Conference of Hydraulics of Dams, Iran. 
 
Van Rijen, L.C. 1987. Mathematical Modelling of Morphological Processes in The case of Suspended Sediment Transport”, PhD Thesis, University of Amesterdam, Netherlands.
Yue, Z.Y., Z.X. Cao, X. Li and T. Che T. 2008. Two-dimensional coupled mathematical modeling of fluvial processes with intense sediment transport and rapid bed evolution. Sci Chin (Ser G), 51(9): 1427–38.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار