بررسی آزمایشگاهی کاربرد آستانه، آبشکن و دیوارجداکننده در کنترل رسوب ورودی بستر به آبگیر جانبی 75 درجه در قوس U شکل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده کشاورزی, دانشگاه لرستان،

2 استاد گروه مهندسی علوم آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان دکترای تخصصی / مهندسی آب و سازه‌های آبی

3 پژوهشکده آبخیزداری

4 گروه مهندسی آب ، دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان

چکیده

مکانیزم جریان در قوس رودخانه­ها نسبت به مسیرهای مستقیم دارای پیچیدگی فراوانی است که از آن جمله وجود جریان­های حلزونی است .در این پژوهش، با انجام مطالعه آزمایشگاهی در یک کانال U شکل، از سازه­های آستانه، آبشکن ودیوار جداکنندهبرای کنترل رسوب در سه نسبت آبگیری ١٧/٠، ٢١/٠ و ٢٦/٠استفاده شد. نتایج نشان داد ترکیب سازه آستانه، آبشکن ودیوارجداکننده١٤ درجه بیشترین کنترل رسوب را در درصدهای مختلف داشته و ٩٢ درصد رسوب ورودی را نسبت به آزمایش شاهد کاهش می­دهد و در آزمایش آستانه با افزایش درصد آبگیری کارایی این سازه کاهش می­یابد و کمترین درصد کاهش رسوب برای انحراف ٢٦ درصد برابر ٦٥ درصد می­باشد. بررسی تغییرات مقدار چرخش جریان در دهانه آبگیر به صورت کمی بررسی شد و مشخص شد که روند تغییرات در آزمایش­های شاهد و آستانه با دیگر آزمایش­ها متفاوت است. با بررسی تنش برشی بستر مشخص شد که اولاً تنش برشی در قوس خارجی بیشتر از قوس داخلی است دوماً با افزایش درصد آبگیری، تنش برشی در طول دهانه آبگیر افزایش می­یابد. بکارگیری سازه دیوار جداکننده ١٤ درجه باعث تغییر الگوی مکانی تنش برشی جلوی آبگیر می­شود به طوریکه مقدار تنش برشی در نزدیک دهانه کاهش و تنش برشی حداکثر به سمت مرکز کانال و پشت سازه منتقل می­گردد که منجر به کاهش میزان فرسایش و انحراف رسوب به داخل آبگیر می­گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of the Application of Sill, Dike and Skimming Wall in Controlling Bed Sediment Entering 75 ̊ Lateral Intake in a U Channel Bend

نویسندگان [English]

  • Hassan Golej 1
  • Amirhamzeh Haghabi 2
  • Mojtaba Sanei 3
  • Hojjat allah Yonesi 4
1 Water Structure of Lorestan University, Khorramabad, Iran
4 water ENG. agriculture faculty of lorestan university
چکیده [English]

The mechanism of flow and sediment transport in channel bend is much more complex when the outer bank of the bend is employed for lateral diversion. Due to the secondary current, sediment moves away from outer bank and therefore outer bank of the bend is one of the best locations for lateral diversion. In this experimental investigation, three structures including Sill, Dike and skimming wall were used to control the amount of bed sediment at lateral intake with three ratio of diverted flow discharge of 0.17, 0.21 and 0.26. Results showed that to have a fix percentage of flow diversion in all experiments, these structures have been effective on water level compared to the control conditions and they had an effect on input Froude number. The combination of skimming wall of 14 ̊, dike and sill had the most controlled bed sediment in different percentages and 92 percent of sediment movement to the lateral intake decreased compared to the control experiment. In the sill experiment, by increasing the percentage of flow diversion, the effect of this structure reduced, the least percentage of reduction of sediment diversion at discharge ratio of 26 percent has been 65 percent. Changes in the strength of secondary flow were investigated quantitatively at the intake mouth and it was revealed that the process of changes in sill and control experiments is different from other experiments. Investigating shear stress of the bed channel, it was shown that, firstly, the amount of shear stress in outer bend is more than inner bend and secondly, by increasing the percentage of flow diversion, shear stress increases along the intake. Using skimming wall of 14̊, the local pattern of shear stress in front of the intake changes such that the amount of shear stress near the intake decreases, the maximum shear stress is moved towards the center of the channel and back of the structure, which leads to decreased amount of erosion and diversion of sediment to the intake

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Channel Bend
  • Skimming Wall
  • Lateral Intake
  • Secondary flow

ایزدپناه، ا. و س. ع. ا.  صالحی نیشابوری. 1384. بررسی انتقال رسوب در آبگیرجانبی در قوس 90 درجه. مجله کشاورزی، شماره 26، صفحات 24-15.

بهبهانی، ح. و م. شفاعی بجستان. 1384. بررسی شرایط هیدرولیکی جریان در آبگیر جانبی با زاویای انحراف 75 و 90 درجه با استفاده از مدل فیزیکی. پایان­نامه ارشد، دانشگاه شهیدچمران اهواز، دانشکده مهندسی علوم آب،  گروه سازه­های آبی اهواز.

حسن­پور، ف.، س. ع. ایوب­زاده، و م.  قدسیان. 1390. عملکرد کنترل رسوب صفحات مستغرق مرکب در دهانه آبگیر جانبی 90 درجه. مجله پژوهش آبخیزداری، شماره 92.

 عطارزاده، ع.، م. ا قدسیان، س. ع. ایوب زاده، و س. ع. ا.  صالحی نیشابوری. 1394. مطالعه آزمایشگاهی تاثیر سازه های کنترل رسوب بر توپوگرافی بستر دراطراف آبگیر جانبی. دهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران. دانشگاه تبریز، دانشکده مهندسی عمران.

دیوسالار، ا. و س. ح. موسوی جهرمی. 1394. بررسی اثر افزایش طول بال آبشکن L شکل بر آبشستگی اطراف آن در قوس 90 درجه. مجله علوم و مهندسی آبیاری، دوره 37، شماره 3، صفحه 61-53.

دالوند، ز.، ح. یونسی، س. ع. ایوب زاده، و ح. ترابی­پوده. 1395. مطالعه عددی تاثیر همزمان آبشکن و صفحات مستغرق بر خط جدایی جریان در آبگیرهای 90 درجه. پانزدهمین کنفرانس ملی هیدرولیک ایران، قزوین، انجمن هیدرولیک ایران، دانشگاه بین الملی امام خمینی (ره)، آذر ماه، کد مقاله، IHC15-010.

گوهری، س.، س. ع.  ایوب زاده، م. قدسیان و س. ع. ا.  صالحی نیشابوری. ۱۳92. کنترل رسوب ورودی به آبگیرها با استفاده از آبشکن و صفحات مستغرق. هشتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز، بهمن ماه.

معصومی، م.، ع. مسجدی، و م. ح. پور­محمدی. 1394. بررسی تاثیر ارتفاع استانه دیوار منحرف­کننده جریان بر کاهش انتقال رسوب ورودی به آبگیر جانبی در قوس رودخانه. چهاردهمین کنفرانس ملی هیدرولیک ایران، زاهدان، گروه مهندسی دانشگاه سیستان و بلوچستان، آبان ماه، کد مقاله IHC14-153.

نظری، س. و م. شفاعی بجستان. 1389. تأثیر زاویه­ی انحراف آبگیر بر نسبت دبی و رسوب ورودی به آبگیر در خم 90 درجه­ی همگرا. مجله پژوهش آبخیزداری، شماره 87.

منتصری، ح.، م. قدسیان و ا. ا. دهقانی. 1388. مطالعه آزمایشگاهی میدان جریان اطراف صفحات مستغرق مقابل دهانه آبگیر جانبی در کانال U شکل. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 16: (2).

واقفی م، صفرپور ی، هاشمی س.ش، (1394). تعیین میزان آبشستگی و مولفه­های سه بعدی سرعت پیرامون آبشکن سرسپری در کانال قوسی با روش عددی و دادههای آزمایشگاهی، مجله مهندسی آبیاری و آب، سال پنجم، شماره نوزدهم، بهار، صفحات 124-109.

Barkdoll, D., R. Etyma and A. J. Odgaard. 1999. Sediment control at lateral diversions limits and enhancement to vane use. Journal of Hydraulic Engineering, 125(8):862-870.

 

Beygipoor, Gh., M. Shafaei Bajestan, H. A. Kashkuli and S. Nazari. 2013. The Effect of Distance from Submerged Vanes to the Intake at Different Angles of Vanes on controlling the Sediment Entering the Intake Branching from a 90 Convergent Bend. International Journal of Farming and Allied Science, 2(17):591-598.

Chaudhry, H. 1993. Flow around Bends in an Open Flume. Transactions, ASCE, 115: 751-788.

Davoodi, L. and M. Shafaei Bajestan. 2012. Application of submerged vanes for sediment control at intakes from irrigation trapezoidal channels. Journal of water and irrigation management, 1(2): 59-715.

 Daily, W. and D. Harleman. 1966. Fluid dynamics. Addison Wesley Publishing Company.

Kassem, A. A. and F. Chaudhry. 2002. Numerical modeling of bed evolution in channel bends. ASCE, Journal of Hydraulic Engineering, 128(5): 507-514.

 

Mirzaei, H., Z. Heydari, and M. Fazli. 2017. The Effect of Meshing and Comparing Different Turbulence Models in Predicting the Topography of Bed and Flow Field in the 90 Degree Bend with Moving Bed. Journal of Modeling Earth Systems and Environment, 3(2): 799-814.

 

Molls, T.H. and H. Chaudhry. 1995. Depth averaged open-channel flow model. ASCE, Journal of Hydraulic Engineering, 121(6): 453- 465.

Ouyang H. T. 2009. Investigation on the Dimensions and Shape of a Submerged Vane for Sediment Management in Alluvial Channels. Journal of Hydraulic Engineering, 135(3):209–217.