بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان در آبگیر جانبی با استفاده همزمان از صفحات مستغرق و آبشکن در بسترهای آبرفتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه بوعلی سینا

2 دانشیار گروه مهندسی سازه‌های آبی دانشگاه تربیت مدرس

3 استاد گروه مهندسی عمران دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

جریان عبوری از آبگیرها و تقاطع کانال­ها کاملاً آشفته و سه بعدی است.  جریان رسوب در داخل کانال اصلی و شکل فرم بستر تحت تأثیر الگوی جریان در دهانه آبگیر است.  در این تحقیق به طور همزمان از دو سازه آبشکن و صفحات مستغرق در جلوی آبگیر استفاده شده است.  ورود رسوب به آبگیر و الگوی جریان در اطراف آن، با وجود صفحات مستغرق و آبشکن در ساحل مقابل آبگیر، مطالعه شده است.  قسمت عمدة جریان وارد شده به آبگیر از لایه‌های پایینی جریان در کانال اصلی تأمین می­شود که دارای غلظت بیشتری از رسوبات است.  صفحات با ایجاد جریان چرخشی و دور کردن رسوبات از دهانه آبگیر باعث کاهش حجم رسوبات ورودی به آبگیر می‌شود.  ابعاد، تعداد، و آرایش صفحات بر اساس آنچه توصیه شده است در طراحی به کار گرفته شده است.  به منظور هدایت جریان به سمت آبگیر و افزایش کارآیی صفحات، از آبشکن در ضلع مقابل آبگیر استفاده شده است.  موقعیت سازة آبشکن، زاویة قرارگیری آن نسبت به جریان و طول آن در آزمایش‌های کنترل رسوب بهینه تشخیص داده شده است.  الگوی جریان برای سه نسبت انحرافی 13، 18و 24 درصد بررسی شده است.  طول آبشکن به کار رفته در الگوی جریان(LD/B)  25/0، فاصله آبشکن از مقابل آبگیر، (LI/b) 2، و زاویة آن با جریان در کانال اصلی 45 درجه بوده است.  عمق جریان با عمق‌سنج نقطه‌ای و سرعت جریان با سرعت‌سنج صوتی برداشت شده است.  پس از رسیدن بستر به تعادل دینامیکی، بستر کانال اصلی با روش‌های مناسب صلب شده است به طوری که امکان حرکت رسوبات پس از برقراری جریان وجود نداشته باشد.  سرعت سه بعدی جریان در 5 نقطه از عمق اندازه‌گیری شده است.  طول ناحیة جدایی جریان در داخل آبگیر با افزایش دبی انحرافی به آبگیر کاهش پیدا می‌کند.  با نصب آبشکن در مقابل آبگیر، عرض خط جدایی جریان در کف کاهش و در سطح افزایش می­یابد که با این عمل، ناحیة تحت تأثیر آبگیر در کف کاهش یافته و مقدار ورود رسوبات به آبگیر کاهش می­یابد.

Abbasi, A. A. 2003. Experimental investigation of sediment control at lateral intakes. PhD. Thesis. Hydraulic Engineering. Tarbiat Modares University. (in Farsi)

Ahmed, M. 1953. Experimental on design and behavior of spur dikes. Proc. Cong. IAHR.

Barbhuiya, A. K. and Dey, S. 2004. Turbulent flow measurement by the ADV in the vicinity of a rectangular cross-section cylinder placed at a channel sidewall, flow measurement and instrumentation. Sci. Direct. 15, 221-237.

Barkdoll, B. D., Ettema, R. and Odgaard, J. 1999. Sediment control at lateral diversion: limits and enhancements to vane use. J. Hydraulic Eng. ASCE. 125(8): 862-870.

Emam, A. 1995. Investigating of submerged vane array on rivers behavior. M.Sc. Thesis. Hydraulic Structure Engineering. Tehran University. (in Farsi)

Ettema, R. and Muste, M. 2004. Scale effects in flume experiments on flow around a spur dike in flatbed channel. J. Hydraulic Eng. ASCE. 137(4): 635-646.

Garde R. J., Subramanya, K., Nambudripad, K. D. 1961. Study of scour around spur-dikes. J. Hydraulic Eng. ASCE. 87, 23–37

Ghalani, A. 1998. Laboratory investigation of submerged vane’s angle effect on their performance at intakes. M.Sc. Thesis. Hydraulic Engineering. Tarbiat Modares University. (in Farsi)

Hassanpour, F. 2006. Performance of lateral intake with compound submerged vanes and sill. PhD. Thesis. Hydraulic Structure Engineering. Tarbiat Modares University. (in Farsi)

Hsu, C. C., Tang, C. J., Lee, W. J., and Shieh, M. Y. 2002. Subcritical 90° equal-width open-channel dividing flow. J. Hydraulic Eng. ASCE. 128(7):716-720.

Johnson, P. A., Hey, R. D., Tessier, M. and Rosgen D. L. 2001. Use of vanes for control of scour at vertical wall abutments. J. Hydraulic Eng. ASCE. 127(9): 772-778.

Kuhnle, R. A., Alonso, C. V. and Shields, F. D. 1999. Geometry of scour holes associated with 90° spur dikes. J. Hydraulic Eng. ASCE. 125(9): 972-978.

Marelius, F. 2001. Experimental Investigation of Submerged Vanes as means of Beach Protection. Coastal Eng. 42, 1-16.

Marelius, F. and Sinha, S. K. 1998. Experimental investigations on flow past submerged vanes. J. Hydraulic Eng. ASCE. 124(5): 542-545.

Melville, B. W. 1992. Local scour at bridge abutments. J. Hydraulic Eng. ASCE. 118(4): 615–631.

Melville, B. W. and Coleman, S. 2000.Bridge Scour. Water Resources Pub. Littleton. Colo.

Nakato, T., Ogden, F. L. 1998. Sediment control at water intakes along sand-bed rivers. J. Hydraulic Eng. ASCE. 124(6): 589-596.

Neary, V. S. and Sotiropoulos, F. 1996. Numerical investigation of laminar flows through 90° diversions of rectangular cross-section. Comp. Fluids. 25(2): 95–118.

Neary, V. S., Sotiropoulos, F. and Odgaard, A. J. 1999. Three-dimensional numerical model of lateral-intake inflows. J. Hydraulic Eng. ASCE. 125(2): 126-140.

Odgaard, J. and Wang, Y. 1991a. Sediment management with submerged vanes, I: Theory. J. Hydraulic Eng. ASCE. 117 (3): 267-283.

Odgaard, J. and Wang, Y. 1991b. Sediment management with submerged vanes, ii: applications. J. Hydraulic Eng. ASCE. 117(3): 284-302.

Ramamurthy, A. S., Junying, Q. and Diep, V. 2007. Numerical and experimental study of dividing open-channel flows. J. Hydraulic Eng. ASCE. 133 (10):1135-1144.

Sajedi Sabegh, M. and Habibi, M. 2003. Laboratory investigation of using submerged vane and dikes on efficiency of intakes. Proceeding of the 4th hydraulic conf.35-42 (in Farsi)

Solaymani Osbooei, H. R. 1996. Investigation of submerged vane array on rivers bed morphology. M.Sc. Thesis. Environmental Engineering. Tehran University. (in Farsi)

Voisin, A. and Townsend, R. D. 2002. Model testing of submerged vanes in strongly curved narrow channel bends. Canadian J. Civil Eng. 29, 37-49.

Wang, Y., Odgaard, J., Melville, B. W. and Jain, S. C. 1996. Sediment control at water intakes. J. Hydraulic Eng. ASCE. 122(6): 353-356.