بررسی آزمایشگاهی و عددی تاثیر مکان آبشکن بر شرایط هیدرولیکی و رسوبی آبگیر جانبی

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: آبگیرها سازه هایی هستند که برای انحراف آب از مسیر رودخانه یا کانال مورد استفاده قرار می گیرند. بهینه­ سازی عملکرد آبگیرها و افزایش جریان ورودی به آبگیر، در عین کنترل بستر رسوبی کانال از لحاظ فرسایش و رسوب گذاری یکی از موضوع­ های مورد بحث مهندسی آب بوده است. به کارگیری آبشکن ها بر اصلاح الگوی جریان، کنترل فرسایش و انتقال رسوب به آبگیر تاثیرگذار است. هدف از این تحقیق استفاده از آبشکن ها، به ­منظور افزایش دبی ورودی به آبگیر جانبی، به نحوی که کم ترین آشفتگی، فرسایش و رسوب گذاری را ایجاد کند می ­باشد. مواد و روش ها: به­ منظور اجرای آزمایش ها از کانالی مستطیلی به طول ۱۵ متر و عرض ۵/۱ متر با شیب ثابت به­ عنوان کانال اصلی استفاده شد. آبگیری جانبی به­ صورت کانالی مستطیلی به عرض ۰/۶ و طول ۵ متر با زاویه ی ۹۰ درجه نسبت به کانال اصلی، در فاصله ی ۱۰ متری از ابتدای کانال اصلی قرار داده شده است. مدل بدون آبشکن به­ عنوان مدل شاهد در نظر گرفته شد و در دیگر مدل ها، آبشکن در قسمت بالادست سمت آبگیر، بالادست روبروی آبگیر، پایین دست روبروی آبگیر و هم چنین به­ صورت سری آبشکن در بالادست و روبروی آبگیر قرار گرفته است. مدل­ های آزمایشگاهی مذکور، در نرم افزار FLOW-۳D مدل سازی و بر اساس نتایج و داده­ های آزمایشگاهی کالیبراسیون یا واسنجی شد. یافته ها: بررسی نتایج آزمیشگاهی نشان داد، حالتی که آبشکن در پایین دست و روبروی آبگیر قرار دارد بهترین نتایج آبشستگی و نسبت انشعاب را در پی داشته و افزایش ۶۶ و ۴۱ درصدی را به ­ترتیب در دبی­های ۴۰ و ۶۰ لیتر بر ثانیه برای دبی انشعابی نسبت به مدل شاهد را نشان داده است. با توجه به نتایج مدل های آزمایشگاهی، مدل با نحوه قرارگیری آبشکن در قسمت پایین دست و مقابل آبگیر جانبی (نحوه قرارگیری شماره ۴) به­عنوان بهترین مدل انتخاب و به­صورت عددی مدل سازی شد. اعتبارسنجی نتایج مدل­های عددی و آزمایشگاهی در مقادیر هیدرولیکی نقاط جریان آب (۰/۹۵=۲R) و رقوم نقطات بستر (۰/۷۴=۲R) را نشان داد که حاکی از  دقت قابل قبول مدل عددی و تحلیل صورت گرفته توسط نرم افزار Flow۳Dمی باشد. در ادامه ابتدا با تغییر فاصله و سپس با تغییر طول آبشکن در نحوه قرارگیری شماره ۴، بررسی مدل عددی صورت پذیرفت و بهترین فاصله قرار گیری آبشکن، فاصله ای به میزان ۵۸ درصد عرض آبگیر و بهترین طول آبشکن، طولی به میزان ۳۰ درصد عرض کانال اصلی محاسبه شد. نتیجه گیری: این پژوهش نشان داد استفاده از آبشکن در پایین دست و روبروی آبگیر در ابعاد مناسب نه تنها می تواند باعث افزایش نسبت دبی انشعابی ورودی به آبگیر شود، بلکه آبشستگی بستر کانال را نیز کمتر خواهد کرد که در نتیجه استفاده از این آبشکن ها در آبگیری قائم از کانال ها و رودخانه ها توصیه می گردد.    

Keywords:

Erosion , Flow۳D , Lateral intake , Spur dike , Sedimentation , آبگیرجانبی , آبشکن , رسوبگذاری , فرسایش , Flow۳D