افزایش راندمان تخلیه رسوب در مخازن سدها در هنگام عملیات رسوبشویی با استفاده از سازه NPBC (تحلیل آزمایشگاهی)
This Research With 151 Page And PDF Format Ready To Download
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
Abstract:
یکی از مهمترین چالشهای پیشروی سدهای جهان، کاهش حجم مفید مخازن در اثر رسوبگذاری میباشد که این معضل ذخایر موجود آب سدها را تهدید میکند. بنابراین بهترین راه حل، استفاده از روشهای پایدار مدیریت و کنترل رسوب گذاری است که این روشها بر اساس نوع کاربری و محدودیت ها در دسته بندی های مختلف قرار می گیرند. در این بین، روشهای تخلیه رسوب از رایج ترین روشهای مورد استفاده در سدهای جهان بوده که از بین آنها روش فلاشینگ تحت فشار، به دلیل درصد کمتر کاهش سطح آب مخزن، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک از نظر بهره برداری و صرفه اقتصادی مناسب تر میباشد . از مهمترین معایب این روش می توان به قابلیت کم بازیابی حجم مفید مخزن و راندمان پایین این روش اشاره کرد که براین اساس، در تحقیق آزمایشگاهی حاضر، اثر یک سازه بدون کف شاخه ای با عنوان DBE در افزایش راندمان ر سوب شویی مورد بررسی قرار گرفته ا ست. بدین منظور مدل فیزیکی مخزن سد و آبگذر با ابعاد ۵ / ۷ متر طول، ۵ / ۳ متر عرض و ۸ / ۱ متر ارتفاا طراحی و در آزمایشگاه تحقیقاتی هیدرولیک و سازه های آبی دانشگاه شهید باهنر کرمان ساخته شد. به منظور بررسی تاثیر پارامترهای هیدرولیکی و متغیرهای مربوط به ابعاد سازه در راندمان رسوب شویی ، سه دبی جریان (۵ / ۱۲ ، ۱۵ و ۱۸ لیتر بر ثانیه)، سه ارتفاع رسوب (شامل ۵ / ۳۹ ، ۴۵ و ۵ / ۵۰ سانتی متر)، سه حالت زاویه بین شاخه های سازه (شامل ۳۰ ، ۴۵ و ۶۰ درجه)، چهار حالت قطر سازه (شامل ۱۲۵ ، ۱۶۰ ، ۲۰۰ و ۲۵۰ میلیمتر) و چهار حالت طول سازه (شامل ۳۰ ، ۵۰ ، ۸۰ و ۱۱۰ سانتی متر) طی دو مرحله آزمایش مورد برر سی قرار گرفت ، که بر اساس آنالیز ابعادی و طراحی آزمایشها ۴۵ آزمایش در مرحله اول و ۵۱ آزمایش در مرحله دوم انجام شد. به منظور برداشدت توپوگرافی مخروط رسوب شویی از روش پایش تصویر استفاده شد. در نهایت نتایج نشان داد سازه DBE با مشخصه بدون بعد طول 𝐿𝐷𝐵𝐸𝐷𝑜⁄=۱۰ ، مشخصه بدون بعد قطر 𝐷𝐷𝐵𝐸𝐷𝑜⁄=۱.۱۴ ، زاویه ۳۰ درجه بین شاخه ها در مشخصه بدون بعد ارتفاع رسوب 𝐻𝑆𝐷𝑜⁄=۴.۵۹ و مشخصه بدون بعد دبی 𝑄𝑜/√𝑔𝐷𝑜۵=۱.۴۳ ، دارای بهترین عملکرد میباشد. با استفاده از سازه DBE در بهترین حالت، حجم مخروط رسوب شویی در حالت انسداد ۱۰ برابر و در حالت غیرانسداد ۳۶ برابر نسبت به آزمایش شاهد یعنی حالت بدون سازه، افزایش نشان داد. در نهایت روابط بدون بعدی بین ابعاد سدازه، دبی جریان و ارتفاع رسوب با ابعاد مخروط رسوبشویی ارائه شد.
پیش گفتار Research
موضوع رسوبگذاری و مدیریت آن در مخازن سدها با توجه به شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک و میزان فرسایش بالای حوضههای آبریز سدها در کشور ایران از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در خصوص راهکارهای مدیریت رسوب در حوضههای آبریز، کاهش رسوبات ورودی از بالادست به عنوان یک راهکار پایهای و مدیریتی مستلزم صرف زمان نسبتا بالایی میباشد. استفاده از روشهای روندیابی رسوبات برای کاهش میزان تجمع آنها، نظیر احداث کنارگذرها و عبور جریان از طریق آبگیرها، منجر به کاهش حجم آب مخزن و هدرفت بالای آب میگردد. در بین روشهای مبتنی بر تخلیه رسوبات تجمع یافته نظیر لایروبی، حفاری خشک و فلاشینگ، روش حفاری خشک به دلیل تخلیه کامل آب مخزن و هزینه بالای اجرا از اهمیت کمتری در مناطق خشک و نیمه خشک برخوردار است، روش دیگر استفاده از لایروبی به عنوان یک روش مکانیکی است که با استفاده از پمپ یا تجهیزات مکانیکی منجر به خروج رسوبات تجمع یافته پشت مخزن سد بدون تخلیه مخزن از آب، میشود. بنابراین لایروبی نسبت به حفاری خشک روش اقتصادیتری است اما در مقایسه با دیگر روشهای تخلیه رسوبات نظیر سیفون از درجه اقتصادی پایینتری برخوردار است زیرا مستلزم صرف انرژی برق میباشد. روش استفاده از سیفون شبیه لایروبی هیدرولیکی میباشد، اما در این روش، بهرهبرداری با استفاده از اختلاف هد هیدرولیکی بین سطوح بالادست و پایین دست صورت میگیرد و به از آن به عنوان سیستم تخلیه رسوب هیدروساکشن نام برده شده است که در آن از انرژی پتانسیل استفاده شده و از انرژی خارجی نظیر پمپ استفاده نمیشود، بنابراین هزینه بهره برداری کمتری به همراه دارد اما با توجه به محدودیت در شرایط اجرایی، عمدتا در مخازن کوچک و جایی که فلاشینگ امکانپذیر نباشد استفاده میشود. اما کم هزینهترین و رایجترین روش تخلیه رسوبات در سدهای جهان، روش فلاشینگ است که این روش در دو حالت آزاد و تحت فشار قابل انجام است. روش فلاشینگ آزاد با خالیکردن آب مخزن و روندیابی رسوبات تحت شرایط رودخانه ای طبیعی از طریق تخلیه کننده تحتانی انجام میشود که علیرغم تاثیرگذاری بر رسوبات ته نشین شده راستای طولی مخزن، سایر اهداف بهرهبرداری نظیر استحصال انرژی برق آبی را دچار مشکل میکند. دیگر روش معمول استفاده از فلاشینگ تحت فشار میباشد که مهمترین مزیت آن عدم تغییر در سایر اهداف بهرهبرداری سد و در حقیقت بالا بودن سطح آب مخزن در زمان انجام عملیات رسوبشویی میباشد.
فهرست مطالب Research
Keywords: