در این تحقیق، راندمان سامانه های مختلف در ترکیب و ابعاد متفاوت از آستانه، آبشکن و صفحات مستغرق در کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی 90 درجه در نسبت دبی آبگیری 12/0، 15/0 و 18/0 بصورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در هر حالت جهت تجزیه و تحلیل بهتر نتایج، علاوه بر نسبت رسوب انحرافی و نسبت حجم رسوب انباشته در آبگیر، روند تغییرات عرض جدایی جریان در عمق نیز بررسی گردید. بعلاوه پارامترهای عرض جدایی جریان شامل شاخص عرض جدایی جریان در کف و در سطح آب و شاخص نسبت عرض جدایی جریان و توپوگرافی بستر مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد در تمام سامانه ها ارتباط تنگاتنگی بین پارامترهای عرض جدایی جریان و میزان رسوب ورودی به آبگیر و به تبع آن نسبت حجم رسوب انباشته در آبگیر وجود دارد به نحوی که با کاهش شاخص نزدیک کف و شاخص نسبت عرض جدایی جریان و افزایش شاخص نزدیک سطح عمدتا کاهش رسوب ورودی به آبگیر رخ داده است. همچنین تاثیر ترکیب آبشکن و صفحات مستغرق بر کنترل رسوب بسیار موثر بوده و در بعضی از سامانه ها توانسته است راندمان قریب به 100 درصد را در حذف رسوب ورودی به آبگیر داشته باشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

یکی از مشکلاتی که در اکثر آبگیرها به وجود می آید، تجمع و ورود رسوبات به دهانه آبگیر است که باعث ایجاد مشکلات زیادی در سیستمهای آبیاری از جمله کاهش راندمان آبگیری شده است. بنابراین یافتن راه حلی برای کاهش و تضعیف عوامل ورود رسوب به آبگیر از اهمیت خاصی برخوردار است. تاکید مطالعات گذشته بر شناخت الگوی جریان و رسوب کف در آبگیرهای منشعب از کانال مستطیلی بوده است و کمتر به بحث رسوب معلق و آبگیری از کانال ذوزنقه ای پرداخته شده است. در مطالعه حاضر ابتدا آزمایشهای مختلفی در فلوم آزمایشگاهی بر روی آبگیر جانبی که با زاویه 30 درجه از دیواره کانال ذوزنقه ای منشعب شده بود، انجام شد و رسوب ورودی به آبگیر مورد بررسی قرار گرفت. با استنتاج داده های حاصل شده، مشخص شد که نسبت رسوب ورودی در عدد فرود 0.35-0.40 (در بالادست کانال اصلی) کمترین مقدار است. همچنین مشخص شد که در نسبت زبری بالا، نرخ افزایش نسبت رسوب ورودی به ازاء افزایش نسبت دبی کاهش می یابد.

کنترل رسوب در آب گیرها همواره از مسایل پیچیده مهندسی رودخانه است. قسمت عمده جریان وارد شده به آب گیر از لایه های پایینی جریان در کانال اصلی که دارای غلظت بیشتری از رسوبات می باشد تامین می گردد. در این تحقیق به طور هم زمان از دو سازه هم زمان آب شکن و صفحات مستغرق برای کاهش حجم رسوبات وارد شده استفاده شده است. این صفحات با ایجاد جریان چرخشی و دور کردن رسوبات از دهانه آب گیر باعث کاهش حجم ورود رسوبات به آب گیر می شود. ابعاد، تعداد و آرایش صفحات بر اساس مقادیر توصیه شده طراحی مورد استفاده قرار گرفته است. به منظور هدایت جریان به سمت آب گیر و افزایش کارآیی صفحات، از آب شکن در دیواره مقابل آب گیر در کانال اصلی استفاده شده است. اثر پارامترهای طول آب شکن، فاصله آن از مقابل آب گیر و زاویه آن با جریان در کانال اصلی مورد بررسی قرار گرفته است. طول آب شکن های به کار رفته 15، 20 و 25 سانتی متر و زوایای قرارگیری آب شکن ها 45، 90 و 135 درجه با جهت جریان اصلی و همچنین مکان قرارگیری آب شکن ها در سه موقعیت متفاوت در مقابل آب گیر بوده است. آزمایش ها برای سه نسبت آب گیری مختلف انجام شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که کارآیی صفحات با احداث آب شکن در ضلع مقابل آب گیر افزایش پیدا کرده و مقدار ورود رسوبات به آب گیر کاهش پیدا می کند. برای نسبت آب گیری در واحد عرض برابر با 3/0 مقدار ورود رسوبات به آب گیر به صفر می رسد. با جابجایی آب شکن به اندازه دو برابر عرض دهانه آب گیر به بالادست کانال اصلی، مقدار ورود رسوبات به آب گیر به طور متوسط 40 درصد کاهش می یابد. همچنین ورود رسوبات به آب گیر با استفاده از آب شکن با زاویه 90 درجه نسبت به دو آب شکن با زوایای 45 و 135 به کمترین حد می رسد.

در تقاطع­­های راست گوشه سه شاخه یا چهار شاخه کانال­های روباز، مطالعه جدایی جریان بسیار حائز اهمیت می­باشد. برخی پارامترهای موثر در این زمینه نسبت دبی ورودی و عمق جریان می­باشد که در این تحقیق تاثیر نسبت دبی ورودی و نسبت ارتفاع سرریزها (عمق جریان) در الگوی جریان و ابعاد ناحیه جداشدگی به صورت عددی شبیه­سازی شده است. بررسی نتایج مدل عددی نشان داد که مدل k-ω بیشترین مطابقت را با نتایج آزمایشگاهی دارد، به طوریکه میزان خطای شبیه­سازی کمتر از 20% بود. ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال­­های اصلی و فرعی با نسبت دبی ورودی رابطه مستقیم داشت. همچنین با افزایش ارتفاع سرریزهای خروجی، عمق جریان افزایش یافت و منجر به کاهش ابعاد ناحیه جداشدگی شد. مطابق نتایج عددی، ابعاد ناحیه جداشدگی در راستای قائم از کف کانال به سطح آب افزایش یافت، به­طوری­که برای نسبت دبی 6/0 و نسبت ارتفاع سرریز 377/0، طول ناحیه جداشدگی در کف کانال، فاصله 1/0 متر از کف و در سطح آب به ترتیب در حدود 60 سانتیمتر، 75 سانتیمتر و 85 سانتیمتر بود. بنابراین از سطح آب به سمت کف کانال طول ناحیه جداشدگی در حدود 29% کاهش یافت.