محاسبه ابعاد و آرايش بهينه صفحات مستغرق در دهانه هاي آبگير با روش جهات امكانپذير

Calculation of Optimum Dimensions and Array of Submerged Vanes at Intakes Using the Feasible Direction Method

يكي از روشهايي كه در سالهاي اخير به منظور كنترل رسوب و جلوگيري از انباشت بار بستر در دهانه كانال آبگير مورد توجه قرار گرفته است، نصب صفحاتي در دهانه آبگير است. اين صفحات كه تحت عنوان صفحات مستغرق ناميده مي‌شوند با اندازه، تعداد و فواصل مختلف از يكديگر در دهانه آبگير نصب مي‌شوند. وجود اين صفحات در دهانه آبگير، ايجاد تنش برشي عرضي در كف رودخانه كرده و انتقال رسوبات در جهت عرضي را سبب مي‌شود. بررسيهاي به عمل آمده در معادلات حاكم بر هيدروليك جريان و رسوب در دهانه‌هاي آبگير، توام با آزمايشات متعدد با مدلهاي فيزيكي، حدود مناسبي از ابعاد و فواصل كارگذاري صفحات را ارائه داده‌اند. بديهي است تعيين اندازه و فواصل بهينه بين صفحات به نحوي كه ميزان رسوب گذاري به حداقل برسد مستلزم استفاده از روشها و تكنيكهاي بهينه سازي است. در اين مطالعه، ضمن معرفي مدل هيدروديناميكي و مدل بهينه سازي سيستم براي تعيين ابعاد و آرايش مكاني با توجه به غير خطي بودن معادله حاكم بر هيدروليك جريان و رسوب در دهانه‌هاي آبگير، روش بهينه سازي جهات امكانپذير مورد استفاده قرار گرفته است. اندازه بهينه ارتفاع صفحات، فاصله بين آنها در جهت طول و عرض و زاويه تلاقي جريان با آنها تعيين شده است. با به كارگيري مقادير بهينه به دست آمده در محاسبات وانگ و همكاران [1]، پروفيل عرضي بستر در جلوي دهانه آبگير محاسبه شده است. مقايسه نتايج به دست آمده با نتايج حاصل از محاسبات وانگ و همكاران [1]، عملكرد بهتر اين صفحات را در كنترل رسوبات بار بستر در شرايط بهينه شده تاييد مي‌كند.

In recent years, installation of plates in canal beds have been considered for sedimentation control and bed load reduction at canal intake. These planes, called submerged vanes, are different in dimensions. They are installed at intakes in-group with reasonable distance from each other. Presence of these vanes at intakes initiate transverse shear stress on river bed and causes sediment transport in the transverse direction. Investigation of flow and sediment transport equations, along with different experiments on physical models, have resulted in a suitable range of sizes and distances for vane installation. But, the determination of optimum sizes and distances for vane installation so as to minimize sedimentation requires the use of optimization techniques. In this study, the hydrodynamic and optimization models of the vane system are first introduced. As the flow and sediment transport governing equations at intakes was nonlinear, the feasible direction method is used. Optimum size of vanes, distances between them at longitudinal and transverse directions, and the angle of flow inclination have also been determined. The optimum quantities of vane parameters were used to calculate the river bed profile at intakes by Wang et. al. [1] procedure. Comparison of the obtained results with Wang el. al. [1] recommendations confirms the advantage of vanes instalation at optimum conditions to control sedimentation.