بررسي اثرات صفحه مثلثي بر توزيع غلظت آلاينده و الگوي جريان در كانال‌هاي مستقيم

Investigation of Transverse Distribution of Pollutant and Flow Pattern in the Present of Triangular Vane in the Straight Channels

در اين مقاله تأثير نصب صفحه مثلثي چسبيده به ساحل بر اختلاط عرضي ردياب و كاهش غلظت آلاينده بررسي‌شده است. صفحات مثلثي ازجمله سازه‌هاي دوستدار محيط‌زيست هستند كه به‌منظور مديريت رسوب در رودخانه‌ها استفاده مي‌شوند. اين صفحات با ايجاد جريان‌هاي ثانويه عرضي مي‌توانند در فاصله كوتاه‌تري سبب اختلاط عرضي شوند و به خودپالايي رودخانه كمك نمايند. آزمايش‌هاي اين مطالعه در يك فلوم به عرض 80 سانتيمتر و طول 10 متر انجام گرفت. صفحه مثلثي با طول مؤثر 30% عرض فلوم و زاويه 45 درجه نسبت به جريان اصلي، در فاصله 50 سانتيمتري از منبع ردياب نصب شد. از محلول آب و نمك به‌عنوان ردياب استفاده شد و ميزان شوري به‌وسيله 96 حسگر شوري سنج در هر مقطع عرضي و در چهار مقطع پائين‌دست محل ردياب برداشت شد. علاوه بر اين در محدوده قبل و بعد از صفحه، الگوي سه‌بعدي سرعت نيز ثبت شد. نتايج نشان داد كه وجود صفحه باعث افزايش مقدار سرعت عرضي و تغيير جهت آن‌ها شده كه نشان از وجود جريان‌هاي ثانويه دارد و باعث شده كه واريانس توزيع غلظت را نسبت به حالت بدون سازه، به ميزان 30% افزايش يابد. همچنين وجود اين سازه باعث يكنواختي توزيع غلظت و كاهش 80% مقدار غلظت در نقطه اوج منحني ميانگين توزيع غلظت در مركز كانال نسبت به حالت بدون سازه شده است.

In this paper, the effect of installation of a triangular vane attached to the bank on the transverse mixing and reduction of pollutant concentrations has been investigated. Triangular vanes are environment friendly structures and used for river sediment management. By generating secondary currents, these vanes can create transverse mixing in a shorter distance and help the river self-purification. The experiments were conducted in a flume 80 cm wide and 10 m long. A triangular vane with an effective length of 30 % of the channel width and an angle of 45 ° relative to the mainstream was installed at 50 cm downstream of the source of the tracer. Water and salt solution was used as a tracer. The concentration was measured by 96 sensors at each transverse section and in the four downstream sections of the tracer. In addition, around the vane, the 3D velocity pattern was also recorded. The results showed that the presence of the vane causes an increase in the amount of transverse velocity and their direction indicating the presence of secondary currents which resulted in a 30% increase in the variance of the concentration distribution. Also, the existence of this structure has led to the uniformity of concentration distribution and decrease of concentration of 80 % of the concentration at the maximum point of the concentration distribution at the center of the channel relative to the no vane condition.