بررسي عددي تخليه جريان پر رسوب رودخانه در زمان سيلاب از مخزن سد ها ( مطالعه موردي سد رودبار)

Numerical study of river sediment venting during flood from the reservoir of dams (case study of Rudbar dam)

رسوب گذاري در مخازن سدها به عنوان عاملي تاثيرگذار در كاهش عمر مفيد و ظرفيت مخزن، انسداد وفرسايش سازه هاي آبگير، دريچه هاي تخليه كننده و متعاقبا افزايش هزينه هاي نگهداري و ساير زيان هاي مرتبط، شناخته مي شود. اين مسئله اهميت شناخت رفتار هيدروليكي جريان غليظ در مخازن سدها را اثبات مي نمايد. در اين تحقيق، روند پيشروي جريان غليظ رسوبي در مخزن رودبار لرستان توسط مدل مايك 3 بررسي شده است. هدف از تحقيق، استحصال حجم مفيد مخزن از طريق تخليه حداكثري جريان غليظ رسوبي از دريچه هاي تخليه كننده تحتاني مي باشد. شبيه سازي سه بعدي هيدروديناميك جريان و رسوبات در اين مخزن صورت گرفته پرداخته شده است. تمام سناريوها با فرض شرط عدم افت تراز آب مخزن، طراحي شده اند. نتايج نشان مي دهد، با افزايش دوره بازگشت سيلاب و راندمان تخليه رسوب، كه به صورت جرم رسوبات تخليه شده به جرم رسوبات ورودي تعريف گرديده است، افزايش مي يابد به طوريكه راندمان رسوبشويي از سيلاب با دوره بازگشت دو ساله، رو به افزايش بوده و در سيلاب با دوره بازگشت بيست ساله، به بالاترين ميزان مي رسد. بيشترين راندمان تخليه رسوب متناسب با سيلاب با دوره بازگشت بيست ساله و برابر 17 درصد مي باشد.

Sedimentation in dam reservoirs is known as crucial factor of reducing dam operating life-time. Decreasing reservoir capacity, disorder in dam operation, blockage and corrosion of intake structures, drain valves and increase costs of maintenance are the main undesirable effects. Turbidity current during flood time as a significant reason of sediment deposition near dam body, is highly complicated phenomenon and hard to comprehend. In this study, the density current has been simulated in Roudbar Lorestan dam reservoir by a 3D numerical software, Mike3. The principal objective of this modelling is to answer how much gravity current concentration can be vented during flood time from bottom outlets in order to decrease sediment deposition near dam intakes. Moreover, arriving time of turbidity current to dam intakes must be estimated precisely to regulate intake discharge for approaching to optimal operation condition. Simulating scenarios have been designed to calculate and evaluate how much sediment mass can be vented from bottom outlet to save more volume capacity in reservoir when flood with various return time period occurs. In defined scenarios, part of the flood passing over spillway can be discharged from bottom outlets to evacuate fine grain sediments when gravity current reaches near dam intakes. It means that dam's normal level cannot be decreased during sediment venting to maintain electricity production potential. The results show that the higher return period of flood, the much more sediment discharge efficiency where efficiency has been defined as the mass of discharged sediments to the mass of incoming sediments. The maximum efficiency of sediment venting occurs in the flood with 20-year return period and reaches a peak at 17%.