بررسي اثر سازه آبشكن بر هيدروليك جريان و رسوب آبگيرهاي جانبي واقع در قوس آبراهه

Evaluation of spur dike effect on sediment and flow hydraulic of side intakes located on channel bends

فرايند آبگيري از رودخانه‌­ها به‌وسيله سازه آبگير همواره با انحراف رسوبات با اندازه‌‌هاي متفاوت همراه مي‌‌باشد. انحراف رسوبات به‌صورت بار بستر به كانال آبگير، تأسيسات انتقال آب پايين‌‌دست آبگير و طرح آبرساني را با مشكلاتي روبرو مي‌‌نمايد. اصلاح ساختار جريان با استفاده از سازه‌‌هاي حفاظتي از روش‌‌هاي افزايش آبگيري و كاهش رسوب ورودي به آبگير مي‌‌باشد. در تحقيق حاضر تأثير سازه‌ آبشكن در اصلاح الگوي جريان انحرافي به آبگيرهاي واقع در قوس ارزيابي شده است. آزمايشات تحقيق در 10 گروه اصلي در كانالي با قوس 180 درجه و آبگيري واقع در مقطع 118 درجه از قوس خارجي آن شكل گرفت. نتايج تحقيق حاضر نشان مي‌‌دهد كه نسبت انحراف رسوب به‌‌شدت تحت تأثير نسبت آبگيري بوده و با افزايش ميزان آن به‌‌شدت افزايش مي‌‌يابد. حضور سازه آبشكن در بالادست آبگير با اصلاح الگوي جريان در اطراف آبگير ميزان نسبت انحراف رسوب را كاهش مي‌‌دهد. به‌­طوري كه در آزمايش C2 مقدار نسبت بي­بعد انحراف رسوب در نسبت­‌هاي آبگيري 0.05، 0.15، 0.25 و 0.35 به­ترتيب تا 86.6، 73.3، 64.7 و 46.7 درصد تقليل مي­‌يابد. اما دامنه اين تأثيرگذاري تا نسبت آبگيري 0.4 محدود مي‌‌شود زيرا قدرت جريان ثانويه به‌علت افزايش انحراف جريان در اين ناحيه مستهلك مي‌‌شود. همچنين مطالعه اثر سازه‌ آبشكن بر روي حجم رسوب ته‌‌نشين شده در كانال انحراف نشان مي‌‌دهد كه كاهش فاصله آبشكن تا محور مركزي آبگير ميزان بيشينه حجم رسوب ته‌‌نشين شده را از 0.4 در آزمايش نوع A به 0.18 در آزمايش نوع C3 تقليل مي‌‌دهد. بر طبق آزمايشات، قرارگيري آبشكن در بالادست آبگير ابعاد لوله جريان را تغيير داده و ميزان آبگيري در ترازهاي پر رسوب تحتاني و ترازهاي كم‌‌رسوب بالايي جريان را به‌‌ترتيب كاهش و افزايش مي‌‌دهد. ابعاد ناحيه جدايي جريان نيز به‌‌دليل حضور آبشكن و افزايش نسبت آبگيري تحت تأثير قرار گرفته و در آزمايشات نوع D با كاهش چشم‌‌گيري روبرو مي‌‌شود.

The process of water diversion from the rivers always involve with sediment diversion in different sizes. The sediments that transported to the branch channel cause the expenditure to the water conveyance system and power-generation installations. One of the common methods to control the bed load and water diversion increasing, is to modify the approach flow pattern by the control structures. In this study, the efficiency of spur dikes in modifying of diversion flow to the intakes that located at curved channels are investigated. Experiments carried out in ten main groups in a 180° curve channel with a diversion located at the 118° on the external curve. Results of this study show that the sediment discharge ratio increased by discharge ratio increasing and severely related to it. The spur dike at upstream of the intake decreases the sediment discharge ratio by modifying the approaching flow pattern such that in C2 experiments, the sediment discharge ratio until the discharge ratio is equal to 0.05, 0.15, 0.25, 0.35 decreased up to 86.6, 73.3, 64.7, 46.7 respectively. But this effectiveness limited to Qr=0.4, because the strength of secondary flow diminished due to flow diversion increasing. Also, study of the effect of spur dike on sediment volume fraction in diversion channel show that, the maximum value of Vr diminished from 0.4 in type A experiments to 0.18 in type D experiments by reduction of the distance between the spur dike and the intake centerline. According to the experiments, positioning the spur dike at upstream of the intake change the dimensions of stream tube and decrease the diversion from near bed high-sediment flow and increase the diversion from near surface low-sediment flow. The dimensions of the separation zone severely decreased in type D experiments by presence of spur dike and discharge ratio increasing.