ارائه يك مدل خودشويي براي كانال ها با مقطع ذوزنقه

A Self-Cleansing Model for Trapezoidal Channels

بررسي قابليت انتقال رسوب كانال، يكي از عوامل مهم در طراحي سيستم هاي دفع فاضلاب و زهكشي آبهاي سطحي شهري است. كاهش ظرفيت هيدروليكي جريان در نتيجه ته نشيني ذرات رسوبي مشكلات عديده اي را ايجاد مي كند. طراحي كانال بر اساس معيار خودشويي، ته نشيني رسوب در جريان را به حداقل رسانده و از كاهش ظرفيت هيدروليكي جريان جلوگيري مي كند. بررسي ادبيات پيشينه موضوع نشان مي دهد كه مدل خودشويي براي كانال ذوزنقه اي پيشنهاد نشده است.در اين تحقيق آزمايش ها براي بررسي شرايط خودشويي عدم ته نشيني با بستر تميز در يك كانال با مقطع ذوزنقه اي انجام شد. آزمايش ها با استفاده از چهار اندازه ذره رسوبي و در شيب ها و دبي هاي محتلف انجام شد. بر پايه داده هاي آزمايشگاهي و با در نظر گرفتن پارامترهاي جريان، سيال، رسوب و كانال، يك مدل خودشويي بار بستر براي كانال ذوزنقه اي پيشنهاد شد. مدل ارائه شده در اين تحقيق با مدل هاي متناظر در پيشينه موضوع بر اساس دو شاخص آماري ريشه ميانگين مربعات خطا و درصد ميانگين مطلق خطا بر روي داده هاي آزمايشگاهي به دست آمده براي كانال ذوزنقه اي مقايسه شد. بر اساس نتايج به دست آمده، شكل سطح مقطع كانال عاملي موثر براي تعيين سرعت خودشويي كانال است. به دليل اينكه شكل مقطع كانال بر روي مقاومت جريان تاثير مي گذارد، مدل هايي كه پارامتر ضريب اصطكاك كانال را به عنوان متغير مستقل استفاده كرده اند، داراي قابليت محاسباتي بهتري مي باشند. نتايج اين تحقيق نشان داد كه مدل هاي خودشويي ارائه شده براي كانال هاي دايره اي و مستطيلي به هنگام كاربرد در كانال ذوزنقه اي خطايي نزديك به 15 درصد دارند. مدل ارائه شده در اين تحقيق براي طراحي كانال هاي با جداره صلب با شكل سطح مقطع ذوزنقه اي توصيه مي شود.

Investigation of channel capability for sediment transport is an important factor in sanitary sewer and urban runoff drainage system design. This is because of the undesirable effects arising from the reduced channel hydraulic capacity due to the deposition of sediment particles. Self-cleansing channel designs minimize sediment deposition and، thereby، prevent reduced channel hydraulic capacity. Our literature review revealed no previous report on self-cleansing models yet proposed for channels with trapezoidal sections. An experimental study was conducted using a trapezoidal channel and a non-deposited bed to investigate the self-cleansing process with four different sediment particle sizes under various slopes and discharge rates. The experimental data were exploited to develop a bed load self-cleansing model for the trapezoidal channel considering the specific flow، fluid، sediment، channel، and sediment characteristics. The proposed model was then compared with those reported in the literature for circular and rectangular channels. It was found that channel section geometry is a decisive factor in channel self-cleansing rate. Comparisons revealed that circular and rectangular self-cleansing models produce an error of approximately 15% when employed for designing channels with trapezoidal sections. Hence، the model developed in this study is recommended for designing channels with trapezoidal sections