نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

مدل‌سازی عددی بستر رسوبی پایین‌دست مجاری شست‌وشو برای بازشدگی‌ها و شیب‌های متفاوت

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی پرند و رباط کریم
2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک ، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
یکی از مباحث مورد توجه در مهندسی هیدرولیک، پدیده رسوب‌شویی و اثرات مخرب آن بر مورفولوژی و زیست محیط رودخانه در پایین‌دست آن است. در بررسی این پدیده پیش‌بینی تغییرات تراز بستر رسوبی ناشی از رسوب‌شویی ضروری است. ازآنجایی‌که انجام تحقیقات آزمایشگاهی و میدانی در زمینه پدیده معمولاً پرهزینه و زمان‌بر است، چنانچه بتوان به راهکاری برای بررسی آن به طور گسترده‌تر و کم‌هزینه‌تر رسید، می‌توان در کنترل هزینه‌ها و همچنین افزایش سرعت تحقیقات گام مهمی برداشت. در این پژوهش به بررسی اثرگذاری فاکتورهای شیب، میزان بازگشایی دریچه و زمان بر تغییرات بستر رسوبی در مجاری رسوب‌شویی پرداخته شده است. با مقایسه صورت‌گرفته بر روی مدل فیزیکی و آزمایشگاهی مشخص گردید مدل آشفتگی RNG با میزان خطای 3/4 درصد نسبت به دو مدل آشفتگی k-ε و Les در شبیه سازی بستر فرسایش‌پذیر مناسب‌تر بوده و جهت ادامه مطالعات انتخاب گردید. پس از مشخص شدن میزان خطا با تعریف آزمون‌های مختلف مشخص گردید با کاهش میزان بازشدگی دریچه از 100 به 50 و 25 درصد عمق آبشستگی در مجاورت دریچه حدود 35 و 60 درصد و طول ناحیه فرسایش یافته نیز در پایین دست تا 4/1 برابر افزایش می‌یابد. بررسی‌ها نشان داد با افزایش شیب مجرای رسوبشویی از 5 به 15 درصد عمق آبشستگی در مجاورت دریچه تا 45 درصد افزایش می‌‌یابد و حجم رسوبات منتقل‌شده به پایین‌دست با افزایش حدود ۵۰ درصدی مواجه می‌گردد. همچنین مشخص گردید فاکتور زمان در شکل‌گیری پروفیل بستر نسبت به شیب مجرا و بازشدگی‌ دریچه تاثیر کمتری را دارد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Aminian, P., Ahmadi, A. & Emamgholizadeh, S. (2019). Experimental investigation on the deviated sediment and flow to sediment bypass tunnels (SBTs) using submerged plates. Journal of Hydraulic Structures, 5(2), 18–31.
Asadi, M., Monaem, M. & Samani, J., (2024). Evaluation of the effect of the channel width and the opening ratio to the gate width on the sedimentation transport of diversion dam. Engineering Research of Irrigation and Irrigation Systems, 25, 183-206. (In Persian)
Bahmanpouri, F., Montazeri Namin, M. & Omidnaeyini, S.T. (2012). Dam-break flow over erodible bed: An experimental study. In: Proceedings of the 9th International Seminar on River Engineering, Ahvaz, 1–9, https://civilica.com/doc/186589. (In Persian)
Bahmanpour, F., Moeini, M.R., Montazeri Namin, M. & Omidnaeyini, S.T. (2013). Effect of bed level on dambreak flow over erodible bed: experimental study. In: 12th Iranian Hydraulic Conference, University of Tehran. (In Persian)
Beiramipour, S., Qaderi, K., Rahimpour, M., Ahmadi, M.M. & Kantoush, S.A. (2021). Effect of submerged vanes in front of circular reservoir intake on sediment flushing cone. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Water Management, 174(5), 252-266.
Chen, Y., Yang, J., Yu, J., Fu, Z. & Chen, Q. (2020). Flow expansion and deflection downstream of a symmetric multi-gate sluice structure. KSCE Journal of Civil Engineering, 24, 471–482.
Fields, J., Renshaw, C., Magilligan, F., Dethier, E. & Rossi, R. (2021). A mechanistic understanding of channel evolution following dam removal. Geomorphology, 395, 107971, https://doi.org/10. 1016/j.geomorph.2021.107971.
Gupta, L.K., Pandey, M. & Raj, P.A. (2025). Numerical modeling of scour and erosion processes around spur dike. CLEAN – Soil, Air, Water, 53(3), 2300135, https://doi.org/10.1002/clen.202300135.
Hanmaiahgari, P.R., Gompa, N.R., Pal, D. & Pu, J.H. (2018). Numerical modeling of the Sakuma Dam reservoir sedimentation. Natural Hazards, 91(3), 1075–1096.
Hemmati, M. & Daraby, P. (2019). Erosion and sedimentation patterns associated with restoration structures of bendway weirs. Journal of Hydro-Environment Research, 22, 19–28.
Issakhov, A. & Zhandaulet, Y. (2021). Numerical study of dam-break fluid flow using volume of fluid (VOF) methods for different angles of inclined planes. Simulation, 97(11), 717–737.
Lai, Y.G., Huang, J. & Greimann, B.P. (2024). Hydraulic flushing of sediment in reservoirs: Best practices of numerical modeling. Fluids, 9(2), 38, https://doi.org/10.3390/fluids9020038.
Ministry of Energy (1999). Structural design provisions for diversion weirs, Publication No. 198, Office of Technical Affairs, Organization of Planning and Budget, Tehran, Iran.
Movahedi, A., Kavianpour, M.R. & Aminoroayaie Yamini, O. (2018). Evaluation and modeling scouring and sedimentation around downstream of large dams. Environmental Earth Sciences, 77(8), 320, https://doi.org/10.1007/s12665-018-7487-2.
Queen, R.W. (2018). Morphodynamic modeling of flow and sediment transport over low-head, run-of-river dams. PhD Thesis, Colorado State University.
Shafai Bejestan, M. (2005). Hydraulic sediment, Shahid Chamran University Publisher, Ahvaz, Iran,
Słowik, M., Kiss, K., Czigány, S., Gradwohl-Valkay, A., Dezső, J., Halmai, Á., ... Pirkhoffer, E. (2021). The influence of changes in flow regime caused by dam closure on channel planform evolution: Insights from flume experiments. Environmental Earth Sciences, 80(4), 165. https://doi.org/10.1007/s12665-021-09437-5
Tavakoli, K., Montaseri, H., Omidvar, P. & Evangelista, S. (2019). Numerical simulation of sediment transport in a U-shaped channel with lateral intake: Effects of intake position and diversion angle. International Journal of Modern Physics C, 30(9), 1950071, https://doi.org/10.1142/ S0129183119500712.
Xie, Q., Yang, J., Lundström, T.S. & Chen, J. (2022). Hybrid modeling for solutions of sediment deposition in a low-land reservoir with multi gate sluice structure. Applied Sciences, 12(18), 9144, https://doi.org/10.3390/app12189144.
Yan, X., Wang, Y., Fan, B., Mohammadian, A., Liu, J. & Zhu, Z. (2023). Data-driven modeling of sluice gate flows using a convolutional neural network. Journal of Hydro informatics, 25(5), 1629-1647,
Zaffar, M.W., Hassan, I., Latif, U., Jahan, S. & Ullah, Z. (2023). Numerical investigation of scour downstream of diversion barrage for different stilling basins at flood discharge. Sustainability, 15(14), 11032, https://doi.org/10.3390/su15141103 2.
Zerihun, Y.T. (2024). Numerical modeling of sediment transport and bed evolution in nonuniform open-channel flows. Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics, 71(1), 1–26, https://doi.org /10.2478/heem-2024-0001
Zhang, X., Jiao, J., Dou, X., Zhao, X. & Xia, W. (2020). Mathematical model research of the siltation downstream estuary floodgate under the effect of float mud. In: Estuaries and Coastal Zones in Times of Global Change, Singapore.

  • تاریخ دریافت 24 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 05 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 09 آبان 1404