شبیه سازی الگوی جریان و رسوب با حضور سری آبشکن ها در قوس 90 درجه ملایم با استفاده از مدل CCHE2D

سابقه و هدف: یکی از بالاترین خسارات ناشی از حوادث غیرمترقبه، پدیده فرسایش سواحل می باشد. رودخانه ها تحت تاثیر پدیده فرسایش و رسوبگذاری دستخوش تغییرات گوناگونی می شوند که از آن جمله می توان به تغییر راستا، جابجایی های عرضی و طولی، تغییر تراز بستر و دگرگونی ویژگی های هندسی مسیر اشاره کرد. جهت محافظت ساحل در قوس بیرونی روشهای متعددی وجود دارد که استفاده از آبشکن از جمله بهترین و اقتصادی ترین روش ها در اکثر نقاط دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. در تحقیق حاضر، الگوی جریان و رسوب در یک قوس 90 درجه ملایم، همراه و بدون حضور آبشکن ها با تغییر موقعیت قرارگیری و طول آبشکن ها با آرایش های 15%، 20% و 25% عرض فلوم با استفاده از مدل عددی CCHE2D بررسی شد و با در نظر گرفتن عملکرد هیدرولیکی آبشکن، ترکیب بهینه پارامترهای طول و موقعیت آبشکن در قوس مورد بررسی قرارگرفت. مواد و روش ها: قوس به کار رفته در حل عددی این تحقیق شامل یک فلوم قوسی 90 درجه ملایم و با عرض 70 سانتی متر است که در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز مدل سازی شده است. بمنظور شبیه سازی الگوی جریان و رسوب، در این تحقیق از مدل عددی CCHE2D استفاده گردید. این مدل جزء مدل های هیدرودینامیکی دوبعدی بوده که در مرکز بین المللی علوم هیدرولیک و مهندسی محاسباتی دانشکده می سی سی پی آمریکا تهیه شده و توسعه یافته است. یافته ها: صحت سنجی هیدرولیکی و رسوبی نتایج با استفاده از مقایسه نتایج شبیه سازی شده توسط مدل با نتایج آزمایشگاهی صورت گرفت. نتایج بیانگر قابلیت بالای مدل عددی در شبیه سازی الگوی جریان و رسوب در قوس است. نتایج حاصل از مقایسه سرعت ها در مدل و نتایج آزمایشگاهی بیانگر دقتی بیش از 94% می باشد. همچنین در صحت سنجی رسوبی مشخص شد که دقت مدل در برآورد فرسایش و رسوبگذاری بیش از 90% می باشد. نتیجه گیری: تحلیل نتایج نشان می دهد که با افزایش طول آبشکن ها حداکثر میزان سرعت و نیز عمق فرسایش و رسوبگذاری افزایش می یابد. بطور مثال حداکثر عمق آبشستگی در آبشکن های با طول 15 و 20 درصد عرض فلوم نسبت به آبشکن های با طول 25 درصد عرض فلوم، به ترتیب 44% و 33% کاهش یافته است. همچنین حداکثر سرعت در آبشکن های دارای طول 15 و 20 درصد عرض مجرا به ترتیب 9 و 16 درصد نسبت به آبشکن های با طول 25 درصد عرض مجرا کاهش یافته است. نتایج نشان می دهند که الگوی فرسایش و رسوبگذاری در آبشکن با طول 20% عرض مجرا ارجحیت دارد. زیرا اولا با حداقل تغییرات کف مجرا الگوی جریان را به سمت مرکز کانال منحرف می سازند. ثانیا آبشکن های با طولهای 15% و 25% عرض مجرا حجم رسوبگذاری بسیار زیادی را در قوس داخلی منجر می گردند که این امر باعث می شود عرض مفید برای عبور جریان کمتر گشته و افزایش دبی در واحد عرض و همچنین افزایش تنش برشی را در پی خواهد داشت.

کلیدواژه ها:

آبشکن ، الگوی جریان و رسوب ، قوس 90 درجه ، مدل عددی CCHE2D