بررسی آزمایشگاهی اثر ضخامت مانع و ایجاد دو مانع متخلخل با فاصله در کنترل جریان غلیظ

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 1، دوره 13، شماره 44، اردیبهشت 1399، صفحه 1-16   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مجتبی کردناییج¹؛ سید امین اصغری پری^{* 2}؛ سید محسن سجادی³؛ محمود شفاعی بجستان⁴

¹گروه عمران دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء(ص) بهبهان، بهبهان، ایران

²دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء(ص) بهبهان

³دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی رودخانه؛ دانشیار دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء(ص) بهبهان

⁴استادیار؛ و استاد گروه سازه‌های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

تاریخ دریافت: 27 بهمن 1396،  تاریخ بازنگری: 08 شهریور 1398،  تاریخ پذیرش: 23 اردیبهشت 1399 

چکیده

در تحقیق حاضر به مقایسه‌ی آزمایشگاهی اثر افزایش تعداد ردیف‌های مانع متخلخل و دو مانع متخلخل با فاصله یک متر به-عنوان یک مانع نفوذپذیر جهت کنترل جریان غلیظ رسوبی در ارتفاع‌های مختلف پرداخته شده است. از چینه‌های مکعبی ریاضی به ابعاد 1/2 سانتی‌متر با تخلخل سطحی 25 درصد استفاده شد. فلوم مورد استفاده با محدوده شیب‌پذیری 5/2± درصد و طول 10 متر، عرض 30 و ارتفاع 45 سانتی‌متر بوده است. دبی ورودی جریان غلیظ 7/0 لیتر در ثانیه و غلظت ورودی برابر با 20 گرم بر لیتر بود. در حالت مانع متخلخل در دو راستای عمود برهم جریان وارد تخلخل‌ها می‌شود. نتایج نشان داد در مانع متخلخل با ورود همزمان جریان غلیظ در دو جهت عمود بر هم، خطوط جریان در تخلخل‌ها با یکدیگر برخورد کرده و با ایجاد جریان چرخشی در تخلخل باعث استهلاک بیش‌تر انرژی جریان عبوری از درون می‌شود. استفاده از دو ردیف مانع با فاصله باعث کاهش ارتفاع مانع برای کنترل جریان غلیظ می‌گردد. در مورد دو مانع با ارتفاع مختلف قرار گرفتن مانع با ارتفاع بیش‌تر در ابتدا باعث استهلاک بیش-تر جریان می‌گردد. در حالت شیب‌دار به‌دلیل افزایش مومنتوم جریان عبوری، بخش بیش‌تری از رسوبات از مانع اول عبور کرده و این امر سبب می‌شود اثر مانع دوم در کنترل جریان غلیظ در این حالت نسبت به حالت بدون شیب بیش‌تر گردد. هم‌چنین با افزایش تعداد ردیف عملکرد مانع متخلخل افزایش می‌یابد و عملکرد دو مانع با فاصله از عملکرد ضخامت بیش‌تر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

جریان غلیظ رسوبی؛ مانع متخلخل؛ فاصله چینه؛ ضخامت چینه؛ ارتفاع

عنوان مقاله [English]

Laboratory investigation of the effect of thickness and two porous obstacles with a spacing in the Control the Turbidity Current

نویسندگان [English]

Mojtaba Kordnaeij¹؛ Seyed Mohsen Sajjadi³؛ M. SH⁴؛

¹MSc of River engineering

²هیات علمی

³Water Sciences Engin/ Shahid Chamran University

⁴استادیار؛ و استاد گروه سازه‌های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده [English]

In the present study, a laboratory comparison of increasing the number of porous obstacle rows and two porous obstacles with a distance of one meter is considered as a permeable obstacle for controlling turbidity current in different heights. Plastic cubes with dimensions of 2.1 (cm) with surface porosity of 25% have been used. The flume slope range was ± 2.5%, a length of 10, a width of 0.3 and a height of 0.45 m. The flow rate was 0.7 L/s and the input concentration was 20 g/L. The results of the investigations showed in the porous obstacle with the simultaneous flow of condensate in two directions perpendicular to each other, the flow lines encountered in the porosity and by creating a flow in porosity, cause more depletion of the energy of the current flow from within would be. The use of two obstacle rows reduces the height of the obstacle to control the current flow. Also, in the case of two obstacles with different heights, obstacle with higher elevations initially causes more deformation of the current. In steady state, due to the increase in the momentum of the flow, a greater part of the sediment passes through the first obstacle, which makes the effect of the second obstacle more effective in controlling the current flow in this state than the non-slope state. Also, with increasing number of rows, the performance of the porous obstacle increases and the performance of the two obstacles is longer than the thickness of the performance

کلیدواژه‌ها [English]

Turbidity Current, Porous Obstacle, Crop Distance, Crop Thickness, Height

مراجع

1)       اصغری­پری س ا، محققیان س م، 1392. بررسی عددی اثر تغییر فاصله برای موانع متوالی هم­اندازه و تغییر اولویت قرارگیری برای موانع متوالی غیر هم­اندازه در کنترل جریان غلیظ. اولین همایش ملی چالش­های منابع آب و کشاورزی، انجمن آبیاری و زهکشی ایران- دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان اصفهان- 24 بهمن.

2)       اصغری­پری س ا، محققیان س م، 1393. بررسی عددی تأثیر ایجاد گودال­های حفاظتی در بستر بر مهار کردن جریان غلیظ. مجله مهندسی آب. (7)23: 1-12.

3)       زینی­وند م، کاشفی­پور س م، قمشی م، 1396. بررسی آزمایشگاهی اثر تخلخل صفحات نفوذپذیر بر کنترل جریان غلیظ. مجله علمی- پژوهشی علوم و مهندسی آبیاری. ­ 40(1): 13-24.

4)       قربان­مقدم ع، قمشی م، 1394. بررسی آزمایشگاهی تأثیر نوع چیدمان موانع استوانه­ای شکل بر سرعت و ضخامت بدنه­ی جریان غلیظ نمکی. مجله علمی- پژوهشی علوم و مهندسی آبیاری. (38)4: 33-45.

5)       قربانی ز، خزیمه­نژاد ح، رمضانی ی، 1395. بررسی آزمایشگاهی تأثیر شکل، آرایش و مساحت صفحه­های نفوذناپذیر مستغرق بر مشخصه­های جریان غلیظ. نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک. (23)6: 143-162.

6)       کشتکار ش، ایوب­زاده، س ع، فیروزآبادی ب، 1387. بررسی آزمایشگاهی تأثیر تغییرات عدد فرود جریان گل­آلود ورودی به مخزن بر روی ضخامت جریان گل­آلود. دومین کنفرانس نیروگاه­های آبی کشور، تهران- شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران.

7)       کشتکار ش، ایوب­زاده س ع، فیروزآبادی ب، 1389. بررسی آزمایشگاهی ضخامت و پروفیل­های سرعت جریان گل­آلود. نشریه آب و خاک. (24)6: 1073-1082.

8)       Asghari Pari SA, Kashefipour SM, Ghomeshi M. 2016. An Experimental Study to determine the obstacle height required for the control of subcritical and supercritical gravity currents. European Journal of Environmental and Civil Engineering.                                                                     

9)        Asghari Pari SA, Kashefipour S M, Ghomeshi M, Shafai Bajestan M. 2010. Effects of obstacle heights on controlling turbidity currents with different Concentrations and discharges. Journal of food agriculture & Environment. 8(2):930-935.

10)     Bursik M I, Woods A. 2000. The Effect of Topography on Sedimentation from Particle-laden Turbulent Density Currents. Journal of Sedimentary Research. 70(1):53-63.

11)     Graf W H. 1983. Hydraulics of Reservoir Sedimentation. International Water Power & Dam Construction. 35(4)

12)     Graf W H, Altinakar M S. 1998. Fluvial Hydraulics-Flow and Transport Processes in Channels of Simple Geometry. Chapter 7. Wiley. New-York. 681 pp.

13)     Oehy C D. 2002. Effects of Obstacles and Jets on Reservoir Sedimentation due to Turbidity Currents, Communication No.15 of the Laboratory of Hydraulic Structions LCH. Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. EPFL. Switzerland.

14)     Oehy C D, Schleiss A J. 2007. Control of Turbidity Currents in Reservoirs by Solid and Permeable Obstacles. Journal of Hydraulic Engineering. 133(6):637–648.

15)     Oshaghi m, Afshin H, Firoozabadi B. 2013. Experimental investigation of effect of obstacles on the behavior of the density currents. Canadian Journal of Civil Engineering. 40(4):343–352.

16)     Prinos P. 1999. Two-Dimensional Density Currents over Obstacles. Proc. 28 the IAHR Congress (CD-ROM). August. 22-27-1999. Graz. Austria.

17)     Woods A W, Bursik M I, Kurbatov A V. 1998. The interaction of ash flows with ridges. Bull Volcano l.60:38–51.

18)     Yaghubi S, Abbaszadeh S H, Golchoubian P, Afshin H, Firoozabadi B. 2013. Experimental Investigation of the Effect of Two Consecutive Obstacles on Turbidity Current. Journal of Selcuk University Natural and Applied Science. 615–627.