بررسی نحوه کارایی موانع نفوذپذیری بر هد جریان غلیظ نمکی

الموضوعات :

مهدی درخشان نیا ¹ , مهدی قمشی ² , سید سعید اسلامیان ³ , سید محمود کاشفی پور ⁴

1 - گروه مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی ، نجف آباد، ایران.
2 - گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
3 - گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.
4 - گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

تاريخ الإرسال : 14 الخميس , صفر, 1442 تاريخ التأكيد : 20 الثلاثاء , ربيع الأول, 1443 تاريخ الإصدار : 17 السبت , ربيع الأول, 1443

الکلمات المفتاحية: جریان های غلیظ, موانع نفوذپذیر, شار هد, مومنتم,

ملخص المقالة :

مقدمه: جریان­های غلیظ اغلب عامل اصلی انتقال رسوب در آب­های عمیق و مخازن می­باشند. برای جلوگیری از رسوب در مکان­های بحرانی سدها، روش­های مختلفی از جمله قرار دادن موانع در مسیر این جریان­ها ارائه شده است. روش­: براین­اساس در این مطالعه اثر دبی، غلظت ورودی، شیب و ارتفاع موانع نفوذپذیر ذوزنقه­ای شکل بر رفتار جریان­های غلیظ نمکی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. 72 آزمایش­  با دبی متغیر 7/0، 2/1و 7/1 لیتر برثانیه و غلظت متغیر 20 و 25 گرم بر لیتر، شیب 5/0، 1 و 5/1 درصد و ارتفاع مانع 1، 5/1 و 2 برابر بدنه جریان غلیظ انجام شد و  براساس شار هد جریان مقادیر درصدکاهش هد تعیین و اثر سایر پارامترها مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته­ها: نتایج نشان داد که سه پارامتر شیب، غلظت و دبی ورودی عوامل موثر بر مومنتم جریان بوده و با افزایش هر یک از این پارامترها، میزان کارایی موانع با نسبت بی­بعد ارتفاع 1 و 5/1 کاهش پیدا می­کند اما در مانع با نسبت بی­بعد ارتفاع 2 عملکرد مانع بهتر بوده و هنگام برخورد جریان با مانع اغتشاش زیاد ایجاد شده که سبب کاهش چشمگیر هد جریان غلیظ می­گردد. نتیجه­گیری: به این صورت که نرخ متوسط کاهش شار هد برای نسبت بی­بعد ارتفاع 1 در حدود 38 درصد و برای نسبت بی­بعد ارتفاع 5/1 در حدود 52 درصد و برای نسبت بی­بعد ارتفاع 2 در حدود 86 درصد می­باشد. در انتها به برازش خطی و غیرخطی داده های درصد کاهش هد جریان غلیظ پرداخته شد.

المصادر:

1. Assier RS, C. M, P. H. Numerical Simulation of Submarine Landslides and Their Hydraulic Effects. J Waterw Port, Coastal, Ocean Eng. 1997 Jul 1;123(4):149–57.


2. Li G, Piper DJW, Campbell DC, Mosher D. Turbidite deposition and the development of canyons through time on an intermittently glaciated continental margin: The Bonanza Canyon system, offshore eastern Canada. Mar Pet Geol. 2012;29(1):90–103.


3. Stagnaro M, Bolla Pittaluga M. Velocity and concentration profiles of saline and turbidity currents flowing in a straight channel under quasi-uniform conditions. Earth Surf Dyn. 2014 Mar 25;2(1):167–80.


4. Toniolo H, Parker G, Voller V, Beaubouef RT. Depositional Turbidity Currents in Diapiric Minibasins on the Continental Slope: Experiments—Numerical Simulation and Upscaling. J Sediment Res. 2006 May 1;76(5):798–818.


5. Dengler AT, Wilde P, Noda EK, Normark WR. Turbidity currents generated by Hurricane Iwa. Geo-Marine Lett. 1984;4(1):5–11.


6. Nomura S, Hitomi J, De Cesare G, Takeda Y, Yamamoto Y, Sakaguchi H. Sediment mass movement of a particle-laden turbidity current based on ultrasound velocity profiling and the distribution of sediment concentration. Geol Soc London, Spec Publ. 2019;477(1):427–37.


7. De Cesare G, Oehy C, Schleiss A. Experiments on turbidity currents influenced by solid and permeable obstacles and water jet screens. In: 6th ISUD-International Symposium on Ultrasonic Doppler Methods for Fluid Mechanics and Fluid Engineering. Czech Technical University in Prague-Institute of Hydrodynamics AS CR, vvi; 2008.


8. Davoodi L, Shafai Bejestan M. Application of submerged vanes for sediment control at Intakes from Irrigation trapezoidal channels. Water Irrig Manag. 2012;1(2):59–71. [In Persian].


9. Nasrollahpour R, Ghomeshi M. Effect of roughness geometry on characteristics of density currents head. Indian J Sci Technol. 2012;5(12):3783–7.


10. Oshaghi MR, Afshin H, Firoozabadi B. Experimental investigation of the effect of obstacles on the behavior of turbidity currents. Can J Civ Eng. 2013 Feb 25;40(4):343–52.


11. Abhari MN, Iranshahi M, Ghodsian M, Firoozabadi B. Experimental study of obstacle effect on sediment transport of turbidity currents. J Hydraul Res. 2018 Sep 3;56(5):618–29.


12. Kooti F, Kashefipour SM. Sensitivity of the head velocity in density currents to the various initial conditions. ISH J Hydraul Eng. 2018 Jan 2;24(1):74–80.


13. Baghalian S, Ghodsian M. Experimental study on the effects of artificial bed roughness on turbidity currents over abrupt bed slope change. Int J Sediment Res. 2020;35(3):256–68.


14. Jahangir A, Esmaili K, Maghrebi MF. Experimental Investigation of Porosity, Installation Angle, Thickness and Second Layer of Permeable Obstacles on Density Current. Int J Eng. 2020;33(9):1710–20.


15. Jinchao X, Yun L, Guoxiang X, W. MB, H. MG. Numerical Simulation of Turbidity Current in Approach Channels with a Closed End. J Waterw Port, Coastal, Ocean Eng. 2020 Sep 1;146(5):4020036.


16. Koohandaz A, Khavasi E, Eyvazian A, Yousefi H. Prediction of particles deposition in a dilute quasi-steady gravity current by Lagrangian markers: effect of shear-induced lift force. Sci Rep. 2020;10(1):16673.


17. Goodarzi D, Sookhak Lari K, Khavasi E, Abolfathi S. Large eddy simulation of turbidity currents in a narrow channel with different obstacle configurations. Sci Rep. 2020;10(1):12814.


18. Soler M, Colomer J, Folkard A, Serra T. Particle size segregation of turbidity current deposits in vegetated canopies. Sci Total Environ. 2020;703:134784.


19. Huang S, Huang W, Shen Q. Effects of Bottom Obstacle Structure on Density-Induced Flow. IOP Conf Ser Earth Environ Sci. 2020;455:12024.


20. Asghari Pari SA, Kashefipour SM, Ghomeshi M, Shafai-Bajestan M. Effects of obstacle heights on controlling turbidity currents with different concentrations and discharges. J Food, Agric Environ. 2010;8(2):930–5.


21. khosropour soleyman, Kashefipour SM, Daryaee M. Investigating the Effect of the Density and Pattern of Roughness Blocks with Obstacle on the Control of Density Current Head. J Hydraul. 2019;14(2):105–15. [In Persian].


22. Kordnaej M, Asgharipari SA, Sajadi MS, Shafaei Bajestan M. Laboratory comparison of the effect of porous obstacle and porous stepped obstacle in the control of density current. J Mar Sci Technol. 2017;16(4):86–96. [In Persian].


23. Zeynivand M, KashefiPour SM, Ghomeshi M. Laboratory Investigation The Effect of Porosity of Permeable Obstacle on Control of Gravity Current. J Irrig Sci Eng. 2017;40(1):13–24. [In Persian].


24. Mohammadi MAH, Pari SAA, Sajjadi SM. Experimental Investigation of the effects of Gabion Obstacle’s Height, Shape and distance of obstacle from entrance to Control the Turbidity Current. J Water Soil Conserv. 2016;23(4):251–65. [In Persian].

Asghari Pari SA, Mohagheghian SM. Numerical study of the effect of using plate obstacle and oblique columnar obstacles in controlling density current. Iran J Irrig Drain. 2015;9(2):357–66. [In Persian].