Studying the effect of sediment control structures of sill on sediment entrance into the intake with different angles

محورهای موضوعی : Irrigation and Drainage

آیدا مکوندی ¹ , عبدالرسول تلوری ² , محمود مشعل ³

1 - کارشناس ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، گروه عمران، دزفول، ایران.
2 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، گروه عمران، اهواز، ایران.
3 - دانشگاه تهران، گروه مهندسی آبیاری و زهکشی پردیس ابوریحان، ، پاکدشت، ایران.

تاریخ دریافت : 1391/01/09 تاریخ پذیرش : 1391/03/26 تاریخ انتشار : 1391/03/31

کلید واژه: آستانه, بار بستر, زاویه آبگیری, کنترل رسوب, CCHE2D, Bed load, Intake angle, Sediment control, sill structure,

چکیده مقاله :

Using lateral intake is a method of floodwater diverting. In arid and semi-arid areas, floodwatercontains a large amount of sediment that will be carried in to the intakes and it causes a reduction inchannel conveyance. Sediment is almost transported into the intake and it is settled in the upstreamside of lateral channel. Sedimentation in this zone reduces the conveyance of lateral channel and itblocks the entrance of intake. There are several methods to reduce sediment transport into the intakethat one of them is noticed to the angle of lateral channel related to the flow direction in the mainchannel. Using the sediment control structures such as sill is the other approach. In the present study,CCHE2D model is used to simulate the results of a laboratory study that has been conducted in thepast. The laboratory study has been experimented in a flume approximately 17 m in length, 1.5 m inwidth and 7 m in depth. The intake connected to the flume has a width of 0.6 m, a length of 2.5 m withdifferent angles of 90, 75, 60 and 45 degrees to the flow main direction. The bed material was sandwith an average diameter of 1 mm that is casted in 20 cm thick on the bed of flume. The modelCCHE2D was applied once as a simple model and again a model with use of a sill with height of 3.5cm and 1 cm thickness at the entrance of intake, Range of tests was so that there was just movement ofbed load. Presence of sill structure has been approximately decreased 26 percent of the sedimententrance into the intake, whereas this figure for the tests was 30 percent. This indicates the ability ofCCHE2D model to predict the sill effect on sediment control.

چکیده انگلیسی:

استفاده از آبگیر‌های جانبی یکی از روش‌های معمول در آبگیری از رودخانه‌ها می‌باشد. در نواحی خشک و نیمه خشک که جریان سیلاب حاوی رسوبات زیادی می‌باشد، بخشی از رسوبات همراه جریان وارد کانال آبگیر شده و در قسمت‌های مختلف کانال از جمله ورودی کانال آبگیر ترسیب می‌کند. رسوب گذاری در این ناحیه ظرفیت انتقال کانال جانبی را کاهش می‌دهد و سبب انسداد دهانه آبگیر می گردد. روش‌های مختلفی برای کاهش رسوب ورودی به دهانه آبگیر وجود دارد که یکی از آنها توجه به زاویه کانال آبگیر با جهت جریان در کانال اصلی است و دیگری استفاده از سازه‌های کنترل رسوب مانند آستانه. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار CCHE2D به شبیه سازی یک مطالعه آزمایشگاهی که قبلاً انجام شده است و مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی موجود به عنوان نمونه، جهت بررسی کنترل رسوب در یک فلوم به طول تقریبی 17 متر و عرض 5/1 متر و عمق 7/0 متر پرداخته شده است. آبگیری به عرض ورودی 6/0 متر و با زاویه‌های 90، 75، 60 و 45 درجه نسبت به جهت جریان، متصل به فلوم می‌باشد. در ضمن مصالح بستر نیز ماسه با قطر متوسط یک میلی متر می‌باشد که به ضخامت 20 سانتی متر در بستر فلوم ریخته شده است. یک بار مدل را به صورت ساده و بار دیگر همراه با وجود آستانه ای به ارتفاع 5/3 سانتی متر و ضخامت 1 سانتی متر در ابتدای آبگیر جانبی شبیه سازی شده است. محدوده آزمایش‌ها به نحوی بوده که فقط حرکت بار بستر وجود داشته است. نتایج آزمایشات در فلوم آزمایشگاهی نشان داده بود که وجود آستانه سبب کاهش رسوب ورودی به کانال آبگیر  در حدود 30 درصد شده است و اجرای مدل مورد استفاده نیز در شرایط یکسان این درصد کاهش را در حدود 26 درصد برآورد نموده است که گویای قابلیت مدل CCHE2D در پیش بینی این موضوع می‌باشد.

منابع و مأخذ:

ابراهیمی کماجانی، ع.، کمان بدست، ا.ع. و مسجدی، ع. (1391). شبیه سازی عددی هیدرولیک جریان اطراف آبشکن در قوس 180 درجه با استفاده از مدل CCHE2D، همایش ملی بهره برداری بهینه از منابع آب. دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی آب. ص،78-92.

تاجیک جلایری، ف. (1391). بررسی و مقایسه نرم افزارهای SSIIM، CCHE2D، FLUENT، FLOW-3D و HEC-RAS 4  در مدلسازی عددی رسوبگذاری. همایش ملی بهره برداری بهینه از منابع آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی آب. ص،56-58.

حسین نژاد، م.، احمدی، م.م. و رحیم پور، م. (1391). کاربرد آستانه برای کنترل آبشستگی اطراف پایه‌های پل استوانه ای دررسوبات چسبنده. نهمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز. ص،26-29.

رحمتیان طوسی، ب.، اسماعیلی، ک. و ابراهیمی، ح. (1391). شبیه سازی حرکت رسوب در کانال آزمایشگاهی با استفاده از مدلCCHE2D و مقایسه آن با نتایج مدل آزمایشگاهی، همایش ملی بهره برداری بهینه از منابع آب. دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی آب. ص،12-15.

رخشا، م.، افروس، ع. و روحانی، ع. (1391). شبیه سازی عددی رسوب گذاری پشت سد تنظیمی دز با استفاده از نرم افزار CCHE2D دوبعدی، همایش ملی بهره برداری بهینه از منابع آب. دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی آب. ص،14-18.

رستمی، م.، حبیبی، س. و فرهمند، ع. (1391. بررسی عددی الگوی جریان آب و رسوب در محل تلاقی رودخانه‌ها با استفاده از مدل CCHE2D. نهمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز. ص،12-15.

عباسی، ع. (1382)، مطالعه آزمایشگاهی کنترل رسوب در آبگیرهای جانبی در مسیرهای مستقیم. پایان نامه دکتری، دانشگاه تربیت مدرس. ص،26-36.

محمودیان شوشتری، م. (1388).اصول جریان در مجاری باز (جلد دوم). انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز، چاپ دوم. ص،25-28.

-مغربی، م.(1391). مقایسه مدل‌های CCHE2D و MIKE21 FM در شبیه سازی الگوی جریان در قوس رودخانه (مطالعه موردی رودخانه کارون). اولین کنفرانس بین المللی و سومین کنفرانس ملی سد و نیروگاه‌های برق آبی، تهران. ص،10-14.

NCCHE Publication. (2006). CCHE-GUI Graphical Users Interface for NCCHE Model User’s Manual, School Of Engineering, The University of Mississippi, Version 3/0.

Ribeiro, M. (2011). Influence of tributary widening on confluence morphodynamics, Laboratory of Hydraulic Constructions, Lausanne, Switzerland.

Scheuerlein, H. J. (1984). A new Design of Sediment Control Facilities for Diversion Headwork in mountain streams. Channel and Channel Control Structure Proc., springer Pub., Berlin / West, Edited by Smith, K.V.H, PP. 2/43 – 2/52.

Uzair ,Q. M. and Faisal, Ba. (2012). Calibration of CCHE2D for Sediment Simulation of Tarbela Reservoir. Proceedings of the World Congress on Engineering 2012 Vol I, London, U.K.

Wang, X., Zhang, R. and Zhang, X. (1993). Test Study of Water Diversion From River Channel Without Intake Gate. 20th Congress of IAHR, Tokyo, Japan, 1993 Vol. III, PP. 736-742.

Wittaker, J.G. (1984). A Solution for Sediment Control at Intakes. Channel and Channel Control Proc, Springer Pub., Berlin/West, Edited by Smith, K. V. H., PP. 2/29-2/41.

Zorkeflee, A., Noorfareziana, N. and Mohd., F. (2010). Sediment Pattern Analysis at Ijok Intake Using CCHE2D. World Engineering Congress, Conference on Natural Resources and Green Technology.