شبيه سازي الگوي جريان و رسوب با حضور سري آبشكن ها در قوس 90 درجه ملايم با استفاده از مدل CCHE2D

سابقه و هدف: يكي از بالاترين‌خسارات ناشي از حوادث غيرمترقبه، پديده فرسايش سواحل مي‌باشد. رودخانه‌ها تحت تأثير پديده فرسايش و رسوبگذاري دستخوش تغييرات گوناگوني مي‌شوند كه از آن جمله مي‌توان به تغيير راستا، جابجايي‌هاي عرضي و طولي، تغيير تراز بستر و دگرگوني ويژگي‌هاي هندسي مسير اشاره كرد. جهت محافظت ساحل در قوس بيروني روشهاي متعددي وجود دارد كه استفاده از آبشكن از جمله بهترين و اقتصادي‌ترين روش‌‌ها در اكثر نقاط دنيا مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در تحقيق حاضر، الگوي جريان و رسوب در يك قوس 90 درجه ملايم، همراه و بدون حضور آبشكن‌ها با تغيير موقعيت قرارگيري و طول آبشكن‌ها با آرايش‌هاي 15%، 20% و 25% عرض فلوم با استفاده از مدل عددي CCHE2D بررسي شد و با در نظر گرفتن عملكرد هيدروليكي آبشكن، تركيب بهينه پارامترهاي طول و موقعيت آبشكن در قوس مورد بررسي قرارگرفت. مواد و روش‌ها: قوس به كار رفته در حل عددي اين تحقيق شامل يك فلوم قوسي 90 درجه ملايم و با عرض 70 سانتي متر است كه در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه شهيد چمران اهواز مدل‌سازي شده است. بمنظور شبيه‌سازي الگوي جريان و رسوب، در اين تحقيق از مدل عددي CCHE2D استفاده گرديد. اين مدل جزء مدل‌هاي هيدروديناميكي دوبعدي بوده كه در مركز بين‌المللي علوم هيدروليك و مهندسي محاسباتي دانشكده مي‌سي‌سي‌پي آمريكا تهيه شده و توسعه يافته است. يافته‌ها: صحت‌سنجي هيدروليكي و رسوبي نتايج با استفاده از مقايسه نتايج شبيه‌سازي شده توسط مدل با نتايج آزمايشگاهي صورت گرفت. نتايج بيانگر قابليت بالاي مدل عددي در شبيه‌سازي الگوي جريان و رسوب در قوس است. نتايج حاصل از مقايسه سرعت‌ها در مدل و نتايج آزمايشگاهي بيانگر دقتي بيش از 94% مي باشد. همچنين در صحت‌سنجي رسوبي مشخص شد كه دقت مدل در برآورد فرسايش و رسوبگذاري بيش از 90% مي‌باشد. نتيجه‌گيري: تحليل نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش طول آبشكن‌ها حداكثر ميزان سرعت و نيز عمق فرسايش و رسوبگذاري افزايش مي‌يابد. بطور مثال حداكثر عمق آبشستگي در آبشكن‌هاي با طول 15 و 20 درصد عرض فلوم نسبت به آبشكن‌هاي با طول 25 درصد عرض فلوم، به ترتيب 44% و 33% كاهش يافته است. همچنين حداكثر سرعت در آبشكن‌هاي داراي طول 15 و 20 درصد عرض مجرا به ترتيب 9 و 16 درصد نسبت به آبشكن‌هاي با طول 25 درصد عرض مجرا كاهش يافته است. نتايج نشان مي دهند كه الگوي فرسايش و رسوبگذاري در آبشكن با طول 20% عرض مجرا ارجحيت دارد. زيرا اولا با حداقل تغييرات كف مجرا الگوي جريان را به سمت مركز كانال منحرف مي سازند. ثانيا آبشكن‌هاي با طولهاي 15% و 25% عرض مجرا حجم رسوبگذاري بسيار زيادي را در قوس داخلي منجر مي گردند كه اين امر باعث مي شود عرض مفيد براي عبور جريان كمتر گشته و افزايش دبي در واحد عرض و همچنين افزايش تنش برشي را در پي خواهد داشت.