بررسي آزمايشگاهي الگوي جريان در آبگير جانبي با استفاده همزمان از صفحات مستغرق و آبشكن در بسترهاي آبرفتي

Flow Pattern at Lateral Intake Using a Spur Dike and Submerged Vanes

جريان عبوري از آبگيرها و تقاطع كانال¬ها كاملاً آشفته و سه بعدي است. جريان رسوب در داخل كانال اصلي و شكل فرم بستر تحت تأثير الگوي جريان در دهانه آبگير است. در اين تحقيق به طور همزمان از دو سازه آبشكن و صفحات مستغرق در جلوي آبگير استفاده شده است. ورود رسوب به آبگير و الگوي جريان در اطراف آن، با وجود صفحات مستغرق و آبشكن در ساحل مقابل آبگير، مطالعه شده است. قسمت عمدة جريان وارد شده به آبگير از لايه‌هاي پاييني جريان در كانال اصلي تأمين مي¬شود كه داراي غلظت بيشتري از رسوبات است. صفحات با ايجاد جريان چرخشي و دور كردن رسوبات از دهانه آبگير باعث كاهش حجم رسوبات ورودي به آبگير مي‌شود. ابعاد، تعداد، و آرايش صفحات بر اساس آنچه توصيه شده است در طراحي به كار گرفته شده است. به منظور هدايت جريان به سمت آبگير و افزايش كارآيي صفحات، از آبشكن در ضلع مقابل آبگير استفاده شده است. موقعيت سازة آبشكن، زاوية قرارگيري آن نسبت به جريان و طول آن در آزمايش‌هاي كنترل رسوب بهينه تشخيص داده شده است. الگوي جريان براي سه نسبت انحرافي 13، 18و 24 درصد بررسي شده است. طول آبشكن به كار رفته در الگوي جريان(LD/B) 25/0، فاصله آبشكن از مقابل آبگير، (LI/b) 2، و زاوية آن با جريان در كانال اصلي 45 درجه بوده است. عمق جريان با عمق‌سنج نقطه‌اي و سرعت جريان با سرعت‌سنج صوتي برداشت شده است. پس از رسيدن بستر به تعادل ديناميكي، بستر كانال اصلي با روش‌هاي مناسب صلب شده است به طوري كه امكان حركت رسوبات پس از برقراري جريان وجود نداشته باشد. سرعت سه بعدي جريان در 5 نقطه از عمق اندازه‌گيري شده است. طول ناحية جدايي جريان در داخل آبگير با افزايش دبي انحرافي به آبگير كاهش پيدا مي‌كند. با نصب آبشكن در مقابل آبگير، عرض خط جدايي جريان در كف كاهش و در سطح افزايش مي يابد كه با اين عمل، ناحية تحت تأثير آبگير در كف كاهش يافته و مقدار ورود رسوبات به آبگير كاهش مي يابد.

Flow passing through lateral intakes and channel junctions is turbulent, Sediment flow and bed forms are affected by these flow patterns and vice versa. In this research, a laboratory study was carried out to explore a possible method for sediment control for a set of submerged vanes and a single spur dike simultaneously. Since a larger portion of the near-bed flow was diverted, the intake received a relatively large amount of bed load material; thus, appropriate and reliable methods were needed to minimize the amount of diverted sediment materials into the intake channel. The submerged vane creates a tip vortex and then the helical flow downstream reduces movement of bed sediment into the diversion. In this study, the optimum dimension, number and array of vanes were selected as determined by the regular design method. To guide flow into the diversion and increase vane performance, a single spur dike was utilized at the opposite side of the intake channel. The location, length and angle of the spur dike were optimized using the results of previous testing. The flow patterns for three diversion ratios (13%, 18%, and 24%) and a 25 cm spur dike positioned 80 cm from the intake at a 45° angle. The flow depth was measured using a point gauge and three dimensional velocities (u, v, w) at five levels above the bed as measured by ADV. After the sediment flow reached equilibrium, the channel bed was fixed. The length of separation at the intake channel was decreased by increasing the diversion ratio. By setting a spur dike opposite to the intake channel, the width of the separation line decreased at the channel bottom and increased at the surface, decreasing the amount of sediment ingestion in the intake channel.