مطالعه‌ي آزمايشگاهي اثر ارتفاع مانع در مهار سرعت جريان گل‌آلود در شرايط تغيير ناگهاني شيب بستر مخزن

Changes in Turbidity Current Flow Velocity Due to the Obstacle Height and an Abrupt Decrease in a Reservoir Bed Slope

جريان­ گل آلود مهمترين پديده در رسوبگذاري در مخازن، بويژه در نزديكي ديواره ­ي سد در محل قرارگيري سازه­ هايي مانند آبگيرهاي تحتاني، بوده و مي­تواند باعث كاهش عمر مفيد مخازن گردد. در اين مطالعه به بررسي آزمايشگاهي نيم ­رخهاي بي ­بعد شده ­ي سرعت جريان گل­آلود، در يك نمونه فيزكي از مخزني كه يك تغيير شيب در بسترخود دارد، پرداخته و اثر وجود مانع در تغيير الگوي رسوبگذاري جريان گل آلود، در حالتي كه جريان با غلظت­هاي مختلف وارد مخزن مي­گردد، بررسي شده است. روابط جداگانه­ اي براي نيم ­رخهاي بي بعد شده ­ي سرعت در حالت هاي مختلف ارائه و مورد بحث قرار گرفته­ اند. نتايج مقايسه ­ي ضرايب α، β وγ در نيم ­رخهاي بي­ بعد شده ­ي سرعت حاكي از اين مطلب است كه وجود مانع در مسير جريان باعث كاهش غلظت جريان گل آلود عبوري از روي مانع گشته، و با افزايش ارتفاع مانع، عملكرد آن در جهت تنظيم رسوب گذاري جريان بيشتر شده است. همچنين، نتايج مقايسه ­ي نيم­ رخهاي سرعت و بده جريان گل آلود در طول مخزن حاكي از كاهش سرعت به ميزان 20 تا 50 درصد، و همچنين كاهش بده جريان عبوري از روي مانع با ارتفاع نسبي 0/0091 تا 0/0273، به ترتيب به ميزان 20 تا 60 درصد بوده و نشان دهنده­ي اين مطلب است كه جريان گل آلود شكل گرفته بعد از مانع، جريان گل آلود ضعيف­ تري بوده، و اين عملكرد با افزايش ارتفاع مانع بيشتر شده است. به­ علاوه، نتايج نشان داده ­اند كه ناحيه­ ي فشانه جريان بيشترين نقش را در تغييرات بده جريان گل آلود داشته، و عمده­ ي تغييرات بده در اين ناحيه اتفاق افتاده است.

Turbidity currents are the main process for the transport and deposit of sediments in reservoir, especially in the deepest part near the dam, where vital structures such as power intakes and bottom outlets are located. The existence of an obstacle in such current can cause a decrease in the velocity and thickness of the second turbidity current which, occurs after the obstacle. In this study that was carried out as a two-dimensional experimental study, the effect of a solid obstacle, its height on the vertical distribution profiles of the velocity, when there is an abrupt decreasing in the bottom slope, was investigated. Separate non-dimensional equations for the vertical distribution of velocity in different cases were developed. The coefficient of the non-dimensional equations were compared with each other. Results indicated that the existence of an obstacle can reduce the velocity of the turbidity current, which passes the obstacle, about 20%-50%, and also can reduce the discharge of the current by increasing the relative height of the obstacle from 0.0091 to 0.273 by about 20% -60%, respectively. This effect on turbidity current’s velocity and discharge would be increased by the increasing the height of the obstacle. The results also indicate that the highest change in the current discharge occurred in the jet region of the velocity profile