کاربرد دیوار منحرف کننده جریان-آستانه در کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی

مسئله کنترل فرسایش و رسوب گذاری در دهانه آبگیر های رودخانه ها برای شبکه های آبیاری وزهکشی، نیروگاه ها، تصفیه خانه های آب از دیرباز مورد توجه بوده است. محققین روش های مختلفی برای کنترل بار بستر ورودی به آبگیر جانبی ارائه کرده اند. یکی از ایده های کنترل بار بستر ورودی به آبگیر جانبی، استفاده از صفحات مستغرق می باشد. به طور کلی مکانیسم موثر برای کاهش ورود بار بستر به آبگیر باید بر اساس کاهش یا خنثی کردن قدرت جریان ثانویه، محدود کردن گسترش سطح تقسیم کننده جریان در بستر باشد. براساس الگوی جریان ورودی به آبگیر، شکل صفحه تقسیم کننده جریان، میزان دبی برداشت شده توسط کانال انحراف را مشخص می کند. از طرفی احتمال تجمع رسوبات وارد شده در نزدیک دیوار داخلی کانال انحراف (ناحیه جداشدگی) وجود دارد. بنابراین از لحاظ هیدرولیکی ایجاد سیستمی منطبق بر الگوی جریان آبگیر با حداقل میزان تلاطم به طوری که با تضعیف قدرت ناحیه گردابی و دور کردن بار بستر از جلوی دهانه آبگیر، راندمان آبگیری و کنترل رسوب بستر را نیز تامین کند، ضروری به نظر می رسد. هدف این تحقیق بررسی امکان به کارگیری یک سازه موثر برای کنترل بار بستر ورودی به آبگیر جانبی می باشد. دیوار منحرف کننده جریان- آستانه (current deflecting wall-sill) به عنوان روشی جدید در کنترل بار بستر ورودی به آبگیر بکار گرفته شد. همچنین عملکرد cdw-sill در ترکیب با صفحات مستغرق بررسی گردید. با استفاده از نرم افزار تحلیل جریان fluent، تاثیر مدل cdw-sill در عملکرد آبگیر و تغییرات الگوی جریان بررسی شد. آزمایش ها در شرایط وجود بار بستر و با سرعت نسبی جریان 1/1-1 v/vc= به مدت پنج ساعت انجام گرفت. دبی انحرافی جریان به داخل آبگیر که به صورت نسبت دبی در واحد عرض کانال اصلی به دبی در واحد عرض کانال آبگیر تعریف می شود، برابر 2/0، 4/0 و 6/0 در نظر گرفته شد. در این تحقیق اثر عرض کانال cdw اولیه، عرض کانال cdw ثانویه، ارتفاع آستانه و زاویه نصب cdw ثانویه مورد بررسی قرار گرفت. نتایح حاصل نشان داد نصب آستانه به طور موثر بار بستر را از دهانه آبگیر دور می کند و به علت وجود جریان چرخشی در پایین دست cdw اولیه و ایجاد یک دیوار مصنوعی در پایین دست آن، رسوبی از بالادست کانال اصلی وارد آبگیر نمی شود. در بررسی طرح اولیه cdw-sill، نتایح حاصل نشان داد دیوار منحرف کننده جریان با زاویه نصب 63 درجه برایcdw ثانویه بهترین عملکرد را داشت (حذف کامل رسوب ورودی تا دبی آبگیری 4/0)، بنابراین این زاویه به عنوان زاویه نصب cdw ثانویه در آزمایش های بعدی انتخاب شد. با توجه به نصب cdw اولیه در راستای جریان کانال اصلی، تامین آب کانال آبگیر توسط کانال cdw اولیه از تمام عمق جریان به صورت یکنواخت انجام گرفت. همچنین در حین آزمایش ها مشاهده شد، عملکرد دیوار منحرف کننده جریان تقریباً در تمام مدل ها تا نسبت آبگیری 6/0 نسبت به صفحات مستغرق بهتر بود و به طور متوسط 6/64 درصد کاهش رسوب ورودی نشان داد. در مجموع تا نسبت آبگیری 4/0، عرض کانال cdw اولیه برابر 14 سانتی متر به ازای تمام عرض های کانال cdw ثانویه بهترین عملکرد را داشت و رسوبی وارد آبگیر نشد. همراه با حذف کامل رسوب ورودی، میزان آبگیری در حدود 38-14 درصد افزایش یافت. رسوبات وارد شده به آبگیر در فاصله دوری از دهانه (تقریباً در فاصله 3 برابر عرض کانال آبگیر) و با ارتفاع کم ته نشین می شدند. همچنین عملکرد ترکیب cdw-sill و صفحات مستغرق تقریباً مشابه با حالت cdw-sill بود.