بررسی عددی مشکلات رسوبگذاری در ایستگاه های پمپاژ کنار رودخانه ای

آبگیرها عموماً در شبکه های توزیع آب، کانال های آبیاری، شبکه های فاضلاب، تاسیسات مربوط به تصفیه خانه های آب و فاضلاب، ورودی به تاسیسات تولید برق و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. در نواحی خشک و نیمه خشک که جریان سیلاب حاوی رسوبات زیادی می باشد، بخشی از رسوبات همراه جریان وارد کانال آبگیر شده و در قسمتهای مختلف کانال از جمله در ناحیه گردابی ورودی کانال آبگیر که معروف به ناحیه جدایی جریان می باشد، ترسیب می کند. عدم کنترل رسوب ورودی به آبگیرها باعث انتقال رسوبات به داخل کانالهای آبیاری و تاسیسات شده و مشکلاتی را برای قسمت های مختلف بوجود می آورد. به علت وجود ذرات معلق در آب، خسارت زیادی نیز به تاسیسات بکار رفته مثل پمپ و توربین وارد می گردد. از اینرو شناخت ابعاد ناحیه گردابی در ورودی کانال آبگیر از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. همچنین اکثر ایستگاه های پمپاژ رودخانه ای مشکل رسوبگذاری در دهانه آبگیری و حوضچه مکش را دارند که این مسئله باعث می شود که چندین بار در سال نیاز به رسوبزدایی داشته باشند که هزینه بهره برداری از اینگونه ایستگاه ها را بطور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. برای این منظور فراهم نمودن شرایطی با ویژگی های مناسب جهت جلوگیری از رسوبگذاری در دهانه آبگیر ایستگاه های پمپاژ بسیار حائز اهمیت است. در این مطالعه، ابتدا شبیه سازی عددی هیدرولیک جریان در آبگیری از مسیر مستقیم یک کانال مستطیلی به کمک نرم افزار ssiim2 صورت گرفته است. محاسبات جریان در حالت سه بعدی بر مبنای قیاس بین مدل های آشفتگی مختلف موجود در نرم افزار انجام شده که بر اساس مقایسه پروفیل های سرعت جریان با نتایج آزمایشگاهی، مدل آشفتگی k-? بهترین نتایج را نشان داده و بر اساس این مدل آشفتگی، پروفیل های انرژی جنبشی آشفتگی در مقاطع مختلف عرضی نیز مورد بررسی قرار گرفت. در این بخش، از میان پارامترهای اصلی موثر بر جریان، اثر نسبت عرض دو کانال، زاویه آبگیری، عدد فرود جریان ورودی و نسبت دبی توزیع شده در دو کانال بر ابعاد ناحیه جدایی جریان (مقدار طول و عرض ناحیه چرخشی ایجاد شده در دهانه آبگیر) مورد بررسی قرار گرفته و نتایج عددی حاصله با نتایج آزمایشگاهی و عددی سایر محققین مقایسه و مطابقت خوبی بین آنها دیده شد. سپس با احتساب نتایج حاصله، روابط کلی جهت پیش بینی پارامترهای موثر بر جریان پیشنهاد گردید. در بخش دوم این مطالعه جهت بررسی رسوب جریان، شبیه سازی عددی جریان رسوبی در آبگیری از مسیر مستقیم کانال مستطیلی صورت گرفت. از میان پارامترهای اصلی موثر بر جریان، شکل مقطع عرضی کانال، شیب کانال های اصلی و آبگیر و شکل دهانه ورودی ثابت در نظر گرفته شد و اثر زوایای آبگیری 45 الی 90 درجه، نسبت دبی آبگیری 2/0 الی 57/0 و عدد فرود جریان ورودی 32/0 الی 48/0 بر نسبت رسوب ورودی به آبگیر بررسی شد و با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرارگرفتند که مطابقت خوبی بین مقادیر حاصله و نتایج آزمایشگاهی دیده شد. سپس جهت بررسی عددی روش های کنترل رسوب، تاثیر صفحات مستغرق، طول آبشکن و فاصله آن از مقابل دهانه آبگیر به ازای نسبت های مختلف دبی آبگیری بررسی شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که کارآیی صفحات با احداث آبشکن در ضلع مقابل آبگیر افزایش پیدا کرده و مقدار ورود رسوبات به آبگیر کاهش پیدا می کند. همچنین با جابجایی آبشکن به اندازه دو برابر عرض دهانه آبگیر به بالادست کانال اصلی، مقدار ورود رسوبات به آبگیر به طور متوسط 36% کاهش می یابد. سپس نتایج عددی حاصله با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفتند که مطابقت خوبی بین مقادیر حاصله و نتایج آزمایشگاهی دیده شد. سپس در بخش آخر، با توجه به نتایج خوب بدست آمده از بخش های قبلی، به منظور بررسی الگوی جریان و نحوه رسوبگذاری در محل دهانه آبگیر ایستگاه های پمپاژ، به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف موثر از جمله مانور منظم و نامنظم دهنه های مختلف آبگیری، عدد فرود جریان ورودی، زاویه آبگیری و نسبت عرض دهانه آبگیری به عرض کانال اصلی بر میدان هیدرولیک و رسوب در مقابل دهانه آبگیر یک ایستگاه پمپاژ واقعی صرفاً بصورت عددی پرداخته شد و با احتساب نتایج حاصله، روابطی جهت پیش بینی پارامترهای موثر بر میدان هیدرولیک و رسوب جریان پیشنهاد گردید.