بررسی آزمایشگاهی اثر موانع استوانه ای شکل بر حرکت جریان های غلیظ

در اغلب بازه های رودخانه های طبیعی، تقریباً میزان رسوبات ورودی و خروجی در تعادلند. احداث سازه سد این تعادل را بهم می زند و مخزنی ایجاد می کند که سرعت جریان را کاهش داده و راندمان تله اندازی رسوبات را افزایش می دهد. پس از سالها که رسوبات در مخزن تجمع یافتند مخزن ظرفیت ذخیره اش را از دست می دهد. این کاهش حجم باعث کم شدن و یا حتی از بین رفتن حجم تنظیم آب، از دست رفتن سود ناشی از کنترل سیلاب، استفاده از آب و تولید انرژی می شود. رسوبات تجمع یافته می-توانند خطر مسدود شدن آبگیر، سازه های تخلیه کننده تحتانی و یا آسیب رساندن به دریچه هایی که برای عبور رسوب طراحی نشده اند را بدنبال داشته باشند. در این تحقیق به منظور کنترل جریان های غلیظ در مخازن سدها، دلتاها و... از موانع استوانه ای شکل با قطر 1 سانتی متر و با ارتفاعی بیشتر از راس جریان، بر روی بستر جریان استفاده شد. نتایج نشان داد که در محدوده آزمایش های مورد مطالعه در این تحقیق، با حضور موانع بر روی بستر، چگالی، ارتفاع و سرعت راس جریان کاهش می یابد، در حالی که در بستر بدون مانع ارتفاع راس روند افزایشی ولی سرعت و چگالی راس روندی کاهشی دارند. در بستر مانع دار به دلیل افزایش شدت اختلاط بین سیال غلیظ و سیال تمیز پیرامون، دبی راس عبوری جریان، نرخ کاهشی داشته که کمک شایانی به کنترل رسوب می کند، اما در بستر بدون مانع دبی عبوری راس جریان غلیظ در طول فلوم روند افزایشی را طی کرده است. با افزایش تعداد موانع در محدوده این آزمایش ها، میزان دبی عبوری راس جریان غلیظ از بستر مانع دار کاهش یافته است. این رفتار در شیب-های مختلف بستر جریان و غلظت های مختلف سیال غلیظ ورودی به فلوم مشاهده شد. افزایش شیب بستر جریان و افزایش غلظت سیال غلیظ از آنجا که جریان غلیظ را به سمت جریان های بحرانی یا فوق بحرانی پیش می برند، لذا منجر به کاهش راندمان موانع می شوند و نرخ کاهش دبی راس جریان را کمی کاهش می دهند. نتایج این تحقیق همچنین نشان داد که علاوه بر تراکم یا تعداد موانع در سطح بستر فلوم، نحوه چیدمان آنها نیز می تواند بر مشخصات راس جریان غلیظ بسیار تاثیرگذار باشد.