تعیین شرایط مناسب آبگیری جانبی از قوس با استفاده از مدل عددی

در این رساله به مطالعه عددی تعیین شرایط بهینه آبگیری جانبی از قوس با بررسی همزمان اثر پارامترهای هندسی و هیدرولیکی آبراهه اصلی و آبگیر در هندسه¬های نزدیک به شرایط طبیعی پرداخته شد. پس از تعیین شرایط بهینه آبگیری از قوس، ابعاد و آرایش صفحات مستغرق در کانال مستقیم بهینه شده و سپس تأثیر کاربرد آن¬ها بر عملکرد آبگیری جانبی از قوس بررسی شد. مدل عددی مورد استفاده در این رساله، مدل سه بعدی ssiim نسخه¬های 1 و 2 است. با توجه به دقت قابل قبول مدل عددی در پیش¬بینی جریان و انتقال بار معلق در آبگیری از قوس و نیز پیش¬بینی توپوگرافی بستر حول صفحه مستغرق در مسیر مستقیم، در تعیین شرایط مناسب آبگیری از قوس، روش تزریق رسوب به همراه جریان روی بستر صلب آبراهه اصلی به کار رفت و در تعیین ابعاد و آرایش بهینه صفحات مستغرق مدلسازی روی بستر آبرفتی انجام شد. در تعیین شرایط مناسب آبگیری جانبی از قوس، بدون استفاده از سازه¬های کنترل رسوب، تأثیر هر یک از پارامترهای bi/bm (عرض آبگیر به عرض آبراهه اصلی)، ci/θcθ (موقعیت آبگیر نسبت به زاویه مرکزی قوس)، iα (زاویه آبگیری)، hs/hm (ارتفاع آستانه به عمق جریان)، qwr (نسبت دبی آبگیری)، θc (زاویه مرکزی قوس) و fr (عدد فرود) در سه سطح تغییر بررسی شد. 243 مطالعه با روش تاگوچی طراحی شد. در مدلسازی سعی شد از شرایط هندسی و هیدرولیکی رودخانه کرخه استفاده شود. پس از تحلیل نتایج با استفاده از روش gra، نسبتهای بهینه 0/28= hs/hm، ◦70= α، 0/55= θci/θc و 0/55=bi/bm که دارای بیشترین ضریب پادرسوبی (یک منهای رسوب نسبی وارد شده نسبت به جریان نسبی وارد شده به آبگیر) و بیشترین حجم رسوب ته¬نشین شده در آبگیر نسبت به رسوب وارد شده به آبگیر باشد، معرفی شد. برای بهینه¬سازی ابعاد یک صفحه مستغرق و تعیین آرایش گروه صفحات مستغرق، تغییرات توپوگرافی بستر حول یک صفحه مستغرق شبیه¬سازی شد. پارامترهای هندسی طول صفحه (l)، ارتفاع صفحه (h) و زاویه برخورد جریان با صفحه (αv) هریک در چهار سطح در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد در صورتی که کنترل آبشستگی موضعی پای صفحه مستغرق مد نظر قرار گیرد، نسبت¬های 0/25=h/d (d: عمق جریان)، ◦15=α و 1/25=l/h بهینه است. به منظور بررسی تأثیر صفحات مستغرق بر عملکرد آبگیری جانبی از قوس، دو طرح مختلف برای صفحات مستغرق استفاده شد. در طرح 1 دو ردیف صفحه مستغرق در بالادست آبگیر و در طرح 2 چهار ردیف صفحه مستغرق در بالادست آبگیر و مقابل دهانه آبگیر نصب شد. بررسی ضریب پادرسوبی آبگیر نشان داد در حالتی که 0/35=>bi/bm، با تغییر سطوح پارامترهای θci/θc، iα و hs/hm، حضور صفحات مستغرق طرح 1 در بالادست آبگیر به طور متوسط منجر به افزایش 59 درصدی ضریب پادرسوبی آبگیر و کاهش 15 درصدی مقدار رسوب وارد شده به آبگیر شده است. این در حالیست که با تغییر سطوح پارامترهای bi/bm، θci/θc، iα و hs/hm، حضور صفحات مستغرق طرح 2 به طور متوسط منجر به افزایش 148 درصدی ضریب پادرسوبی آبگیر و کاهش 46 درصدی مقدار رسوب وارد شده به آبگیر شده است.