بررسی عددی آبشستگی جریان در کالورتهایی با بستر متحرک

چکیده کالورت¬هااز جمله سازه¬¬¬های انتقال آب با مجاری بسته¬ای محسوب می¬شوند که وظیفه هدایت جریان رودخانه را از زیر جاده¬ها بر عهده دارند.جمع شدگی جریان در دهانه ورودی کالورت،تغییر شرایط هیدرولیکی جریان اولیه رودخانه و بروز جریان های گردابی در نزدیکی سازه، شرایط آبشستگی در بسترمتحرک کالورت که تواَم با فرسایش و رسوبگذاری می¬باشد را فراهم می¬نماید و در صورت عدم طراحی و بهره¬برداری مناسب کالورت، این پدیده می¬تواند خسارات جبران ناپذیری به پی و سازه وارد نماید. در تحقیق حاضر به بررسی عددی سه بعدی الگوی آبشستگی جریان در کالورت با بستر متحرک به کمک نرم افزار ssiim 1.1 پرداخته شده است. به منظور حصول اطمینان از صحت مدل عددی از نتایج آزمایشگاهی مدل کالورت با مقطع مستطیلی اداره فدرال بزرگراه¬های آمریکا استفاده شده است. تاثیر دانه¬بندی ذرات بسترغیرچسبنده بر روند آبشستگی به ازای دانه¬های یکنواخت بستر به قطرهای 2،3، 4، 5، 6 و 7 میلیمتر مورد بررسی شده است. همچنین با تغییر دادن شیب طولی بستر و زاویه دیوارهای هادی(wingwall) بالادست و پایین¬دست کالورت نحوه آبشستگی درکالورت مطالعه شده است. در هر دو حالت جریان آزاد و تحت فشار کالورت، شرایط آب زلال منظور شده است. مقایسه نتایج حاصل از مدل عددی با نتایج نظیر آزمایشگاهی حاکی از دقت خوب و قابل قبول مدلسازی عددی می¬باشد. با بررسی پروفیل-های طولی و عرضی بستر معلوم می¬گردد که با افزایش قطر مصالح تشکیل دهنده بستر کالورت، حداکثرعمق آبشستگی و همچنین ارتفاع تپه رسوب-گذاری کاهش می¬یابد. ضمناَ درکالورت¬های بنا شده در رودخانه¬هایی با شیب طولی بستر تند، حداکثر عمق آبشستگی در مقایسه باکالورت¬هایی با شیب طولی بسترملایم اندک می¬باشد.شدت آبشستگی به طور نسبی در شرایط جریان تحت فشار بیشتر از شرایط جریان آزاد بوده و آشفتگی بیشتری را باعث می¬شود. نتایج تحقیق نشان می¬دهد که با لحاظ پارامترهای حداکثر عمق آبشستگی، موقعیت وقوع آبشستگی، مسائل اقتصادی و اجرایی مناسب¬ترین زاویه برای دیوارهادی بالادست و پایین¬دست کالورت زاویه 45 درجه می¬باشد. با فاصله گرفتن از زاویه45درجه معیارهای مذکور تحت تاثیر قرار گرفته و شرایط نامناسبی را رقم می¬زنند. کلمات کلیدی: شبیه سازی عددی، آبشستگی، کالورت،بستر متحرک، ذرات بستر، شیب رودخانه، دیوار هادی، نرم افزار ssiim