بررسی پیشروی جریان گل آلود ناشی از سیلاب در مخازن سدها

جریان گل آلود یا ثقلی را می توان ورود یک سیال با جرم مخصوص معلوم در یک توده سیال با جرم مخصوص متفاوت، توصیف کرد. هنگامی که جریان گل آلود رودخانه وارد مخزن پشت سد می شود، به علت سنگینتر بودن از آب محیط اطراف خود به داخل آن فرو رفته و در روی کف و در جهت شیب بستر، جریان می یابد. به این پدیده که در اثر اختلاف چگالی بین لایه های مختلف سیال بوجود می آید. جریان چگال گفته می شود. جریان چگالی حاوی ذرات جامد معلق، اصطلاحاً جریان گل آلود نامیده می شود. اگر جرم مخصوص سیال ورودی از جرم مخصوص توده سیال ساکن محیط بیشتر باشد، بصورت یک جریان غلیظ زیرگذر حرکت خواهد کرد. با پیدایش رایانه ها و راهکارهای جدید برای حل معادلات دیفرانسیل جزیی حرکت آب و رسوبات، مدلهای ریاضی متعدد با فرضیات ساده کننده و درجه های مختلف دقت به منظور شبیه سازی روند رسوبگذاری در مخزن سدها بوجود آمده اند. به دلیل دشواری عملیات اندازه گیری مستقیم رسوبات نهشته شده در مخازن و بالا بودن هزینه های آن، و همچنین عدم کارایی روشهای تجربی برای کلیه سدها، مدل های ریاضی و رایانه ای به عنوان ابزارهایی بسیار مفید و کارآمد مورد توجه و استفاده قرار گرفته اند. در این پایان نامه سعی شده است تا کاربرد و ارزیابی مدل flow-3d در شبیه سازی انتشار جریان گل آلود در مخازن سدها مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. در این پژوهش به بررسی اثرات غلظت، اندازه دانهها و شیب بستر بر روی مشخصات جریان شامل سرعت و ارتفاع رسوبات انباشته شده پرداخته می شود. در ادامه با تغییر مورفولوژی در محل رسوبات تغییرات الگوی ر سوب گذاری مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج این پژوهش در شناخت وضعیت جهش در جریان گل آلود و حاوی ذرات ریز رسوب و پیش بینی مشخصات آن در طراحی مفید خواهد بود. مطالعه حاضر در 5 فصل گردآوری شده است که پس از مقدمه حاضر، در فصل دوم به تئوری جریان غلیظ و گل آلود و چگونگی پیدایش آن پرداخته شده است. در ادامه اشاره ای بر تحقیقات گذشته در زمینه جریان غلیظ و گل آلود شده است. فصل سوم به بیان معادلات حاکم بر جریان از جمله معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و مدل های آشفتگی چون rng و k-? می پردازد. سپس روش های عددی مختلف که برای حل معادلات جریان مورد استفاده قرار می گیرند به اختصار معرفی شده است. سپس خصوصیات و روش های موجود در نرم افزار مورد استفاده در این پایان نامه (flow- 3d) به تفصیل بیان گردیده اند. در فصل چهارم، نرم افزار flow-3d با کمک نتایج حاصل از مقاله آزمایشگاهی baas صحت سنجی شد و پس از بررسی آزمونهای مختلف جهت صحت سنجی مدل، اثر تغییرات مورفولوژی بر الگوی رسوبگذاری مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت بهترین و کالیبره ترین مدل عددی برای شبیه سازی انتشار جریان گلآلود ارائه می گردد که می توان در تحقیقات آتی از آن استفاده نمود. در فصل آخر، نتایج حاصل از شبیه سازی ها ارائه گردید و ضمن جمع بندی، نقاط قوت و ضعف مدل به همراه پیشنهادات لازم بیان شد.