تأثیر شکل صفحه‌ مستغرق بر آب‌شستگی موضعی و الگوی رسوب‌گذاری در کانال‌های آبرفتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه شهید چمران

چکیده

     صفحات مستغرق (صفحات آیوا) روشی نو و کارآمد جهت مدیریت رسوبات رودخانه‌ای می‌باشد. یکی از عوامل مؤثر بر کارایی و عملکرد صفحات مستغرق، شکل صفحات می‌باشد. تا‌کنون عمدتاً استفاده از صفحات مستطیلی مرسوم بوده است، ولی به منظور کاهش ابعاد و بهینه‌سازی شکل صفحات، جهت کاهش هزینه‌ها و نیز کاهش آب‌شستگی، مطالعاتی در حال انجام است که تحقیق حاضر نیز در این راستا انجام شده است. در این تحقیق، با استفاده از مدل فیزیکی، چهار شکل صفحات، شامل: صفحه‌ی مستطیلی تخت و سه صفحه‌ی مستطیلی با بریدگی‌های 30 درجه، 45 درجه، و 60 درجه در لبه‌ی ابتدایی صفحه مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش‌ها در اعداد فرود 14/0، 16/0، 18/0، و 20/0 انجام شده است. در اعداد فرود 14/0 و 16/0، شرایط آب زلال و در اعداد فرود 18/0 و 20/0، شرایط بستر متحرک برقرار می‌باشد. نتایج تحقیق، عملکرد صفحات را بر اساس تأثیر شکل صفحات بر آب‌شستگی موضعیِ پیرامون صفحات، و نحوه‌ی توزیع رسوبات در پایین‌دست صفحات مشخص می‌سازد. حداکثر کاهش عمق چاله‌ی فرسایشی، به ازای بریدگی °60 در لبه‌ی ابتدایی صفحات و نسبت به صفحه‌ی مستطیلی ساده، در اعداد فرود 14/0 و 16/0 به ترتیب 33 و 49 درصد و در اعداد فرود 18/0 و 20/0 به ترتیب 43 درصد و 28 درصد تعیین شد. همچنین، بیش‌ترین کاهش عمق آب‌شستگی در لبه‌ی ابتدایی صفحات، در بریدگی 60 درجه صفحات مشاهده شد. مقدار کاهش عمق آب‌شستگی نسبت به صفحه‌ی مستطیلی اولیه، به ترتیب 41%، 48%، و 61% برای اعداد فرود 14/0، 16/0، و 18/0 حاصل شد. در عدد فرود 20/0، عمق آب‌شستگی در لبه‌ی ابتدایی صفحه بسیار ناچیز و در حدود صفر می‌باشد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Submerged Vane Shape on Local Scour and Sedimentation Patterns in Alluvial Channels

نویسندگان [English]

  • Reza Azizi
  • Mahmood Shafai Bajestan
  • Mahdi Ghomeshi
  • Seyed Habib Mousavi Jahromi
چکیده [English]

The technique of submerged vanes (Iowa vanes) is a new and efficient method for sediment management in rivers. This method has positive environmental effects. The performance and efficiency of a submerged vane is related to its shape. In the past, using of simple rectangular vanes was common. Recently some studies are in progress to reduce the vanes dimension and optimize their shape. The ultimate goal is to lower the costs and improve the vanes performance by reduction of local scour that occurs around the submerged vanes. The present paper attempts to address these issues. In the present study, physical hydraulic model testing was performed to investigate four shapes of vanes: a simple rectangular vane, and three vanes that are beveled at leading edge of
q
=30°, 45°, and 60° with respect to the base, respectively. The experiments were carried out at four Froude numbers of Fr = 0.14, 0.16, 0.18, and 0.20. Clear water scour occured at Fr = 0.14 and 0.16 and live bed scour arised at Fr = 0.18 and 0.20. Results determine the performance and effectiveness of the vanes based on local scour occurred around the vanes and sedimentation pattern at downstream of the vanes. Results showed that maximum decrease of the depth of scour hole, for q =60° and respect to the baseline rectangular vane, was 33%, 49%, 43% and 28% at Fr = 0.14, 0.16, 0.18 and 0.20 respectively. The maximum reduction of scour depth at leading edge of the vanes was observed at q =60°. The estimated decreases were 41%, 48%, and 61% at Fr of 0.14, 0.16 and 0.18 respectively.  At Fr = 0.2 the scour depth at the leading edge of the vane reduced to zero. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alluvial channels
  • Clear water
  • Live bed
  • Local scour
  • Submerged vanes