whatsapp call admin

مقاله بررسی مکانیزمهای جداسازی رسوب در ورودی آبگیرها

word قابل ویرایش
15 صفحه
10700 تومان
107,000 ریال – خرید و دانلود

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

بررسی مکانیزمهای جداسازی رسوب در ورودی آبگیرها
چکیده
بکارگیری تأسیسات رسوبگیری در دهانه های آبگیر، به منظور جداسازی رسوب، از مباحث کاربردی در پروژههای آبگیری از مسیلها و رودخانه ها است. در این مقاله موضوع جداسازی رسوبات وارد شده به سیستمهای آبگیری با استفاده از روشها و سازههای مختلف از جمله حوضچه های رسوبگیر مستطیلی شکل متعارف، کانالهای رسوبگیر زانویی و یا انحنادار، رسوبگیر گردابی – چرخشی، مجاری یا تونلهای جداساز رسوب و رسوبگیر جانبی مورد بحث و بررسی قرار گرفته و قابلیتها، محدودیتها و معیارهای طراحی هر یک از آنها بیان میشود. بر اساس نوع پروژهی آبگیری و بر مبنای دیدگاههای کارشناسی، استفاده از یک سازه و یا ترکیبی از سازههای اشاره شده میتواند مورد توجه قرار گیرد. در این خصوص انتخاب روش یا روشهای مناسب، منوط به بررسی کامل و دقیق شرایط هیدرولیکی، مورفولوژیکی و رسوبی رودخانه و در نظر گرفتن ویژگیهای فنی و اقتصادی طرح میباشد.
واژگان کلیدی: آبگیر، انتقال رسوب، رسوبگیر، رودخانه ، مسیل

مقدمه
درک و شناخت صحیح از نحوهی حمل و ترسیب مواد جامد در آبراهه اصلی، دهانه ی آبگیر و کانال انتقال، امکان ارائه طرحهای مناسب و استفاده درست از سازههای جداکننده ی رسوبات را فراهم میآورد. قسمتی از رسوبات حمل شده توسط رودخانه بهصورت همجوار با بستر، در اثر حرکاتی نظیر غلطش، لغزش و پرشهای کوتاه همراه آب حرکت میکنند که به آن بار بستر میگویند و قسمت دیگری که بار معلق نامیده میشود، رسوباتی هستند که در بالای بستر رودخانه به صورت معلق همراه با جریان آب در حرکت میباشند. طبیعت حمل رسوب تابع اندازهی ذرات، وزن مخصوص آنها و سرعت و شدت تلاطم جریان است. کنترل رسوبات در پروژههای آبگیری به واسطه جلوگیری از ورود رسوبات به دهانه های آبگیر، جداسازی مواد رسوبی وارد شده به سیستم آبگیر، تخلیه مواد جامد ته نشین شده در سیستم انتقال و جلوگیری از زیرشویی و فرسایش سازههای آبگیر از اهمیت بالایی برخوردار است Raudkivi) ، .(۱۹۹۳
بکارگیری تأسیسات رسوبگیری در دهانه های آبگیر، به منظور جداسازی رسوب، از مباحث کاربردی در پروژههای آبگیری از مسیلها و رودخانه ها و انتقال آب میباشد. در این مقاله موضوع جداسازی رسوبات وارد شده به سیستم با استفاده از سازههای مختلف مورد بحث قرار میگیرد.
مواد و روش ها
حوضچه رسوبگیر یکی از مهمترین و اساسیترین سازههای جداسازی مواد جامد واردشده به سیستم آبگیر به شمار میرود. بطور کلی باید از ورود مواد رسوبی به داخل سیستمهای آبی جلوگیری به عمل آورد. برای انجام این مهم آن قسمت از مواد جامد که امکان جلوگیری از ورود آنها به سازه وجود ندارد باید بلافاصله پس از ورود بوسیله حوضچه های رسوبگیر ته نشین شده و به خارج از سیستم هدایت شوند. در حوضچه های رسوبگیر، کل جریان (بارآبی+ بارجامد) وارد شده به سیستم، به آبروی عریضی که سرعت جریان در آن به اندازهای است که ذرات معلق با قطر dt ته نشین میشوند هدایت میگردد dt) قطر کوچکترین ذرهای است که در حوضچه رسوب میکند و مقدار آن از طرحی به طرح دیگر متفاوت است). از انتهای دیگر این آبروی عریض، جریان آب حاوی رسوب کمتر به کانال انتقال وارد میشود.
حوضچه های رسوبگیر از نقطه نظر قطر کوچکترین دانهی قابل تهنشینی به دو دستهی حوضچه های رسوبگیر درشت دانه و حوضچه های رسوبگیر ریزدانه تقسیم میگردد. در این مقاله با توجه به اهمیت رسوبات بار بستر تنها ضوابط طراحی حوضچه های رسوبگیر درشت دانه ارائه میشود. شکل((۱ حالتهای کلی این نوع رسوبگیر را نمایش میدهد.

شکل((۱ حالتهای کلی حوضچه های رسوبگیر: (a)

رسوبگیری قبل از کانال انتقال،((b مخزن رسوبگیر مستطیلی، (c) مخزن رسوبگیر دایره ای

Featherstone) و Nalluri، (۱۹۸۸ حوضچه های رسوبگیر را میتوان به دو روش شستشوی هیدرولیکی و یا لایروبی به فواصل هفتگی یا چند روز کمتر یا بیشتر، از مواد ته نشین شده تخلیه کرد. انتخاب روش تخلیه رسوبات بر اساس هزینه صورت میگیرد.
در سرشاخههای رودخانه های کوهستانی که درصد کمی از رسوبات، ریزدانه هستند میتوان حوضچه های رسوبگیر درشت دانه را برای ته نشینی دانههای بزرگتر از ۰/۲۵ میلی متر طراحی نمود. در این حالت طول ماکزیمم حوضچه های رسوبگیر از رابطه زیر برآورد میشود
(کیا، .(۱۳۶۴

که در آن:
=V سرعت متوسط جریان در حوضچه رسوبگیر((m/sec
=H عمق حوضچه ((m
=Wmin سرعت ته نشینی حداقل، مخصوص کوچکترین دانهی ته نشین شده (m/sec)
=a ضریبی برابر با ۱/۲ الی ۱/۵
مقدار a بر اساس تغییرات عدد رینولدز (Re) و نسبت سرعت متوسط جریان در حوضچه به سرعت سقوط ذرات (V/W) در شکل (۲) نشان داده شده است. حداکثرسرعت جریان آب در داخل حوضچه رسوبگیر را ما بین ۰/۱۶ تا ۰/۵ متر در ثانیه انتخاب میکنند. شیب حوضچه رسوبگیر را در امتداد طولی، به طرف کانال تخلیه کننده رسوبات، در نصف قسمت بالا دست ۱/۴ و از نصف به بعد ۱/۱ در نظر میگیرند.
شیب حوضچه در مقطع عرضی به طرف شیارهای تخلیه بین ۱/۴ تا ۱/۷ منظور میشود.

شکل((۲ مقدار a بر اساس تغییرات عدد رینولدز (کیا،(۱۳۶۴

برای جداسازی رسوبات از کانال رسوبگیر زانویی نیز استفاده میشود.
جداسازی رسوب با استفاده از کانالهای انحنادار بر این اصل استوار است که رسوبات در نزدیکی کف، به طرف داخل و قسمت مقعر کانال کشیده میشوند و دریچههای آبگیر در طرف محدب کانال قرار داده میشود و در نتیجه رسوبات ورودی به آبگیر کاهش مییابد
(جعفرزاده،.(۱۳۷۱ این کانالها با ایجاد انحنا در محلهای مناسب از رودخانه و در جلوی آبگیر به نحوی ساخته میشوند که اولا باعث بوجود آمدن انحناء مناسب در رودخانه شده بطوری که جریان صافتری به آبگیر منتقل شود، ثانیا در اثر وجود انحنا موجبات رانده شدن رسوبات در جهت مخالف آبگیر را فراهم نماید. قابلذکر است که آبگیری و شستشوی رسوبات در کانال رسوبگیر زانویی بطور همزمان انجام خواهد شد و باید آب کافی برای این منظور وجود داشته باشد. کانال رسوبگیر زانویی به دو صورت مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. در نوع اول مسیر جریان از کانال زانویی تا دریچههای کنترل آبگیر،نسبتاًکوتاه میباشد (شکل .(۳ اما در روش دوم جریان آب در بین کانال زانویی و دریچههای آبگیر از روی یک آستانه ی جداکننده ی جریان عبور میکند، که مسیرینسبتاً طولانی دارد (شکل .(۴
به دلیل آنکه در کانال زانویی مقدار جریان با نزدیک شدن به دریچه تخلیه رسوب کمترمیشود، لذا لازم است عرض کانال به تدریج کم شود تا سرعت در حدی باشد که اولا موجب تهنشین شدن رسوبات نشده و در عین حال موجب متلاطم شدن جریان و به حالت تعلیق درآمدن رسوبات نیز نگردد. از مزایای این کانالها میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
الف- در صورتی که شعاع انحناء کانال رسوبگیر زیاد باشد خطوط جریان به آرامی از انحناء ایجاد شده تبعیت میکند و جریان های چرخشی بوجود نمیآید. در این شرایط سرعت جریان با شعاع انحناء در هر نقطه از کانال نسبت عکس دارد.
ب – مسیر خطوط سرعت ماکزیمم به طرف داخل انحناء بوده و موجب رانده شدن جریان با غلظت زیاد به طرف دریچههای تخلیه رسوب میشود.
فاکتورهایی که در طراحی کانالهای رسوبگیر زانویی مؤثرند را میتوان به شرح زیر خلاصه نمود:
-۱ دبی ورودی به تأسیسات آبگیر (این دبی یکسوم تا یکپنجم دبی کانال اصلی Q میباشد.)
-۲ عرض ورودی کانال زانویی بر اساس عرض کانال اصلی انتخاب میشود. بطوری که بر اساس روش رژیم بستر متحرک، رابطه ی بر حسب متر مکعب بر ثانیه) به عنوان معیار انتخاب عرض ورودی (بر حسب متر) پیشنهاد شده است و کانال زانویی در ابتدا از عرض فوق شروع شده و به تدریج به عرض مورد نظر در مجرای تخلیه رسوب میرسد.
-۳ سطح آب در کانال زانویی بر اساس ارتفاع آبگیری تعیین میشود.
در صورتی که سطح آب در رودخانه در ارتفاع مورد نظر نباشد میتوان با ساختن تأسیسات مناسب در عرض رودخانه سطح آب مورد نظر را در کانال زانویی تأمین نمود.
-۴ جریان مجرای تخلیه رسوب، قسمتی از دبی کانال محسوب شده و بستگی به قطر ذرات و غلظت آنها دارد. این مقدار معمولا ۳۰ تا ۵۰ درصد دبی کانال در نظر گرفته میشود.
-۵ پیشنهاد میشود نسبت شعاع محور مرکزی کانال به عرض کانال زانویی در وسط آن (مسیر طولی) ۳ به ۱ تا ۵ به ۱ باشد.
-۶ پیشنهاد میشود عدد فرود در کانال زانویی، در بالادست محل ورود آب به آبگیر حدود ۰/۵ تا۰/۸ باشد.
-۷ وضعیت پایین دست مجرای تخلیه رسوب در رودخانه به نحوی باشد که در هیچ زمانی امکان مسدود شدن کانال تخلیه رسوب وجود نداشته باشد.
-۸ نیروی برشی بحرانی اعمال شده به ذرات رسوبی، در محل ورودی کانال زانویی حدود ۰/۱ کیلوگرم بر مترمربع باشد.

-۹ سرعت جریان با توجه به نیروی برشی بحرانی اعمال شده به ذرات رسوب محاسبه میشود. چنانچه در مقطع عرضی کانال زانویی سرعت متوسط (V) در خط قائم و در هر شعاع r، به صورت نسبتی از r فرض میشود در نتیجه توزیع سرعت متوسط به صورت لگاریتمی در آمده و از رابطه زیر بدست میآید:

که در آن:
= d عمق جریان
= Vi سرعت متوسط در نزدیکی دیوار داخلی به شعاع (ri) و دیوار خارجی به شعاع((ro
یکی دیگر از روشهای رسوبگیری استفاده از رسوبگیر ورتکس
(گردابی- چرخشی) میباشد. این نوع رسوبگیر در مواقعی که غلظت بار کف زیاد است جهت شستشوی مداوم رسوبات بهکار میرود و قسمت اصلی آن از لوله یا مجرای افقی تشکیل میشود که در داخل و زیر کف کانال به صورت مورب و با زاویه تقریبا ۴۵ درجه نسبت به محور کانال تعبیه شده و رسوبات نزدیک کف کانال را گرفته و آنها را همراه با آبی که مدام در آن جریان دارد، به خارج از کانال یا به یک حوضچه رسوبگیر و یا رودخانه تخلیه مینماید (جعفرزاده،.(۱۳۷۱
رسوبگیر ورتکس در مواقعی که بار معلق کم و بار کف قابل ملاحظه است، کارآیی بالایی خواهد داشت. قطر این مجاری با توجه به نوع رسوبات ممکن است از ۱۰ تا ۲۵ سانتیمتر متغیر باشد. در شکل (۵)
مشخصات فنی یک نوع رسوبگیر ورتکس نشان داده شده است(کیا،.(۱۳۶۴

شکل((۳ نمونهای از یک کانال رسوبگیر زانویی بدون آستانه ی جداکننده ی جریان سطحی

ارتفاع نصب رسوبگیر ورتکس در عملکرد آن مؤثر است. این ارتفاع نسبت به عدد فرود تعیین میشود. بطور کلی برای رسوبات ریزدانه، عدد فرودکمتر، ضریب رسوبگیری بالایی را بدست میدهد. در صورتی که برای رسوبات درشت دانه عددفرود را میتوان زیادتر در نظر گرفت. یکی از مزایای زیاد بودن عدد فرود که موجب بالا رفتن ارتفاع رسوبگیر نسبت به کف کانال میشود، این است که امکان برگشت آب در رسوبگیر ورتکس در مواقعی که سطح آب پایین دست رودخانه بالا باشد را کاهش میدهد. بهتر است رسوبگیر ورتکس در نزدیکی تأسیسات آبگیری و یا در فاصله کافی در پایین دست تأسیسات (در جایی که توزیع رسوبات به حالت تعادل رسیده است) قرار داده شود. برای اطمینان از بوجود آمدن حالت تعادل در توزیع رسوبات در طول کانال پیشنهاد میشود فاصله رسوبگیر از تأسیسات آبگیر (X) از مقدار زیر کمتر نباشد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 10700 تومان در 15 صفحه
107,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد