بخشی از مقاله
خلاصه
بررسی الگوي جریان در آبگیر ها از جمله کنترل هایی است که باید در هنگام طراحی مد نظر قرار بگیرد. در این تحقیق اقدام به شبیه سازي الگوي جریان در آبگیر جانبی T شکل ایستگاه پمپاژ سبیلی که از رودخانه دز منشعب میگردد، با استفاده از مدل Flow‐3D گردید. با توجه به مشکلات بوجود آمده در آبگیري از رودخانه دز، چگونگی امکان استفاده از کانال زانویی بررسی گردید.
در این راستا توزیع پروفیل سرعت به همراه انرژي تلاطمی در مدخل آبگیر در شرایط وجود و عدم وجود کانال زانویی بررسی شد. نتایج نشان داد که در حالت بدون کانال زانویی تغییرات انرژي تلاطمی از ابتداي مدخل آبگیرتا انتهاي آن حدود 60 درصد افزایش یافته و استهلاك انرژي تلاطمی از ابتداي مدخل آبگیر - در رودخانه - به انتهاي آن در حدود 31 درصد افزایش یافته است و این در حالی است که به لحاظ کمی، گرادیان ماکزیمم سرعت در حالت بدون کانال زانویی از 61 درصد به 42 درصد در حالت وجود کانال زانویی کاهش یافته است.
مقدمه و پیشینه تحقیق
به طور کلی آبگیري از رودخانه ها با اهداف متفاوت با دو روش ثقلی و پمپاژ انجام میشود. اگرچه برخی ضوابط طراحی بر پایه تحقیقات انجام شده تا حدودي این معضل را برطرف کرده، اما بسیاري از ایستگاههاي پمپاژ و آبگیرها در معرض فرسایش کناري بوده و تاسیسات آنها در معرض تخریب قرار دارد و بسیاري دیگر نیز با مشکل رسوب گذاري مواجه شده و دهانه مکش آنها مورد هجوم رسوبات قرار میگیرد. اگرچه انحراف آب از رودخانهها یکی از فعالیت هاي قدیمی انسانها به شمار میآید ولی دستورالعمل استاندارد ومشخصی براي انحراف آب از رودخانه تدوین نشده است.
شکل سازههاي هیدرولیکی بوسیله توابعی که با توجه به خصوصیات محلی تعیین میگردند مشخص شده و اعمال برخی از شرایط محلی چون خصوصیات خاك، پی و مصالح ساختمانی نیز ما را به راه حلهاي مختلف رهنمون میسازد. انحراف آب از رودخانهها همچون دیگر کارهاي مهندسی رودخانه، به روابط و علوم متعددي نیاز دارد و در این رابطه علومی از جمله هیدرولوژي و هیدرولیک، مکانیک خاك و سازه، تکنولوژي بتن و غیره درگیر میباشند. طول این کانال حدود 385 متر می باشد. تراز طراحی کف محل آبگیري کانال انتقال آب از رودخانه 126 بوده و تراز کف رودخانه در آن محل حدود 123 الی 124 می باشد.
بررسی الگوي جریان در بدو ورود آب به کانال انتقال بمنظور تعیین پارامترهاي هیدرولیکی در محل تقاطع کانال آبگیر از اهداف اصلی این تحقیق می باشد. صفرزاده و همکاران - 1387 - بررسی هیدرودینامیکی ساختار سه بعدي جریان آشفته در آبگیري جانبی از قوس رودخانه بصورت مدلسازي دوفازي را انجام داده اند و نشان دادند که مقایسه نتایج حاصل مدلسازي با نتایج آزمایشگاهی ضمن تائید صحت نتایج مدل عددي، کمک شایانی در تحلیل الگوي حرکت سیال در ترازهاي مختلف به ویژه تراز نزدیک بستر می نماید.
کورش وحید و همکاران - 1388 - بررسی آزمایشگاهی شکل گیري پروفیل هاي سطح آب در روش جدیدآبگیري از رودخانه از طریق آبگیر کفی با محیط متخلخل را انجام دادهاند و نشان دادند که یکنواختی پروفیل جریان در دبیهاي کم نسبت به یکنواختی پروفیل در جریانهاي بیشتر کمتر است، دراین حال - دبی هاي کم - به علت کمی سرعت روي سطح محیط متخلخل جریان بیشتري از آن عبور میکند .
مؤذن و شفاعی بجستان - 1385 - بررسی راندمان رسوب زدایی رسوبگیر لوله گردابی در ابتداي کانال ها را انجام دادند و نتیجه گیري نمودند که افزایش عدد فرود جریان باعث کاهش تلفات آب از لوله گردابی می شود. همچنین با افزایش عدد فرود ، ابتدا راندمان رسوبگیري لوله افزایش و سپس این روند کاهش می یابد. سجادي و شفاعی بجستان - 1387 - ارزیابی مدل هاي طراحی حوضچه هاي رسوبگیر آبیاري را بررسی نمودند ونشان دادند که برخی از مدل هاي تجربی براي طراحی حوضچه هاي رسوبگیر بدلیل منطبق نبودن الگوي جریان در عمل با این مدل ها داراي خطاي زیادي می باشد .
مواد و روشها
همانگونه که در بخش مقدمه نیز ذکر گردید هدف این تحقیق بررسی وشبیه سازي الگوي جریان در کانال زانویی شکل آبگیر ایستگاه پمپاژ سبیلی می باشد، لذا جهت نیل به اهداف این تحقیق از مدل ریاضی Flow-3D استفاده گردید. این مدل چند جانبه و سازگار با شرایط پیچیده جریان در شبیهسازي دو بعدي و سه بعدي است. روش حل معادلات در این مدل بر اساس روش حجم محدود بوده که معادلات جریان شامل معادله پیوستگی و مومنتم و دیگر معادلات مانند معادله پخشیدگی را حل عددي مینماید.
همانگونه که در شکل - 1 - ملاحظه میشود آبگیر ایستگاه پمپاژ سبیلی بصورت T شکل از رودخانه دز تأمین آب میگردد. درشرایط کنونی آبگیر این ایستگاه بدلیل وجود رسوبات در دهانه آبگیر داراي مشکلاتی در آبگیري است. لذا ساماندهی آبگیر مذکور بر مبناي احداث کانال زانویی در بدو ورودي آبگیر پایه گذاري شده است. تحقیق حاضر شبیه سازي الگوي جریان را در دوحالت دنبال می نماید. در حالت اول کانال T شکل بدون کانال زانویی مدل میگردد و درحالت دوم با استفاده از کانال زانویی مورد شبیه سازي قرار میگیرد. در شکل - 2 - شماتیک کانال زانویی نشان داده شده است .
نتایج و بحث
در این تحقیق اثر کانال زانویی بر الگوي جریان در محل ایستگاه پمپاژ سبیلی بررسی شده است . براي این منظور هر دو حالت آبگیري بدون کانال زانویی و آبگیري با استفاده از کانال زانویی در نظر گرفته شد. شکل - 3 - براي حالت بدون کانال زانویی نتایج شبیهسازي را نمایش می دهد.
